鋰電池制做中常常會(huì)遇到的一些問題:
一、為什么鋰電池都用鋁作正極集流體、銅作負(fù)極集流體
1、采用兩者做集流體都是因?yàn)閮烧邔?dǎo)電性好,質(zhì)地比較軟(可能這也會(huì)有利于粘結(jié))，也相對比較廉價(jià)。
2、鋁本身是很活潑的,在低電位下，鋁會(huì)出現(xiàn)嵌鋰，生成鋰合金。不宜做負(fù)極集流體；如果把鋁箔做負(fù)極集流體的話，鋁會(huì)和鋰片形成合金后，就粉化了，嚴(yán)重影響電池的使用壽命及性能。
3、銅在高電位下會(huì)氧化，不宜做正極集流體，銅表面氧化層屬于半導(dǎo)體，電子導(dǎo)通，氧化層太厚，阻抗較大；同時(shí)Li不易與Cu在低電位下形成嵌鋰合金，適于作負(fù)極集流體。
二、軟包鋰電池正極為什么用鋁做極耳，負(fù)極用鎳
1、采用兩者做集流體都是因?yàn)閮烧邔?dǎo)電性好,質(zhì)地比較軟(可能這也會(huì)有利于粘結(jié))，也相對常見比較廉價(jià)，同時(shí)兩者表面都能形成一層氧化物保護(hù)膜。
2、銅/鎳表面氧化層屬于半導(dǎo)體，電子導(dǎo)通，氧化層太厚，阻抗較大；而鋁表面氧化層氧化鋁屬絕緣體，氧化層不能導(dǎo)電，但由于其很薄，通過隧道效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電子電導(dǎo)，若氧化層較厚，鋁箔導(dǎo)電性級差，甚至絕緣。一般集流體在使用前*好要經(jīng)過表面清洗，一方面洗去油污，同時(shí)可除去厚氧化層。
3、正極電位高，鋁薄氧化層非常致密，可防止集流體氧化。而銅/鎳箔氧化層較疏松些，為防止其氧化，電位比較低較好，同時(shí)Li難與Cu/鎳在低電位下形成嵌鋰合金，但是若銅/鎳表面大量氧化，在稍高電位下Li會(huì)與氧化銅/鎳發(fā)生嵌鋰發(fā)應(yīng)。而鋁箔不能用作負(fù)極,低電位下會(huì)發(fā)生LiAl合金化。
4、集流體要求成分純。Al的成分不純會(huì)導(dǎo)致表面膜不致密而發(fā)生點(diǎn)腐蝕，更甚由于表面膜的破壞導(dǎo)致生成LiAl合金。
三、過充電
1、石墨負(fù)極的過充反應(yīng)：
電池在過充時(shí)，鋰離子容易還原沉積在負(fù)極表面：Li＋＋e→Li（s），沉積的鋰包覆在負(fù)極表面，阻塞了鋰的嵌入。導(dǎo)致放電效率降低和容量損失，原因有：
①可循環(huán)鋰量減少；
②沉積的金屬鋰與溶劑或支持電解質(zhì)反應(yīng)形成Li2CO3，LiF 或其他產(chǎn)物；
③金屬鋰通常形成于負(fù)極與隔膜之間，可能阻塞隔膜的孔隙增大電池內(nèi)阻。
④由于鋰的性質(zhì)很活潑，易與電解液反應(yīng)而消耗電解液.從而導(dǎo)致放電效率降低和容量的損失。
快速充電，電流密度過大，負(fù)極嚴(yán)重極化，鋰的沉積會(huì)更加明顯。這種情況容易發(fā)生在正極活性物相對于負(fù)極活性物過量的場合，但是，在高充電率的情況下，即使正負(fù)極活性物的比例正常，也可能發(fā)生金屬鋰的沉積。
2、正極過充反應(yīng)
當(dāng)正極活性物相對于負(fù)極活性物比例過低時(shí)，容易發(fā)生正極過充電。正極過充導(dǎo)致容量損失主要是由于電化學(xué)惰性物質(zhì)（如Co3O4，Mn2O3 等）的產(chǎn)生，破壞了電極間的容量平衡，其容量損失是不可逆的。
當(dāng)正極活性物相對于負(fù)極活性物比例過低時(shí)，容易發(fā)生正極過充電。正極過充導(dǎo)致容量損失主要是由于電化學(xué)惰性物質(zhì)（如Co3O4，Mn2O3 等）的產(chǎn)生，破壞了電極間的容量平衡，其容量損失是不可逆的。
λ-MnO2
鋰錳反應(yīng)發(fā)生在鋰錳氧化物完全脫鋰的狀態(tài)下：
λ-MnO2→Mn2O3+O2(g)
鋰錳反應(yīng)發(fā)生在鋰錳氧化物完全脫鋰的狀態(tài)下：
λ-MnO2→Mn2O3+O2(g)
3、電解液在過充時(shí)氧化反應(yīng)
當(dāng)壓高于4.5V時(shí)，電解液就會(huì)氧化生成不溶物（如Li2Co3）和氣體，這些不溶物會(huì)堵塞在電極的微孔里面阻礙鋰離子的遷移而造成循環(huán)過程中容量損失。
當(dāng)壓高于4.5V時(shí)，電解液就會(huì)氧化生成不溶物（如Li2Co3）和氣體，這些不溶物會(huì)堵塞在電極的微孔里面阻礙鋰離子的遷移而造成循環(huán)過程中容量損失。
影響氧化速率因素：
正極材料表面積大小 ，集電體材料，所添加的電劑（炭黑等），炭黑的種類及表面積大小在目前較常用電解液中，EC/DMC被認(rèn)為是具有*高的耐氧化能力。溶液的電化學(xué)氧化過程一般表示為：
正極材料表面積大小 ，集電體材料，所添加的電劑（炭黑等），炭黑的種類及表面積大小在目前較常用電解液中，EC/DMC被認(rèn)為是具有*高的耐氧化能力。溶液的電化學(xué)氧化過程一般表示為：
溶液→氧化產(chǎn)物(氣體、溶液及固體物質(zhì))+ne-
任何溶劑的氧化都會(huì)使電解質(zhì)濃度升高，電解液穩(wěn)定性下降，*終影響電池的容量。假設(shè)每次充電時(shí)都消耗一小部分電解液，那么在電池裝配時(shí)就需要更多的電解液。對于恒定的容器來說，這就意味著裝入更少量的活性物質(zhì)，這樣會(huì)造成初始容量的下降。此外，若產(chǎn)生固體產(chǎn)物，則會(huì)在電極表面形成鈍化膜，這將引起電池極化增大而降低電池的輸出電壓。
任何溶劑的氧化都會(huì)使電解質(zhì)濃度升高，電解液穩(wěn)定性下降，*終影響電池的容量。假設(shè)每次充電時(shí)都消耗一小部分電解液，那么在電池裝配時(shí)就需要更多的電解液。對于恒定的容器來說，這就意味著裝入更少量的活性物質(zhì)，這樣會(huì)造成初始容量的下降。此外，若產(chǎn)生固體產(chǎn)物，則會(huì)在電極表面形成鈍化膜，這將引起電池極化增大而降低電池的輸出電壓。
四、自放電
自放電是指電池在未使用狀態(tài)下，電容量自然損失的現(xiàn)象。鋰離子電池自放電導(dǎo)致容量損失分兩種情況：一是可逆容量損失；二是不可逆容量的損失?？赡嫒萘繐p失是指損失的容量能在充電時(shí)恢復(fù)，而不可逆容量損失則相反，正負(fù)極在充電狀態(tài)下可能與電解質(zhì)發(fā)生微電池作用，發(fā)生鋰離子嵌入與脫嵌，正負(fù)極嵌入和脫嵌的鋰離子只與電解液的鋰離子有關(guān)，正負(fù)極容量因此不平衡，充電時(shí)這部分容量損失不能恢復(fù)。如：
鋰錳氧化物正極與溶劑會(huì)發(fā)生微電池作用產(chǎn)生自放電造成不可逆容量損失：
鋰錳氧化物正極與溶劑會(huì)發(fā)生微電池作用產(chǎn)生自放電造成不可逆容量損失：
LiyMn2O4+xLi++xe→Liy+xMn2O4
溶劑分子(如PC)在導(dǎo)電性物質(zhì)碳黑或集流體表面上作為微電池負(fù)極氧化：
xPC→xPC-自由基+xe
同樣，負(fù)極活性物質(zhì)可能會(huì)與電解液發(fā)生微電池作用產(chǎn)生自放電造成不可逆容量損失，電解質(zhì)(如LiPF6)在導(dǎo)電性物質(zhì)上還原：
PF5+xe→PF5-x
充電狀態(tài)下的碳化鋰作為微電池的負(fù)極脫去鋰離子而被氧化：
LiyC6→Liy-xC6+xLi++xe
自放電影響因素：正極材料的制作工藝；溫度； 時(shí)間。
自放電速率主要受溶劑氧化速率控制，因此溶劑的穩(wěn)定性影響著電池的貯存壽命。
溶劑的氧化主要發(fā)生在碳黑表面，降低碳黑表面積可以控制自放電速率，但對于LiMn2O4正極材料來說，降低活性物質(zhì)表面積同樣重要，同時(shí)集電體表面對溶劑氧化所起的作用也不容忽視。
通過電池隔膜而泄漏的電流也可以造成鋰離子電池中的自放電，但該過程受到隔膜電阻的限制，以極低的速率發(fā)生，并與溫度無關(guān)?？紤]到電池的自放電速率強(qiáng)烈地依賴于溫度，故這一過程并非自放電中的主要機(jī)理。
如果負(fù)極處于充足電的狀態(tài)而正極發(fā)生自放電，電池內(nèi)容量平衡被破壞，將導(dǎo)致**性容量損失。
長時(shí)間或經(jīng)常自放電時(shí)，鋰有可能沉積在碳上，增大兩極間容量不平衡程度。Pistoia等比較了3種主要金屬氧化物正極在各種不同電解液中的自放電速率，發(fā)現(xiàn)自放電速率隨電解液不同而不同。并指出自放電的氧化產(chǎn)物堵塞電極材料上的微孔，使鋰的嵌入和脫出困難并且使內(nèi)阻增大和放電效率降低，從而導(dǎo)致不可逆容量損失。
公安機(jī)關(guān)備案號(hào)：
