1、开路电压过低（接近0V或远低于正常值）

内部短路：极片毛刺刺穿隔膜（常见于极片裁切不良或金属异物，钠电注意钠片厚度和枝晶及表面平整度；）。

装配失误：正负极片偏移接触壳体侧壁或极耳焊接错位导致短路。

接触不良：负极锂片未压实或垫片厚度不足，导致极片与集流体虚接

解决方法：优化极片裁切工艺，控制毛刺尺寸（小于隔膜厚度的50%）；检查装配对位精度；调整垫片厚度和封装压力（建议6.8~7.0MPa）

2、充电电压瞬间飙升（如5.0V以上）

断路：电解液未充分浸润极片或隔膜，导致离子传输路径中断。

内阻过大：极片与集流体接触不良或电解液分解（如锂盐浓度下降）。

解决方法：增加电解液用量（确保隔膜完全浸润）；检查电池壳密封性，避免电解液泄漏或污染

3、首次充放电容量极低或波动大

活性物质未活化：电解液浸润不充分或静置时间不足（需静置2小时以上）。

材料缺陷：活性物质颗粒团聚或导电剂添加量不足（建议导电剂占比2%~5%）。

解决方法：延长注液后静置时间；优化浆料分散工艺，避免材料团聚

4、循环容量“跳水”（如循环后容量骤降）

电解液不足：循环中电解液逐渐消耗，导致反应面积缩小。

微短路：循环中极片膨胀或粉体颗粒刺穿隔膜，引发局部短路。

解决方法：增加电解液量（如锂硫电池需严格控量）；选用高孔隙率隔膜（孔隙率＞40%）

5、电化学阻抗偏大

导电网络不完整：导电剂添加不足或极片涂布不均。

界面问题：SEI膜异常增厚（材料湿度未干燥导致LiPF₆水解）。

接触电阻高：极耳焊接不良或电池壳材料缺陷（如非专用壳体）。

解决方法：使用专用电解液（如磷酸铁锂体系需匹配专用配方）；严格控制材料湿度（＜500ppm）

6、自放电率高（静置后容量明显下降）

电解液杂质：电解液中含过渡金属离子（如Fe³⁺、Cu²⁺）引发自催化副反应。

隔膜缺陷：隔膜存在微孔贯通或局部破损，导致轻微内部短路。

材料污染：电极材料（如NCM）残留锂盐未洗净，与电解液持续反应。

解决方法：使用高纯度电解液（水分＜20ppm）；优化隔膜分切工艺，避免机械损伤

7、电池漏液或壳体腐蚀

密封失效：密封圈老化或封装压力不均（如CR2032封装压力＜6.5MPa时易漏液）。

电解液腐蚀性：HF副产物（LiPF₆水解生成）腐蚀铝壳或镍钢壳（常见于高温高湿环境）。

解决方法：选用氟化橡胶密封圈；控制电解液配方（如添加HF捕获剂LiBOB）

8、循环寿命短（容量快速衰减）

活性物质粉化：充放电过程中硅基负极体积膨胀＞300%，导致结构崩塌（SEM可见裂纹）。

SEI膜不稳定：电解液分解产物（如ROCO₂Li）持续消耗锂盐（ICP-MS检测Li⁺浓度下降）。

解决方法：采用纳米硅碳复合负极；优化电解液成膜添加剂（如VC、FEC）

9、温度敏感性（低温/高温性能差）

低温阻抗激增：电解液黏度升高（如EC基电解液在-20℃时离子电导率下降90%）。

高温副反应加剧：LiPF₆在＞60℃时加速分解，生成PF₅气体（电池鼓包）。

解决方法：低温环境使用低粘度溶剂（如PC/DMC混合电解液）；高温环境添加热稳定剂（如LiODFB）。

10、材料兼容性问题

电解液与高压正极不匹配：钴酸锂（LCO）电压＞4.3V时，传统EC基电解液氧化分解（DSC检测放热峰）。

粘结剂失效：PVDF在高压下与锂金属反应，导致极片脱落（XRD检测粘结剂结晶度变化）。

解决方法：高压体系改用耐氧化电解液（如含LiFSI）；使用羧甲基纤维素（CMC）替代PVDF。

11、测试误差问题（非电池本身原因）

测试夹具接触不良：弹簧探针压力不足或氧化，导致接触电阻波动（建议使用镀金探针）。

环境干扰：湿度＞60%时，电解液吸潮加速副反应（需在手套箱氧含量＜0.1ppm下测试）。

解决方法：定期校准测试设备；严格控制测试环境（温度25±2℃，湿度＜30%）

12、其他原因

同一批电池性能波动可能与极片涂布均匀性或浆料储存时间相关。

首次充电电流过大可能导致SEI膜不完整

13、注意事项

电解液管理：

用量：确保隔膜和极片充分浸润（如半电池隔膜两侧各滴3~4滴电解液）。

类型：不同体系需匹配专用电解液（如磷酸铁锂与钴酸锂配方不同）。

压力控制：

封装压力：建议6.8~7.0MPa，压力过低导致虚接，过高可能破坏结构。

极片压实：压实密度需与材料匹配（如LFP极片压实密度2.1g/cc）。

材料选择：

电池壳：避免使用非标或重复利用的壳体（易导致接触不良）。

锂片‌：纯度不低于99.9%，直径和厚度根据需求选择。

隔膜：选择具有纳米孔隙的绝缘膜，尺寸大于锂片和极片，裁切直径需覆盖密封环（如CR2032隔膜直径19mm），组装前将隔膜浸泡在电解液中5分钟，提升离子导通性（EIS测试显示阻抗降低15%~20%）

垫片和锂片均是含光滑曲面的那一面朝上。(另一面朝上容易刺破隔膜造成短路)

对于组装半电池而言，选择1mm或者两个0.5mm厚度的垫片即可。

对于组装全电池而言，选择1.5mm或者2mm厚度的垫片即可。

对于使用三维集流体而言，可以根据三维集流体的厚度适当增减垫片厚度。

(电池垫片厚度不够，会导致电极接触不良。摇晃电池会感觉到电池内部松动。)

金属锂负极半电池的结构设计

尺寸匹配原则：

严格遵循隔膜直径> 锂片直径 > 极片直径（例如：隔膜19mm，锂片16mm，极片14mm），避免极片边缘接触锂片引发短路。

依据：极片若超出锂片范围，充放电时锂离子会优先在极片边缘沉积，导致枝晶生长（SEM观测结果）。

操作规范：

使用绝缘镊子（如聚四氟乙烯材质）转移电池，禁止金属镊子直接夹持电池外壳，防止正负极短路（案例：金属镊子接触壳体导致电压归零）。

锂片表面处理：

光滑面朝向隔膜：锂片冲切后边缘可能存在毛刺，需用平整硬质工具（如玻璃板）轻压锂片表面，消除毛刺（建议压力5~10N）。

禁忌：禁止使用金属工具直接刮擦锂片，避免引入杂质（如Fe、Cu污染）

存储：需在氩气手套箱（H₂O ₂ ） 中保存，防止氧化生成Li₂O/LiOH（XPS检测验证）

极片与电池筛选

极片筛选‌：表面平整、无明显掉料现象，质量、厚度均一。

组装前需进行辊压、烘烤，烘烤条件105℃4h；烘烤后，组装前需对极片进行称重，极片活性物质的量需根据极片实际重量进行计算

电池筛选‌：外壳平整无损坏，开路电压正常。

组装好后需静置8h以上；组装时电解液添加量建议在130ul左右，充电过程建议增加恒压充电步骤；组装完的扣电需要擦拭电池表面的电解液

实验样本数量的控制：

同种材料电池每组至少制备5个，以排除单一样本的工艺误差（如极片涂布不均或电解液量波动）。

依据：统计表明，样本量＜5时，容量误差可能超过±10%

短路自检：

封装后电池静置30分钟，若开路电压低于3.0V（锂金属体系），需拆解检查毛刺或污染。

清洗：

不锈钢部件（壳、垫片）：

去油污清洁剂（60℃超声10分钟）→ 丙酮（5分钟）→ 无水乙醇（5分钟）→ 去离子水冲洗 → 80℃真空烘干2小时。

聚四氟乙烯部件：

避免使用丙酮（易溶胀变形），改用乙醇+水清洗 → 60℃烘干。

本文源自微信公众号：一起学电池

原文标题：《扣电 之 实验室常见问题及注意事项简析》

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/Yz4c7DUhY-fHq3523cbjbA