注液后电解液浸润不良是如何影响析锂的

电解液浸润工序通常由常温＋高温组成，而浸润不良指的是电解液无法均匀覆盖电极材料的每一处孔隙，尤其是负极。如果发生浸润不良的情况，极片内部可能会存在一定的干涸区域，也就是电解液没有充分渗透的地方。这种情况下，锂离子的传输路径会被阻断，导致局部锂离子浓度过高。所以当电池充放电工作时，尤其是充电，锂离子因为没有传输通道导致嵌入不进负极结构内，而是沉积在了表层，就发生了“析锂”现象。

本文从锂离子①电池传输路径受阻；②极化效应；③电流密度；④SEI膜分布不均⑤动力学 – 热力学耦合效应。这五个方面对注液后电解液浸润不良影响析锂做一个简要分析。

一.电池传输路径受阻

由于电解液浸润不良，导致电极可能会出现部分干涸区域，既造成锂离子传输受阻，又使锂电池在传输过程中需要绕过浸润不良区域，增加了锂离子的迁移路径。

这一现象就会导致局部锂离子扩散速率降低，尤其在较高的充电速率和电流密度下，锂离子无法及时嵌入负极石墨层间，被迫在负极表面还原为金属锂。

二.极化效应

锂电池注液后浸润引起的极化效应包含了欧姆极化，浓差极化和电化学极化。

欧姆极化：

孔隙填充率下降：浸润不良区域电解液渗透率＜80% 时，离子传输路径的曲折度增加 40%-60%（基于 Kozeny-Carman 方程）
接触内阻增大：电极与电解液的有效接触面积减小，导致界面电阻增大。

浓差极化：

扩散延迟：孔隙内电解液缺失使 Li⁺扩散系数降低（根据 Fick 定律）
表面浓度降低：充电过程中电极表面 Li⁺浓度可达本体浓度的 2-3 倍，触发局部析锂的临界电流密度降低 40%

电化学极化：

活性位点减少：由于电解液浸润不足导致电极与电解液活性位点减少，及有效嵌锂位点减少。
电荷转移电阻升高：浸润不良区域的电荷转移电阻在经过测试后会显现增大的情况。

三.电流密度

浸润良好的区域导电性高，电流集中；浸润不良的区域因电解液缺乏，阻抗升高，电流被迫集中于少数通道。
高电流密度区域锂离子嵌入速度达到极限，超出负极动力学承受能力，引发局部析锂。

四.SEI膜形成异常

SEI膜成膜受阻或不均：SEI膜的形成需要电解液中的溶剂（如EC）和锂盐（如LiPF₆）在负极表面发生还原反应，生成无机物（Li₂CO₃、LiF）和有机物（如聚碳酸酯）。浸润不良时，反应物无法到达特定区域，导致SEI膜无法连续覆盖。SEI膜机械强度下降：浸润不良区域的SEI膜可能以脆性无机物（如LiF）为主，而缺乏柔性的有机成分（如聚碳酸酯）。不均匀的SEI膜中薄弱区域易因体积膨胀或机械应力破裂。

电子泄漏与副反应加剧：SEI膜不连续或存在缺陷时，电子通过缺陷处隧穿至电解液界面。并会优先成为锂金属沉积位点，诱导锂枝晶的形成。

五.动力学 – 热力学耦合效应

浸润不良打破了锂离子嵌入 / 沉积的动态平衡
嵌锂动力学受限：锂离子迁移速率下降
沉积电势窗口变窄：局部区域有效电势低于锂沉积阈值的概率提升 2-3 倍。

小结：电解液浸润不良对后期电池的性能有着直接的影响。所以充分保证电解液浸润到电极与隔膜的每一处孔隙是非常有必要的。