鋰離子電池主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。在充放電過(guò)程中，Li+ 在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反。可逆鋰的數(shù)量直接決定電池的容量，在不同的充放電條件下或者循環(huán)過(guò)程中，電池表現(xiàn)出不同的特性。那么，鋰都去哪了？

在電池內(nèi)部，鋰離子主要存在以下幾個(gè)地方，如圖1所示：

（1）在正負(fù)極之間移動(dòng)和脫嵌的活性鋰；

（2）嵌入負(fù)極層間后無(wú)法脫出、不可用的鋰；

（3）負(fù)極顆粒表面形成SEI膜，以及SEI膜的不斷生長(zhǎng)；

（4）負(fù)極涂層表面析出的鋰；

（5）電解液中溶劑化的鋰；

（6）電解液分解，形成氟化鋰；

（7）正極顆粒表面生成的CEI膜；

（8）正極材料內(nèi)部無(wú)法脫出的不可利用的鋰，等。

在循環(huán)過(guò)程中，或者不同倍率、溫度條件下，電池內(nèi)部鋰怎么分布的？如果弄清楚了這個(gè)問(wèn)題，就很容易理解容量損失的原理。德國(guó)明斯特大學(xué)研究人員采用ICP-OES技術(shù)研究了這個(gè)問(wèn)題。

首先，研究人員組裝了如圖2所示的T型電池，循環(huán)或老化后拆解電池，進(jìn)行如下操作：

（1）正、負(fù)極極片先用DMC清洗，再在王水中微波反應(yīng)溶解極片，清洗液（wash electrode）和極片溶解液用蒸餾水稀釋后ICP測(cè)試鋰含量；

（2）隔膜在鹽酸中浸泡，浸泡液用蒸餾水稀釋后ICP測(cè)試鋰含量；

（3）組裝電池用的尼龍膜用蒸餾水清洗后再稀釋ICP測(cè)試鋰含量；

（4）組裝電池的其他主體部件用蒸餾水清洗后ICP測(cè)試鋰含量；

其中，參照電池0.1C循環(huán)一次后，做鋰含量測(cè)試，并假定形成了SEI和CEI膜，原始負(fù)極極片中不含鋰，參照電池負(fù)極片鋰含量即認(rèn)為是形成SEI膜的鋰，參照電池正極極片鋰含量減原始極片的鋰含量是多出的鋰，認(rèn)為這是形成CEI膜的鋰。所有測(cè)試結(jié)果精度為100%±7%。

循環(huán)電池內(nèi)部鋰分布

電池0.1C循環(huán)5次做化成，然后分別在室溫和40℃下1C充放電循環(huán)100次，充電到SOC 0%、50%和100%，然后，測(cè)試各部分鋰含量，結(jié)果如圖4和表2所示。

總結(jié)：循環(huán)后，負(fù)極鋰含量明顯增加了，初始形成SEI耗鋰2.3%，循環(huán)后放電狀態(tài)負(fù)極鋰含量10.3%，這是SEI膜生長(zhǎng)過(guò)程，從而正極鋰含量降低了，高溫循環(huán)與室溫差別不大。
 

循環(huán)倍率對(duì)鋰分布的影響

電池0.1C循環(huán)5次做化成，然后分別在室溫和40℃下0.5C、1C和2C充放電循環(huán)100次，充電到SOC 100%，然后，測(cè)試各部分鋰含量，結(jié)果表3所示。隨著倍率降低，負(fù)極鋰含量增加，這是鋰離子擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)限制了正極的鋰傳輸?shù)截?fù)極。循環(huán)溫度高負(fù)極普遍鋰含量高，溫度促進(jìn)了鋰的傳輸。

,能20倍放電)

　　一、鋰電池按外型分：有方型鋰電(如常用的手機(jī)電池電芯)和柱形(如18650);

　　二、鋰電池外包材料分：鋁殼鋰電池，鋼殼鋰電池，軟包電池;

　　三、鋰電池從正負(fù)極材料(添加劑)分：沽酸鋰(LiCoO2)電池或錳酸鋰(LiMn2O4)，磷酸鐵鋰電池，一次性二氧化錳鋰電池;另一分：鋰離子LIB，聚合物PLB

　　四、.不同的性能用途方面分：

　　一次性---鋰錳電池--扣式3伏電池

　　高容量(高平臺(tái))--用在手機(jī)數(shù)碼產(chǎn)品上

　　高倍率;---用在電動(dòng)車(chē)和電動(dòng)工具上及飛機(jī)模型

　　高溫;---礦燈，室上燈飾，機(jī)器內(nèi)置后備電源;

　　低溫;---室外環(huán)境，北方(冬天)南極;

　　中國(guó)電動(dòng)車(chē)行業(yè)車(chē)用電池中用鋰電池主流是三種鐵鋰，錳鋰，三元。
電池存在一致性問(wèn)題。單體磷酸鐵鋰電池壽命目前超過(guò)2000次，但電池組的壽命會(huì)大打折扣，有可能是500次。因?yàn)殡姵亟M是由大量單體電池串并而成，其工作狀態(tài)好比一群人用繩子綁在一起跑步，即使每個(gè)人都是短跑健將，如果大家的動(dòng)作一致性不高，隊(duì)伍就跑不快，整體速度甚至比跑得最慢的單個(gè)選手的速度還要慢。電池組同理，只有在電池性能高度一致時(shí)，壽命發(fā)揮才能接近單體電池的水平。

軟包電池內(nèi)部鋰分布

最后，作者對(duì)軟包電池做了類(lèi)似的鋰含量測(cè)試和分析。