負極材料對鋰離子電池安全性影響

市場化負極材料主要為碳材料，其成功之處即在於以碳負極替代了鋰負極，從而充放電過程中鋰在負極表面的沉積和溶解變為鋰在碳顆粒中的嵌入和脫出，減少了鋰枝晶形成的可能，大大地提高了電池的安全性，但這並不表示使用碳負極不存在安全性隱患。

下面主要介紹的負極影響鋰離子電池安全性的主要因素：

一、不同類型的材料

研究表明，隨著溫度的升高，嵌鋰狀態下的碳負極會與電解液發生放熱反應。在相同的充放電條件下，電解液與嵌鋰石墨反應的放熱速率遠大於與嵌鋰的碳纖維、焦碳等的反應速率。硬碳類材料、軟碳類材料、石墨類材料的碳層間距d002約分別為0.38nm、0.34~0.35nm、0.335nm，當鋰嵌入碳後，層間距約為0.371nm。石墨類材料的層間距最小，其在鋰離子的嵌入和脫出過程中形變最大，鋰離子在此類碳層中的擴散速度也較慢，大電流充放電時，極化大，電阻大，電池的安全性差，硬碳類材料則反之。

二、粒徑大小

電極中顆粒之間大多為點接觸，故小顆粒碳負極電阻比大顆粒碳負極的大，但後者由於半徑大，在迴圈過程中膨脹收縮變化較顯，因此如將大小顆粒按一定配比製成負極，即可達到擴大顆粒之間接觸面積，降低電極阻抗，增加電極容量，減小鋰枝晶析出的可能性。

三、SEI膜品質

SEI膜是由溶劑分子、鋰鹽陰離子、雜質分子在迴圈過程中經還原分解而產生的不溶物在負極表面沉積而形成。SEI膜的品質直接影響鋰離子電池的充放電性能與安全性。

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