电解液量对电池性能的影响有哪些？

不同的正负极材料选择合适的电解液体系，并不能保证电池具备好的电化学性能，还要根据不同正极材料需求确定恰当的电解液量。

1.电解液量需求的判断标准

电解液作为锂离子迁移和电荷传递的介质，为确保活性物质得到充分应用，要求电芯卷芯各空隙充满电解液。各正极材料压实密度不一样，对电解液量的需求互有差异。一般情况是压实密度大的钴酸锂正极材料电解液的需求小，压实密度低的三元和锰酸锂正极体系电池电解液需求最大。

2.电解液量对电池性能的影响

（1）电解液量对电池容量的影响

从图1 看滴加很少的电解液充放电曲线不正常，充电容量远大于其他值，放电容量远小于其他值。容量随着电解液量的增加而增加，容量最好的电池是隔膜刚好浸润。可见电解液量不够，正极片浸润不充分，隔膜未浸润，导致内阻偏大，容量发挥较低。电解液量的增加有利于充分利用活性物质的容量。由此说明，电池容量与电解液量有较大关系，电池容量随着电解液量的增加而增加，但最后基本趋于恒定。

（2）电解液量对电池循环性能的影响

从图1看随着倍率的增加容量差别更明显，电池的循环性能变差。电解液量较少，导电率降低，循环后内阻增大快，加速电池局部电解液的分解或挥发，是电池循环性能的恶化速度逐渐加快。电解液过多导致电芯的副反应也相对增加，产气量较多，导致电芯的循环性能下降。再者电解液过量也浪费。由此可见电解液量对电池的循环性能影响非常明显，电解液过少或过多，都不利于电池的循环性能。

（3）电解液量对电池安全性能的影响

电池的安全性能好主要是使用过程中不出现鼓壳和爆炸。电池爆炸的其中一个原因就是注液量达不到工艺要求。当电解液量过少时，电池内阻大，发热多。温度升高导致电解液迅速分解产气，隔膜融化，造成电池气胀短路爆炸。当所采用的电解液与正负极材料发生副反应产气量过多时，可以通过添加适量的电解液浸润剂来减少电解液加入量，从而降低产气过多的问题，提高电池安全性。而当电解液量过多时，充放电过程产生的气体量大，电池内部压力大，壳体破裂，引起电解液泄露。电解液温度较高时，遇到空气而着火。
 

电池电化学性能

1.电池内阻不同

    叠片式工艺生产的电芯具有较低内阻，而卷绕式内阻较高。因为卷绕式的电芯通常是单一极耳，而叠片式的电芯可以看成是多极耳式的，大大降低了其内阻。内阻不同造成成品电池在充放电循环中产热量的不同以及电池容量衰减快慢不同，很明显叠片式的电池电池容量衰减更慢。

2.电池寿命不同

    随着充放电循环的持续进行，电池内部会产生热量继而影响电池的温度。对于叠片式电池来说，其内部的温度分布较为均匀，而卷绕式电池由于极片与隔膜之间只有单方向的热传递方式，就导致温度梯度分布现象比较严重，出现内部高温、外部低温的现象。温度分布不均匀导致电池在充放电过程中，高温位置活物质率先失活，不能进行脱嵌锂离子的功能，进而影响到其它位置的快速衰减，影响电池的性能。

图3.不同制作方式电芯内部温度分布

3.电芯内部所受应力不同

两种制作方式导致电芯具有不同的力学特征。叠片式制电芯极片隔膜之间受力面积一致，无明显应力集中点，电池在使用过程中也不会出现某个部位急剧破坏。卷绕式电芯的边缘处是应力集中所在，根据笔者以往的电池拆解分析经验来看，极片弯折处更易出现微短路、电击穿以及析锂的现象。应力集中点是电池失活的首要位置，这也导致卷绕式电池的循环寿命降低。

4.电池倍率性能不同

    叠片式工艺相当于多极片并联起来，更容易在短时间内完成大电流的放电，有利于电池的倍率性能。而卷绕式工艺则正好相反，单一极耳导致倍率性能略差。

5.电池容量密度不同

    叠片式电池容量密度更高，这是因为其内部空间利用的较为充分。反观卷绕式电池，电芯两边为圆形且卷绕最后两层隔膜占据了一定厚度，故容量密度较低。

二、电池的安全性比较

    两者的安全性也有区别，主要还是从其内阻、应力、温度分布等方面来进行分析，温度不均匀、内阻高的卷绕式电池安全性更低。

三、加工工艺

1.极片制作复杂程度不同

卷绕式工艺更简单已操作，容易实现产业自动化。目前市场上大多企业采用的是卷绕的形式。而叠片工艺则非常繁琐，且极片分切合格率很低。对于卷绕式电芯来说，只需要开头和结尾两刀，而叠片式每个极片都要四刀，极片的质量（断面、毛刺等）很难保持高度一致性，这样会影响电池的最终性能。

2.电芯制作复杂程度不同

卷绕式电芯操作比较简便，无论是半自动或全自动都可以快速完成。叠片式工艺复杂程度较高，人工操作费时费力，自动化则由于设备问题而难以产业化。

    除此以外，在电芯的质量控制方面，卷绕式更容易控制，而叠片式由于工艺步骤繁琐，较难达到很好的一致性。

 锂离子电池具有高电压、高容量、体积小、重量轻、环保以及长寿命等突出优点，已经广泛应用于各种便携式电子产品及电动汽车领域。但是锂离子电池的安全性目前仍存在一定的问题，尤其是其在高温、过充、短路等条件下的安全性问题，已成为动力型锂离子电池大规模应用时必须攻克的技术难题

总之，还是需要根据自身的条件和电池要求来选择合适的工艺，工艺变化之后极片分切和后面的焊接、组装都需要进行很大的变动。

电解液是锂离子电池不可或缺的重要组成部分，是锂离子电池获得高电压、高能量密度、高循环性能等优点的必备条件。电解液的量对于电池的电化学性能、安全性能都有重要的影响，过多或过少都是不合适的，需要进行实验确定与正负极材料、隔膜相适应的电解液量。