什么导致电池容量衰减

一、锂电池负极容量不足

当锂电池正极部位的负极部位容量不足时，充电时所产生的锂原子无法插入负极石墨的间层结构中，会析在负极的表面，形成结晶。

在锂电池中长期形成结晶会导致短路，这时电芯急剧放电，会产生大量的热，烧坏隔膜。高温会使电解液分解成气体，当压力过大时，电芯就会爆炸。

二、水份含量过高

充电时，水份可以和锂发生反应，生成氧化锂，使电芯的容量损失，易使电芯过充而生成气体，水份的分解电压较低，充电时很容易分解生成气体，当这一系列生成的气体会使电芯的内部压力增大，当电芯的外壳无法承受时，电芯就会爆炸。

三、内部短路

内部电芯短路造成大电流放电，产生大量的热，烧坏隔膜，而造成更大的短路现象，会使电解液分解成气体，内部压力过大，电芯就会爆炸。

四、锂电池过充

电芯过充电时，正极的锂过度放出会使正极的结构发生变化，而放出的锂过多也容易无法插入负极中，也容易造成负极表面析锂，而且，当电压达到4.5V以上时，电解液会分解生产大量的气体。上面种种均可能造成爆炸。

五、外部短路

外部短路可能由于正负极接错所导致，由于外部短路，电池放电电流很大，会使电芯的发热，高温会使电芯内部的隔膜收缩或完全坏坏，造成内部短路，因而爆炸。锂电池在使用过程中会产生枝晶，枝晶断裂不仅会导致电池容量衰减，寿命打折，还可能刺透隔膜使电池短路起火引发安全问题。南开大学梁嘉杰、陈永胜教授课题组与江苏师范大学赖超课题组合作提出了解决这一问题的新优化策略，成功制备了具有多级结构的银纳米线—石墨烯三维多孔载体，并负载金属锂作为复合负极材料。这一载体可抑制锂枝晶产生，从而可实现电池超高速充电，有望大幅延长锂电池“寿命”。该研究成果在最新一期《先进材料》上发表。。

近年来，世界各国有不少相关研究在锂负极材料的设计合成上取得重要突破，但至今仍无法抑制金属锂在大电流密度充放电下枝晶产生以及电极体积膨胀的问题，因此锂电池的长寿命、大容量“快充快放”依然难以逾越。

“把金属锂沉积到具有三维网络结构的多孔集流体中构建金属锂复合负极材料，是目前解决上述困难的有效途径之一。”梁嘉杰介绍说。基于此认识，课题组首次提出实现超高电流密度及超长循环寿命的理想金属锂负极三维载体材料选择及优化策略。他们利用石墨烯宏观体三维网络作为机械骨架，银纳米线二维网络作为导电结构，通过低成本、与工业化生产相兼容的涂布—冷干法，制备具有多级结构的银纳米线—石墨烯三维多孔载体，并负载金属锂作为金属锂复合负极材料。

经测试，该金属锂复合负极材料的比容量可达2573mAh/g；对称电池测试中，首次实现了在极高电流密度40mAh/cm2下反复充放电1000周以上，并且过电势低于120毫伏。通过电镜观察可以看到，该多级三维结构载体即使在极大电流充放电的循环条件下，仍能成功抑制金属锂负极中锂枝晶生长以及电极体积变化。