鋰在兩個電極間發(fā)生嵌入反應時具有不同的嵌入能量，而為了得到電池的最佳性能，兩個宿主電極的容量比應該保持一個平衡值。在鋰離子電池中，容量平衡表示成為正極對負極的質量比，

即：γ=m+/m-=ΔxC-/ΔyC+

式中C指電極的理論庫侖容量，Δx、Δy分別指嵌入負極及正極的鋰離子的化學計量數(shù)。

從上式可以看出，兩極所需要的質量比依賴于兩極相應的庫侖容量及其各自可逆鋰離子的數(shù)目。一般說來，較小的質量比導致負極材料的不完全利用；較大的質量比則可能由于負極被過充電而存在安全隱患。總之在最優(yōu)化的質量比處，電池性能最佳。

以上只是理想的鋰離子電池系統(tǒng)，在其循環(huán)周期內容量平衡不會發(fā)生改變，實際情況卻復雜得多。任何能夠產生或消耗鋰離子或電子的副反應都可能導致電池容量平衡的改變，一旦電池的容量平衡狀態(tài)發(fā)生改變，這種改變就是不可逆的，并且可以通過多次循環(huán)進行累積，對電池性能產生嚴重影響。

在鋰離子電池中，除了鋰離子脫嵌時發(fā)生的氧化還原反應外，還存在著大量的副反應，如電解液分解、活性物質溶解、金屬鋰沉積等。

容量衰減的可能原因有哪些？

1.電池的自放電

自放電是指電池在未使用狀態(tài)下，電容量自然損失的現(xiàn)象。鋰離子電池自放電導致容量損失分兩種情況：一是可逆容量損失；二是不可逆容量的損失。可逆容量損失是指損失的容量能在充電時恢復，而不可逆容量損失則相反，正負極在充電狀態(tài)下可能與電解質發(fā)生副反應（微電池反應），發(fā)生鋰離子嵌入與脫嵌，正負極嵌入和脫嵌的鋰離子只與電解液的鋰離子有關，正負極容量因此不平衡，充電時這部分容量損失不能恢復。

如正極和溶劑的反應：LiyMn2O4+xLi++xe→Liy+xMn2O4

溶劑分子（如PC）在導電性物質碳黑或集流體表面上作為微電池負極氧化：xPC→xPC-自由基+xe；

負極和溶質LiPF6的還原反應

PF5+xe→PF5-x

充電狀態(tài)下的碳化鋰作為微電池的負極脫去鋰離子而被氧化：

LiyC6→Liy-xC6+xLi++xe

2.電極不穩(wěn)定性

包括電極在充放電/循環(huán)過程中結構變化，正極由于結構缺陷造成的溶解

3.集流體的腐蝕

銅和鋁分別是負極和正極集流體最常用的材料。

集流體腐蝕與電解液有關，在LiPF6-EC/DMC電解液中，電壓為4.2V（http://vs.Li/Li+）即可腐蝕鋁箔，鋁箔無論是在空氣中還是在電解液中都比較容易在表面形成氧化物膜，同時，集流體表面全面腐蝕和局部腐蝕（如點蝕）以及粘附性差等原因都會使得電極反應阻力增大，電池內阻增加，導致容量損失和放電效率降低。銅集流體在使用過程中腐蝕生成一層絕緣腐蝕產物膜。致使電池內阻增大，循環(huán)過程中放電效率下降，造成容量損失。

另外還有使用過程中的過充、過放，電解液的分解都會引起鋰離子電池容量的損失。