理想的鋰離子電池，除了鋰離子在正負(fù)極之間嵌入和脫出外，不發(fā)生其他副反應(yīng)，不出現(xiàn)鋰離子的不可逆消耗。實(shí)際的鋰離子電池，每時(shí)每刻都有副反應(yīng)存在，也有不可逆的消耗，如電解液分解，活性物質(zhì)溶解，金屬鋰沉積等，只不過程度不同而己。

實(shí)際電池系統(tǒng)，每次循環(huán)中，任何能夠產(chǎn)生或消耗鋰離子或電子的副反應(yīng)，都可能導(dǎo)致電池容量平衡的改變。一旦電池的容量平衡發(fā)生改變，這種改變就是不可逆的，并且可以通過多次循環(huán)進(jìn)行累積，對(duì)電池性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

⑴正極材料的溶解

尖晶石LiMn2O4中Mn的溶解是引起LiMn2O4可逆容量衰減的主要原因，對(duì)于Mn的溶解機(jī)理，一般有兩種解釋：氧化還原機(jī)制和離子交換機(jī)制。氧化還原機(jī)制是指放電末期Mn3+的濃度高，在LiMn2O4表面的Mn+會(huì)發(fā)生歧化反應(yīng):

2Mn3+（固）    Mn4+（固）+Mn2+（液）

歧化反應(yīng)生成的二價(jià)錳離子溶于電解液。離子交換機(jī)制是指Li+和H+在尖晶石表面進(jìn)行交換，最終形成沒有電化學(xué)活性的HMn2O4。

Xia等的研究表明，錳的溶解所引起的容量損失占整個(gè)電池容量損失的比例隨著溫度的升高而明顯增大（由常溫下的23%增大到55℃時(shí)的34%）。

⑵正極材料的相變化

鋰離子電池中的相變有兩類：一是鋰離子正常脫嵌時(shí)電極材料發(fā)生的相變；二是過充電或過放電時(shí)電極材料發(fā)生的相變。

對(duì)于第一類相變，一般認(rèn)為鋰離子的正常脫嵌反應(yīng)總是伴隨著宿主結(jié)構(gòu)摩爾體積的變化，同時(shí)在材料內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，從而引起宿主晶格發(fā)生變化，這些變化減少了顆粒間以及顆粒與電極間的電化學(xué)接觸。

第二類相變是Jahn-Teller效應(yīng)。Jahn-Teller效應(yīng)是指由于鋰離子的反復(fù)嵌入與脫嵌引起結(jié)構(gòu)的膨脹與收縮，導(dǎo)致氧八面體偏離球?qū)ΨQ性并成為變形的八面體構(gòu)型。由于Jahn-Teller效應(yīng)所導(dǎo)致的尖晶石結(jié)構(gòu)不可逆轉(zhuǎn)變，也是LiMn2O4容量衰減的主要原因之一。在深度放電時(shí)，Mn的平均化合價(jià)低于3.5V，尖晶石的結(jié)構(gòu)由立方晶相向四方晶相轉(zhuǎn)變。四方晶相對(duì)稱性低且無(wú)序性強(qiáng)，使鋰離子的脫嵌可逆程度降低，表現(xiàn)為正極材料可逆容量的衰減。

⑶電解液的還原

鋰離子電池中常用的電解液主要包括由各種有機(jī)碳酸酯(如PC、EC、DMC、DEC 等)的混合物組成的溶劑以及由鋰鹽(如LiPF6 、LiClO4 、LiAsF6 等)組成的電解質(zhì)。在充電的條件下,電解液對(duì)含碳電極具有不穩(wěn)定性,故會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)。電解液還原消耗了電解質(zhì)及其溶劑,對(duì)電池容量及循環(huán)壽命產(chǎn)生不良影響,由此產(chǎn)生的氣體會(huì)增加電池的內(nèi)部壓力,對(duì)系統(tǒng)的安全造成威脅。

⑷過充電造成的量損失

負(fù)極鋰的沉積:過充電時(shí)，發(fā)生鋰離子在負(fù)極活性物質(zhì)表面上的沉積。鋰離子的沉積一方面造成可逆鋰離子數(shù)目減少，另一方面沉積的鋰金屬極易與電解液中的溶劑或鹽的分子發(fā)生反應(yīng)，生成Li2CO3、LiF或其他物質(zhì)，這些物質(zhì)可以堵塞電極孔，最終導(dǎo)致容量損失和壽命下降。

電解液氧化：鋰離子電池常用的電解液在過充電時(shí)容易分解形成不可溶的Li2CO3等產(chǎn)物，阻塞極孔并產(chǎn)生氣體，這也會(huì)造成容量的損失，并產(chǎn)生安全隱患。

正極氧缺陷：高電壓區(qū)正極LiMn2O4中有損失氧的趨勢(shì)，這造成氧缺陷從而導(dǎo)致容量損失。

鋰離子電池的自放電所導(dǎo)致的容量損失大部分是可逆的，只有一小部分是不可逆的。造成不可逆自放電的原因主要有：鋰離子的損失（形成不可溶的Li2CO3等物質(zhì)）；電解液氧化產(chǎn)物堵塞電極微孔，造成內(nèi)阻增大。

由于鋰離子或電解液與電極之間的不可逆反應(yīng),sz在負(fù)極與電解液界面處會(huì)形成固態(tài)電解液界面層(SEI) 。由于形成這種鈍化膜而損失的鋰離子將導(dǎo)致兩極間容量平衡的改變,在最初的幾次循環(huán)中就會(huì)使電池的容量下降。

鋰離子電池中的集流體材料常用銅和鋁，兩者都容易發(fā)生腐蝕，集流體的腐蝕會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)阻增加，從而造成容量損失。

為什么負(fù)極要用銅箔而正極要用鋁箔

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(duì)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(jí)差，甚至絕緣。一般集流體在使用前最好要經(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在低電位下形成嵌鋰合金，但是若銅表面大量氧化，在稍高電位下Li會(huì)與氧化銅發(fā)生嵌鋰發(fā)應(yīng)。AL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。

銅網(wǎng)用硫酸氫鹽清洗后用去離子水清洗后烘烤，鋁網(wǎng)用氨鹽清洗后用去離子水清洗后烘烤，再噴網(wǎng)導(dǎo)電效果好。