关于负极析锂，这些是你需要知道的（下）！
负极析锂不仅能使电池性能下降，循环寿命大幅缩短，还限制了电池的快充容量，并有可能引起燃烧、爆炸等灾难性后果。上文我们对负极析锂的影响因素做了介绍，今天备备就将带着大家继续了解我们的负极析锂，一起看看可以采取哪些措施去解决这个问题。
01电池结构优化
电芯结构与负极析锂窗口有着密切关系。例如，减小Overhang区域可以防止充电过程中因正极边缘大量锂离子迁移至负极边缘导致的边缘析锂。利用多极耳设计，可以保证电池在充电过程中，电芯电流密度的分布，避免因局部电流密度过大引起的局部析锂。另外，合理的N/P值也是抑制负极析锂的一个有效措施。
02极片的质量控制
极片制造步骤包括：浆料制备、极片涂布、极片辊压。这三个步骤影响极片的孔隙率、迂曲度、面密度，进而影响电池充电过程电流分布。极片(包括正极片和负极片)对负极析锂的影响主要表现在：浆料搅拌不充分或极片涂布缺陷导致的局部析锂，以及极片压实过大导致的负极嵌锂动力学不足引起的大面积析锂。
03极片表面处理
避免负极析锂可以通过降低石墨负极的过电位和提高锂在负极表面沉积的过电位实现。析锂属于电结晶过程，先是成核，然后生长，生长的驱动力为负极表面与金属锂之间界面能之差。通过磁控溅射在负极表面沉积纳米级厚度的金属层，可以提升锂金属的析出过电位和弱化锂金属生长的驱动力，达到改善析锂的目的。另外，在负极片表面通过激光蚀刻构筑坑阵列，可有效降低低温环境下锂离子的扩散阻力和电荷转移阻抗，降低析锂风险。
04负极材料优化
负极石墨的嵌锂动力学可以用能垒描述。锂离子从端面和平面嵌入石墨晶体的能垒分别为0.3~0.7eV 和10eV，即使石墨基面有缺陷存在，基面的嵌锂能垒仍然比端面高一个数量级(2.36~6.35eV)；因此，锂离子更易从端面嵌入石墨层间。其中，石墨的端面又分为椅型(armchair-edged)和Z型(zigzagedged)两种结构，分别对椅型和Z型端面掺杂硼(B)和氮(N)的研究结果发现，椅型端面B掺杂后，费米能级降低，吸附能提高，有利于石墨嵌锂动力学的提升。Kim等对石墨材料端面镍掺杂和表面沉积无定形SiO2涂层来提升石墨负极的动力学，如图4所示。端面掺杂可提升传质动力学，其中的镍金属粒子可提升电子电导率，表面沉积纳米硅层后，提高硅锂合金化的电位(0.22V, vs.Li/Li+)，抑制负极达到析锂电位。
其他提升负极动力学的方案有增加石墨的层间距、表面蚀刻等，这些方案各有其特点。一种方案有时难以达到理想效果，需要结合多种方案，协同作用，达到预防析锂的目的。
05电解液添加剂的优化
负极析锂受负极极化和嵌锂动力学的影响，这些影响因素与SEI膜的力学性能、化学稳定性以及离子电导率有关，而电解液中的功能添加剂(成膜剂)则有助于提高SEI膜的质量，基于此，通过开发合适的成膜剂也是解决负极析锂的有效途径。
成膜添加剂种类较多：如不饱和含碳化合物、含硫有机物、含卤素有机物、无机化合物、离子化合物以及其他有机化合物。
从解决负极析锂的角度，电解液成膜剂优化除了考虑成膜的结构稳定、较少的副反应以及低阻抗外，重点需要提高膜的离子电导率。例如，常用的氟代碳酸乙烯酯(FEC)成膜剂在负极表面形成结构稳定的含有LiF的SEI膜，但是LiF的SEI膜阻抗大、离子电导率低，通过在电解液中添加三(三甲基硅基)磷酸酯(TMSP)，TMSP中的甲基硅基与路易斯碱(氟化物、水、羟基、甲醇基)发生反应，避免HF以及电解质锂盐的副反应发生，并且可有效提高SEI膜的离子电导率。Jones等在电解液中分别添加不同电解液添加剂，进行低温充电实验，结果显示，LiFSI抑制析锂的效果最好，在-30℃，无析锂；从对电解液动力学提升看，LiDFOB效果最好，但析锂最严重，原因是LiDFOB的加入提升了正极的动力学，使得负极动力学提升相对不足，造成析锂。因此，要综合考虑添加剂对正极和负极两方面的影响。
06充电过程优化
依据负极析锂的规律来调整充电环境和设计充电程序也是解决负极析锂的有效手段。
通过调整充电环境比如：充电温度的升高可以显著减轻甚至消除析锂。需要注意的是，升高温度对改善析锂有积极作用，但是过高的温度会使SEI膜较快生长，造成活性锂损失，因此，使用自加热技术必须保证温度的精确控制。
此外，充电过程中，随着电池电压不断升高，负极电位逐渐降低，当负极电位低于析锂电位时，则有析锂发生。因此，控制负极电位在析锂电位以上，可避免析锂的发生。
