锂离子电池析锂现象成因
锂电池析锂现象是充电过程中锂离子在负极表面沉积为金属锂单质的异常电化学行为,其形成机制及影响因素可系统归纳如下:
一、析锂现象本质
锂离子无法正常嵌入石墨层状结构,转而直接在负极表面获得电子形成金属锂单质。这种现象会导致活性锂不可逆损失,并可能引发枝晶生长等安全隐患。
二、主要成因分类
1. 电解液浸润不良
- 注液量不足导致锂离子迁移路径受阻
- 极片压实过高或老化时间不足造成电解液分布不均
- 极片中心区域因毛细作用浸润延迟形成析锂点
2. 水分超标
- 水分与LiPF6反应生成LiF消耗锂离子
- 极片边缘区域因锂盐分解优先发生析锂
3. 材料体系不匹配
电解液溶剂(如PC)导致石墨层状结构破坏
SEI膜过厚阻碍锂离子嵌入
4. 工艺控制缺陷
负极过量不足或N/P比设计不合理
注液后真空除气过度导致电解液损失
三、环境与操作因素
1. 低温充电:锂离子扩散速率降低,表面沉积加剧
2. 高倍率充电:正极脱锂速率超过负极嵌锂能力
3. 过充状态:负极嵌锂空间耗尽引发均匀析锂
四、析锂的检测表征
1. 负极表面出现银白色金属光泽2. 电化学测试显示电压平台异常下降3. 拆解分析可见黑斑(未嵌锂区域)或黑点(析锂点)
五、典型改善措施
1. 优化注液工艺(真空度≤-0.09MPa,老化时间≥12h)2. 控制环境湿度(露点≤-40℃)和水含量(≤300ppm)3. 采用梯度充电策略避免低温/高倍率析锂
