二、不同金属杂质对锂电池的影响

1、正极与隔膜之间的金属杂质电池充电后，正极材料中的Li+脱出，经电解液嵌入负极石墨中，正极NCM材料氧化-还原电极电位升高至约1.20V(vs. SHE)。

1）负极石墨嵌入Li+后，氧化-还原电极电位降至约-3.05V(vs. SHE)，位于正极与隔膜之间的金属杂质因氧化-还原电位较低，首先被正极氧化溶解到电解液中，生成金属离子[Mn+ ,见式(1)]，Mn+在正负极之间电势场的作用下穿透隔膜，迁移至负极表面，被氧化-还原电位较低的嵌锂石墨负极(氧化-还原电极电位约为-3.05V)还原。

2）Mn+持续被还原，并沉积在负极表面,缓慢沉积的金属枝晶刺穿隔膜、接触正极,形成微短路点，导致电池自放电偏大。

3）正极与隔膜之间的金属杂质对电池自放电的影响，远远大于其他形式的杂质。

4）该实验结果对锂离子电池制造企业生产过程的指导意义在于：在电池卷绕生产过程中，应重点管控可能引入正极与隔膜之间的金属杂质。这对降低电池自放电不良率有显著效果。

2、钢壳内杂质对电池自放电的影响钢壳内的金属杂质对电池化成电压或自放电也有一定的影响，且铜粉杂质颗粒越小，对电池总体不良率的影响越大。对自放电异常电池进行拆解分析,可看到在所有卷芯外圈靠近钢壳底部一侧隔膜表面,存在金属析出后留下的微短路点，对隔膜短路点进行分析可知，除电池自身材料元素外，金属杂质Cu的特征峰很突出，推测抽真空过程中，金属铜粉从钢壳底部转移至极片与隔膜之间，与模拟实验在钢壳底部放入铜粉的结果一致。

3、在注电解液后抽真空的过程中，钢壳内的金属铜粉和电解液一起随气体排除通道向上移动。由于卷芯外圈极片收卷时的张力较小，卷芯外圈相对较松，抽真空时形成了更多的排气通道，铜粉和电解液优先选择向两侧沿卷芯外圈极片与隔膜之间的间隙向上迁移。电池充电后，金属Cu杂质氧化形成离子并在负极表面还原析出，最终穿透隔膜，形成微短路点，导致电池自放电异常。金属铜粉颗粒越小，抽真空过程中向卷芯极片与隔膜之间迁移的阻力越小，电池自放电偏大的概率越大。

三、结论：任何进入电池内的金属杂质，在注液抽真空过程都有可能迁移至极片与隔膜之间，导致电池自放电异常。

1、除了要管控卷绕工序直接卷入的金属杂质外，加强对电芯装配过程中可能进入钢壳内金属细粉的管控，也很重要。

2、正极与隔膜之间的Cu、Fe、Ni金属杂质，会导致超过90%的电池表现出自放电偏大异常，Cu、Fe、Ni金属杂质对自放电的影响大于三元正极材料，石墨负极对自放电的影响最小；负极与隔膜之间的Cu、Fe、Ni金属杂质，可造成45%~60%电压或自放电不良，弱于正极与隔膜之间的杂质的影响。

3、钢壳内的金属细粉在注液抽真空过程中，随着电解液向卷芯外圈靠近钢壳底部一侧极片与隔膜之间迁移，也会导致部分电池自放电偏大，且钢壳内的金属细粉颗粒越小，对自放电的影响越大。