鋰電池電極裂化對于電池用戶(hù)來(lái)說(shuō)是陌生的概念，從電池的開(kāi)始使用到報廢，基本看不出這個(gè)問(wèn)題，因為這個(gè)問(wèn)題是存在電池內部的，是屬于電池研究員關(guān)注的問(wèn)題，是屬于微觀(guān)方面的問(wèn)題。下面就鋰電池電極裂化原因及影響做簡(jiǎn)單的介紹，讓大家了解一下。

鋰電池在實(shí)際的使用過(guò)程中，活性顆粒常常經(jīng)歷許多的不可逆的物理化學(xué)和機械過(guò)程，比如局部過(guò)度充放電，表面結構崩塌，不均勻電極/電解液界面，金屬溶解/沉淀，體積膨脹/收縮，局部溫度波動(dòng)等。這些副反應之間的相互作用會(huì )導致活性顆粒內部機械或熱應力、電化學(xué)應力的累積，并進(jìn)一步可誘發(fā)裂縫的產(chǎn)生。這種裂紋主要在應力集中以及顆粒薄弱點(diǎn)產(chǎn)生，比如顆粒表面，SEI膜，晶界等。

特別像硅基負極，在充電/放電周期內插入和脫出鋰時(shí)，體積變化達到270%，這個(gè)巨大的體積膨脹會(huì )導致硅顆粒的粉碎，以及涂層從銅集流體中分離。特別是，SEI膜會(huì )發(fā)生持續的斷裂再生成過(guò)程，不斷消耗鋰離子和活性物質(zhì)，造成容量持續衰減，循環(huán)穩定性變差。

而顆粒內部產(chǎn)生的裂縫會(huì )導致顆粒之間接觸變差，顆粒完整性破壞，電子和離子傳輸路徑都會(huì )發(fā)生變化，導致擴散受限。結果表明，電子和離子在固相的擴散長(cháng)度伴隨著(zhù)裂縫的產(chǎn)生而增大。這又會(huì )進(jìn)一步影響電化學(xué)反應，可能造成充放電局部不均勻，引起顆粒的二次裂紋。

鋰電池電極裂化是影響電池電化學(xué)性能、循環(huán)穩定性和安全性等的重要因素，其中常見(jiàn)的裂化現象包括：

(1)正、負極電極材料顆粒裂紋;

(2)活性物質(zhì)顆粒內部晶間破碎;

(3)正極表層分層失效;

(4)負極表面SEI破裂;

(5)正極活性物質(zhì)相分離;

(6)鋰金屬等負極表面枝晶。

充放電過(guò)程中，電化學(xué)反應在電極表面發(fā)生，鋰離子從表面脫出或嵌入，多次循環(huán)之后活性顆粒表面會(huì )出現了十分顯著(zhù)的相變，鋰離子脫出后可能伴隨金屬溶出，材料層狀結構會(huì )變成鹽巖相結構，并且這種相結構演變向顆粒內部擴展，形成內部相分離。

在鋰離子電池的充電過(guò)程中，負極電位不斷變負，在一定條件下會(huì )引起金屬鋰在負極表面沉積的副反應。金屬鋰持續存在負極的表面，不僅會(huì )影響鋰離子電池的容量，還有可能會(huì )產(chǎn)生危害鋰離子電池安全的鋰枝晶。金屬鋰做負極時(shí)，枝晶更加嚴重，負極保護避免鋰枝晶成為金屬鋰電池的研究熱點(diǎn)。