摘要：本文详细探讨了锂电池析锂现象对电池容量的多方面影响，包括活性锂离子损失、锂枝晶生长、电池性能下降、安全风险和电池老化等。深入分析了导致析锂的多种因素，并着重研究了通过电解液成分调整来防止析锂的有效策略，如采用高浓度电解液、功能性添加剂或替代盐/溶剂、优化电解液配方以及使用新型硼酸盐-吡喃电解质等，旨在为提升锂电池性能和安全性提供参考。
一、引言
锂电池在充放电过程中可能会出现析锂现象，这严重影响了电池的容量、循环寿命和安全性。因此，深入研究锂电池析锂现象及其防治策略具有重要的现实意义。
二、锂电池析锂对电池容量的影响
（一）活性锂离子的损失
在充电过程中，如果锂离子未能正常嵌入负极材料，而是在负极表面析出形成金属锂，这会导致活性锂离子的永久性损失，从而降低电池的可用容量和性能。
（二）锂枝晶的生长
锂枝晶的生长是析锂导致活性锂离子损失的主要途径。锂枝晶会不断生长，刺穿电池隔膜，造成电池内部短路，不仅进一步加剧了活性锂离子的损失，还可能引发安全事故。
（三）电池性能下降
析锂会使电池内阻增大，充电效率降低，放电容量减小，同时影响电池的倍率性能和循环寿命，大幅缩短了电池的使用寿命。
（四）安全风险
过度析锂可能导致电池内部温度升高，引发热失控，甚至出现燃烧、爆炸等灾难性后果，给使用者的生命财产安全带来严重威胁。
（五）电池老化
在电池内部存在缺陷的情况下，如负极材料结构不稳定、电解液分解等，电极析锂更容易发生。随着电池的使用时间增长，析锂现象会加速，成为电池容量下降的主要原因之一。
三、影响锂电池析锂的因素
（一）充电速率
过高的充电速率会导致锂离子在负极表面的沉积速度超过其嵌入速度，从而引发析锂。
（二）温度
低温环境下，锂离子的扩散速率减慢，电池内阻增大，容易在充电过程中产生析锂。
（三）电池老化
电池在长期使用过程中，正负极材料的结构和性能会发生变化，电解液的成分也会有所损耗，这些都可能增加析锂的风险。
（四）极片设计
负极材料的比表面积、孔隙率等参数设计不合理，会影响锂离子的嵌入和脱出，导致析锂的发生。
四、电解液成分调整防止锂电池析锂
（一）高浓度电解液
使用较高浓度的电解液（如≥4 mol/L），相比于传统的低浓度电解液，具有更高的离子密度和更低的溶剂分子活性。这有助于形成更加稳定且具有良好锂离子传导性的固体电解质界面（SEI）膜，使得锂离子在充放电过程中的沉积和脱出更加均匀，从而诱导紧凑的锂金属镀层，减少析锂的发生。
（二）功能性添加剂或替代盐/溶剂
特定的功能性添加剂，如碳酸亚乙烯酯（VC）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）等，可以改善 SEI 膜的组成和结构，增强其稳定性和离子导电性，从而减少锂的损失。此外，使用替代的盐/溶剂，如新型的离子液体或高闪点溶剂，也能提高电解液的电化学稳定性和安全性，降低析锂的可能性。
（三）电解液配方优化
通过对电解液配方的深入研究和优化，选择合适的溶质、溶剂及其配比，可以改善电解液的物理化学性质。例如，使用氯代碳酸乙烯酯代替传统的碳酸二甲酯作为溶剂，能够增强电解液的抗氧化性和稳定性，减少锂离子的副反应，从而降低析锂的风险。
（四）硼酸盐-吡喃电解质
硼酸盐-吡喃电解质是一种新型的电解质体系，其特殊的结构和化学性质能够显著提高电池的循环稳定性。它可以减少锂负极的膨胀速率，有效地抑制锂枝晶的生长，从而有效防止析锂现象的发生，为锂电池的长寿命和高性能运行提供了有力保障。
五、结论
锂电池析锂现象是影响电池性能和安全性的关键问题之一。通过深入理解析锂对电池容量的多方面影响以及导致析锂的因素，能够针对性地采取措施进行防治。在多种防治策略中，电解液成分的调整是一种有效的手段。通过采用高浓度电解液、功能性添加剂或替代盐/溶剂、优化电解液配方以及使用创新性的硼酸盐-吡喃电解质等方法，可以改善电池的性能，减少析锂的发生，延长电池的使用寿命，提高电池的安全性。要实现锂电池性能的全面优化，还需要综合考虑电池的正负极材料、电池结构设计、制造工艺等多方面因素，并不断开展深入的研究和创新。
文章来源：锂电池技术知识平台
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