一、引言

金属颗粒的存在是影响锂电池性能和安全性的一个重要因素，深入研究其作用机制和相应的抑制策略具有重要的理论和实际意义且在《锂离子电池正极材料的质量管理》指出，锂离子电池性能与正负极材料质量相关。金属杂质会致电池自放电、失效甚至热失控，检测原材料异物很重要。

二、金属颗粒对锂电池的负面影响

（一）引发内部微短路与自放电加速

1. 金属颗粒作为导电异物进入电池后，可能刺穿隔膜或在正负极间形成导电桥，导致局部微短路。

2. 在电池化成阶段，金属杂质在电解液中发生氧化还原反应，正极中的金属被氧化后迁移至负极还原为单质金属，反复沉积形成尖刺状结构，进一步刺穿隔膜，引发更严重的自放电和能量损失。
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（二）催化副反应与电解质分解

1. 电解液分解产生的 HF 与金属铁反应生成导电性差的化合物，破坏 SEI 膜稳定性。

2. 金属离子在正负极间穿梭，持续消耗活性锂离子，导致容量衰减。

3. 金属催化电解液分解产气，增加内压，同时释放热量可能引发热失控链式反应。

（三）促进枝晶生长与结构破坏    

1. 金属颗粒作为异质形核点，加剧锂/铜枝晶的生长，锂枝晶刺穿隔膜造成恶性短路，铜枝晶穿刺风险更高。

2. 枝晶生长引发电极材料体积膨胀，导致活性物质粉化脱落，加速容量衰减。

（四）恶化电化学性能

1. 金属反应产物堵塞电极孔隙，阻碍锂离子传输，劣化电子导电网络，导致内阻增加。

2. 局部电流密度不均导致过电位升高，极化加剧，降低能量效率。

3. 金属杂质引发的副反应不可逆消耗电解液和活性锂，使循环寿命缩短。

（五）制造工艺相关影响

1. 极片分切产生的毛刺、焊接飞溅的金属屑或环境粉尘污染等引入金属颗粒。

2. 极片裁切边缘的毛刺可能穿透常规隔膜。

3. 焊接工艺产生的金属碎屑污染极耳区域，造成壳体短路。

4. 金属颗粒降低隔膜击穿电压，增大局部电场强度。

三、抑制金属颗粒负面影响的策略

1、材料净化：控制电极材料金属杂质含量＜50ppm，硅含量一般要控制在10ppm以下；采用磁选、酸洗等预处理方法。

2、隔膜增强：使用陶瓷涂层隔膜（如 Al₂O₃ 涂层）提升抗穿刺能力。

3、结构设计：采用三维多孔集流体（如铜网）分散电流密度，抑制枝晶生长。

4、电解液优化：添加 LiPO₂F₂ 等成膜剂，形成更稳定的 SEI 层。

5、工艺控制：确保生产环境洁净度达 ISO 7 级以上，采用激光切割替代传统分切以减少毛刺。

四、结论    

金属颗粒对锂电池的影响贯穿其电化学循环的全过程，从微观反应到宏观失效均存在显著关联。通过对其作用机制的深入研究和采取有效的抑制策略，有望实现更安全、高性能的锂电池设计。