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一、引言

金屬顆粒的存在是(shi)影(ying)響鋰(li)(li)電池(chi)性能和安全(quan)性的一(yi)個(ge)重要(yao)(yao)因(yin)素，深入(ru)研究其作用機制(zhi)和相(xiang)應(ying)的抑制(zhi)策略具(ju)有重要(yao)(yao)的理論(lun)和實際意義且在《鋰(li)(li)離子電池(chi)正極(ji)材(cai)料(liao)的質(zhi)(zhi)量管理》指出(chu)，鋰(li)(li)離子電池(chi)性能與正負極(ji)材(cai)料(liao)質(zhi)(zhi)量相(xiang)關。金屬雜質(zhi)(zhi)會致電池(chi)自放電、失效甚至(zhi)熱失控，檢測原材(cai)料(liao)異物很重要(yao)(yao)。

二、金屬(shu)顆粒對鋰電池的(de)負面影響(xiang)

（一(yi)）引發內部(bu)微短路與自放電(dian)加速(su)

1. 金屬顆粒作(zuo)為導(dao)電(dian)異物進入(ru)電(dian)池(chi)后(hou)，可能刺(ci)穿隔(ge)膜或(huo)在正負極(ji)間形成導(dao)電(dian)橋，導(dao)致(zhi)局部微短路。

2. 在(zai)電(dian)(dian)池化成階段，金屬(shu)雜質(zhi)在(zai)電(dian)(dian)解液中(zhong)發生氧化還(huan)原反應，正極中(zhong)的金屬(shu)被氧化后(hou)遷(qian)移至(zhi)負極還(huan)原為(wei)單(dan)質(zhi)金屬(shu)，反復(fu)沉積(ji)形成尖刺(ci)狀結構，進一步刺(ci)穿隔膜，引發更(geng)嚴重的自放(fang)電(dian)(dian)和(he)能(neng)量損失。
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（二）催化副反應與電解質分解

1. 電(dian)解液分解產生的 HF 與金屬鐵反(fan)應生成導電(dian)性(xing)差的化合物，破壞(huai) SEI 膜穩(wen)定(ding)性(xing)。

2. 金(jin)屬離子在正負極間穿(chuan)梭(suo)，持續(xu)消耗活性鋰離子，導致容量衰減。

3. 金屬(shu)催化電解液分解產氣，增加內壓，同時釋放熱(re)量可(ke)能引發熱(re)失控鏈式反應。

（三）促進枝晶生(sheng)長與結構破壞    

1. 金屬顆(ke)粒作為異質形(xing)核點，加劇鋰/銅枝(zhi)(zhi)晶(jing)的生長，鋰枝(zhi)(zhi)晶(jing)刺(ci)穿隔膜(mo)造成惡性短路(lu)，銅枝(zhi)(zhi)晶(jing)穿刺(ci)風(feng)險(xian)更(geng)高。

2. 枝晶生長引發電極材料體積膨脹，導致(zhi)活性物(wu)質粉(fen)化脫落，加速容量(liang)衰減。

（四(si)）惡化電(dian)化學性能

1. 金屬反應產(chan)物堵塞電(dian)極(ji)孔隙(xi)，阻礙鋰離子傳(chuan)輸，劣化電(dian)子導(dao)電(dian)網絡，導(dao)致內阻增加。

2. 局部(bu)電流密度不均導致過(guo)電位升高，極化加劇(ju)，降(jiang)低能(neng)量效率(lv)。

3. 金屬(shu)雜質引(yin)發的副反(fan)應不可逆消耗電解液和活性鋰，使循環壽命(ming)縮短(duan)。

（五(wu)）制造(zao)工(gong)藝相關影響

1. 極片分切產生的毛刺、焊接飛(fei)濺的金屬(shu)屑或環境粉塵污染等引入金屬(shu)顆粒。

2. 極片裁切邊(bian)緣的毛(mao)刺可能穿透(tou)常規隔膜。

3. 焊接工藝產(chan)生的金(jin)屬碎(sui)屑污(wu)染極耳區域，造成殼(ke)體短路。

4. 金屬顆粒降低隔膜(mo)擊穿電(dian)壓，增大局(ju)部電(dian)場強度。

三、抑(yi)制(zhi)金(jin)屬顆粒負(fu)面(mian)影響的策(ce)略(lve)

1、材料(liao)(liao)凈(jing)化：控(kong)(kong)制電(dian)極材料(liao)(liao)金屬雜質含(han)量＜50ppm，硅含(han)量一般要控(kong)(kong)制在(zai)10ppm以下(xia)；采用磁選、酸(suan)洗等預處理方法。

2、隔膜增(zeng)強：使用陶瓷涂(tu)(tu)層隔膜（如 Al?O? 涂(tu)(tu)層）提升抗穿刺能(neng)力。

3、結構設計：采用三維多孔集流(liu)(liu)體（如(ru)銅網）分(fen)散(san)電流(liu)(liu)密度(du)，抑制(zhi)枝晶生長。

4、電解液優化：添加 LiPO?F? 等(deng)成膜劑(ji)，形成更穩定的 SEI 層。

5、工藝控(kong)制：確保(bao)生(sheng)產環(huan)境潔凈度達 ISO 7 級(ji)以上(shang)，采(cai)用激(ji)光切割(ge)替代(dai)傳(chuan)統分切以減少毛刺(ci)。

四(si)、結論(lun)    

金屬顆粒對鋰(li)(li)電池的(de)影響(xiang)貫(guan)穿(chuan)其(qi)電化學循環的(de)全(quan)過程(cheng)，從微觀反應到宏觀失(shi)效均存在顯著關聯。通過對其(qi)作用機制的(de)深入研究和(he)采(cai)取有(you)效的(de)抑制策略，有(you)望實現(xian)更(geng)安(an)全(quan)、高性(xing)能的(de)鋰(li)(li)電池設(she)計。