一文看懂鋰電池鼓包原由

鋰電池組的基本結構介紹：

鋰電池緊要材料構成：正極材料、負極材料、電解液、隔膜（隔離材料）

電池簡易結構

正極

從電池重量構成上來看，正極材料占有較大比例（一般在70%~80%）,因為正極材料的性能筆直影響著鋰電池的性能，其成本也筆直決定電池成本高低。正極材料占鋰電池成本30%~40%，也筆直影響鋰電池組的能量密度和性能。

負極

負極材料是由相關于正極電勢更低的材料構成，并具有高比容量和較好的充放電可逆性，從而在嵌鋰的過程中保持良好的尺寸和機械穩定性（不發生嚴重變形）。負極材料緊要影響鋰電池的效率、循環性能等，負極材料的性能也筆直影響鋰電池的性能，負極材料占鋰電池總成本10~20%左右。負極材料種類上，包括碳系負極、非碳性負極。

電解液

電解液在正極與負極之間起到運輸電荷的用途（類似與無線電中的載波），具有較高的離子電導率，一般應達到1×10-3~2×10-2S/cm。它影響著鋰電池組的能量密度、寬溫使用、循環壽命、功率密度、安全性能等因素。

隔膜

隔膜有一定的孔徑和孔隙率，保證低的電阻和高的離子電導率，對鋰離子有很好的透過性，對電解液的浸潤性好并具有足夠的吸液保濕能力，保持離子導電性，同時具有電子絕緣性，保證正負極的機械隔離，此外應有足夠的穿刺強度、拉伸強度等力學性能及耐電解液腐蝕性和足夠的電化學穩定性。動力鋰離子電池對隔膜的要求更高，通常采用復合膜。

鋰電池工作原理：

鋰電池是一種充電電池，緊要依賴鋰離子在正極與負極之間的往返嵌入和脫嵌來工作，實現能量的存儲和釋放。

1、充電過程

在電場的驅動下鋰離子從正極晶格中脫出，經過電解質，嵌入到負極晶格中。

電壓低于3V，要先進行預充電，充電電流為設定電流的1/10，電壓升到3V后，進入標準充電過程。標準充電過程為：以設定電流進行恒流充電，電池電壓升到4.20V時，改為恒壓充電，保持充電電壓為4.20V。此時，充電電流逐漸下降，當電流下降至設定充電電流的1/10時，充電結束。這是一般的鋰電池充電的一個過程，倘若鋰電池存在于智能設備中，它的充電模式將會受到智能設備軟件的控制。

2、放電過程

放電過程正好與充電過程相反，鋰離子在電場用途下返回正極，電子通過外電路到達正極與鋰離子復合。電池放電，此時負極上的電子e從通過外部電路跑到正極上，正鋰離子Li+從負極跳進電解液里，爬過隔膜上彎彎曲曲的小洞，游泳到達正極，與早就跑過來的電子結合在一起。

通過知道鋰電池的充放電過程，我們可以從微觀上理解，電池的容量其實就是電池所蘊含電荷的量。電流越大，放電速度越快，電池使用的時間就越短。

為甚么電池在正常使用或者長時間不使用會出現鼓包的現象呢？

在充放電的過程中出現鼓包的現象有兩種：

一、過充導致的鼓包

過度充電會導致正極材料里的鋰原子全部跑到負極材料里面，導致正極原本飽滿的柵格發生變形垮塌，這也是鋰電池電量下降的一個緊要原由。在這個過程中，負極的鋰離子越來越多，過度堆積使得鋰原子長出樹樁結晶，使得電池發生鼓脹。

二．過放導致的鼓包

在液態鋰電池首次充放電過程中，電極材料與電解液在固液相界面上發生反應，形成一層傾覆于電極材料表面的鈍化層。形成的鈍化層膜能有效地阻止電解液分子的通過，但Li+卻可以經過該鈍化層自由地嵌入和脫出，具有固體電解質的特點，因此這層鈍化膜被稱為固體電解質界面膜(solidelectrolyteinterface)，簡稱SEI。SEI膜對負極材料會出現保護用途，使材料結構不容易崩塌，并且可以新增電極材料的循環壽命。SEI膜并非一成不變，在充放電過程中會有少許的變化，緊要是部分有機物會發生可逆的變化。電池過度放電后使得SEI膜發生可逆性破環，保護負極材料的SEI破壞后使得負極材料崩塌，從而形成鼓包現象。

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