人們發(fā)現(xiàn)鋰離子電池之所以能具有出色的穩(wěn)定性能主要是因?yàn)殡娊庖嚎梢栽谑砻嫔煞€(wěn)定的SEI膜，因此石墨可一直被用作商業(yè)化鋰離子電池的負(fù)極材料。但石墨的低容量嚴(yán)重限制了高比能量鋰離子電池的發(fā)展，為此硅基材料開(kāi)始走上歷史的舞臺(tái)。硅的高理論比容量使之一躍成為明星材料，但其嚴(yán)重的體積膨脹效應(yīng)會(huì)破壞其表面的生成的SEI膜，導(dǎo)致電解液會(huì)在硅表面持續(xù)分解，造成電池的性能不斷下降。為使硅材料實(shí)現(xiàn)真正的應(yīng)用，各種各樣的抑制硅體積變化的材料被提出，其中硅碳復(fù)合材料最為引人矚目。

但無(wú)論是石墨還是硅基材料，它們得到真正應(yīng)用的關(guān)鍵因素在于其表面能否生成穩(wěn)定的SEI膜。盡管電解液是生成SEI膜的關(guān)鍵性因素，但是電解液注液量對(duì)硅電極的影響卻鮮有報(bào)道，目前許多文獻(xiàn)中電解液的用量通常借鑒于紐扣電池，但實(shí)際情況是紐扣電池的電解液用量往往是過(guò)量的，而且除了電池性能外，電解液用量的多少也在一定程度上決定了電池成本的高低。

為了探究這個(gè)問(wèn)題，確定電解液的最佳用量，美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的DavidL.Wood,III與SeongJinAn教授就電解液注液量對(duì)C/NMC[1]和Si-C/NMC[2]鋰離子電池性能的影響進(jìn)行了深入研究。

一、注液量對(duì)石墨/NMC532性能的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，要想獲得具有最佳的循環(huán)性能以及低阻抗的電池，需要的最小電解質(zhì)體積因子為電池組件（正極，負(fù)極和隔板）的總孔體積的1.9倍。過(guò)少的電解質(zhì)會(huì)導(dǎo)致測(cè)量時(shí)歐姆電阻增加。相對(duì)于初始值，在100次循環(huán)后，正極處的電荷轉(zhuǎn)移和鈍化層的電阻增加1.5-2.0倍，電荷轉(zhuǎn)移的電阻比鈍化層高2-3倍。差分電壓分析表明，當(dāng)電池循環(huán)放電后，負(fù)極放電后脫鋰量減少。但注入過(guò)量電解液后對(duì)電池的循環(huán)穩(wěn)定性并沒(méi)有明顯的提升，還原阻抗反而進(jìn)一步增加。

【拓展知識(shí)】

電解質(zhì)體積因子：f=電解質(zhì)體積/總孔體積；

其中總孔體積=正極孔體積+負(fù)極孔體積+隔膜孔體積

本文中，作者所使用電極和隔膜的孔體積見(jiàn)下表：

2、注液量對(duì)石硅碳/NMC532鋰電性能的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)硅碳/NMC532電池要想獲得最好的循環(huán)性能，需要最小電解質(zhì)體積因子為電池組件（正極，負(fù)極和隔膜）的總孔體積的3.1倍。電解質(zhì)過(guò)少導(dǎo)致歐姆和電荷轉(zhuǎn)移電阻的增加，并且可以明顯觀察到鋰枝晶的生成。并且隨著電池放電的進(jìn)行，負(fù)極的電阻顯著增長(zhǎng)。但電解液過(guò)量時(shí)，電池容量變化和容量衰減較快，SEI膜的厚度隨著電解質(zhì)體積因子的增加而增加并且在循環(huán)后變得不均勻。

雖然兩種類(lèi)型的電池注液量有所不同，但都表明電解液的注入量對(duì)電池的性能發(fā)揮有所影響，并且但電解液過(guò)少都會(huì)導(dǎo)致阻抗增加，循環(huán)穩(wěn)定性降低。但一味地增加電解液的量也并不是一件好事，在增加成本的同時(shí)，還可能對(duì)電池的性能有負(fù)面影響。