引起电芯腐蚀必须具备两个短路的通道：

①离子短路通道，即包装铝箔铝层与阳极发生离子短路

铝箔的结构：内部为绝缘 PP，PP的一个作用就是绝缘，将电解液环境与铝层隔离，保护铝层，发生离子短路是由于PP发生破损致使电解液渗透将铝层与阳极导通，因此腐蚀均发生在 PP破损部位。

②电子短路通道，即包装铝箔铝层与阳极发生电子短路

导体在阳极和铝层（PP破损处）间能够导通电子或阳极通过Nitab直接与铝层短路导通电子。

这样包装铝箔的铝层就与阳极形成一个短路的回路，阳极即为电芯负极，处于低电势的部分，一旦与铝接触会通过电导率较高的电解液引起电化学反应，化学反应，导致铝层的不断被消耗。空气中水分会进入电芯内部导致进一步反应产生大量气体。这两种短路是电芯发生腐蚀的必要条件，两者缺一不可。

一、铝塑膜腐蚀问题的工程背景1.1 软包电池封装体系特征

典型结构：尼龙外层（12-25μm）/铝箔层（40-60μm）/CPP层（30-50μm）

铝层功能：阻隔水氧（透湿率＜0.1g/m²·day）、电磁屏蔽、结构支撑

失效阈值：铝层腐蚀深度＞5μm时阻隔性能下降90%

1.2 腐蚀现象表征

宏观表现：电解液渗透→铝层白斑→封装鼓胀（体积膨胀＞5%）

微观特征：Al→Al³+氧化（电位差＞1.5V vs Li+/Li）

电性能劣化：自放电率＞3%/月，DCR上升＞20%

二、离子短路通道形成机制2.1 铝/负极界面电化学体系

电解液浸润路径：CPP层结晶缺陷（尺寸＞0.5μm）→Al层暴露

腐蚀反应链式过程：Al + 3LiPF6 → Al(PF6)3 + 3Li+ + 3e- （ΔG=-217kJ/mol）Al³+ + e- → Al²+ （E=1.66V vs SHE）

离子迁移特征：Li+通量密度＞10^-5 mol/(cm²·s)

2.2 腐蚀产物输运模型

多孔介质效应：Al2O3钝化膜孔隙率＞30%时形成导通路径

浓差极化：界面Cl⁻浓度梯度＞0.1mol/L/cm

SEI膜破坏：腐蚀产物嵌入导致膜阻抗上升＞200Ω·cm²

三、电子短路通道演化过程3.1 机械失效诱因

折叠应力：曲率半径＜5mm时Al层裂纹扩展速率＞0.1μm/cycle

热膨胀失配：ΔT=50℃时界面剪切应力＞50MPa

枝晶穿刺：Li枝晶生长速率＞1μm/h穿透CPP层

3.2 电子传导路径构建

金属间接触：Al/石墨直接接触面积＞0.1mm²

隧穿效应：界面间距＜5nm时量子隧穿概率＞10^-3

微电弧放电：局部电流密度＞10A/cm²诱发热点（T＞300℃）

四、双通道耦合效应分析4.1 交互作用动力学

离子/电子传导协同系数K=σ_ion·σ_elec/(σ_ion+σ_elec)

腐蚀扩展速率：初期以离子通道主导（v≈1μm/day），后期电子通道加速（v＞10μm/day）

热失控临界点：双通道并联电阻＜100Ω·cm²时Q=10^6J/m³

4.2 失效模式转变

阶段I：点蚀引发离子泄漏（循环50周内）

阶段II：裂纹扩展形成电子通路（循环50-200周）

阶段III：双通道并联引发热失控（循环200周后）

五、防护技术体系构建5.1 材料改性方案

阳极侧：开发AlF3涂层（厚度2-3μm，击穿电压＞10V）

电解液：添加0.5wt% LiBOB缓蚀剂（腐蚀电流降低80%）

封装层：三层共挤CPP（结晶度＞65%，针孔密度＜5个/m²）

5.2 工艺控制要点

化成工艺：预钝化处理（0.1C恒流至3.8V维持24h）

封装参数：热封温度185±5℃，压力0.4MPa，时间8s

环境控制：注液房露点＜-40℃，O₂＜10ppm

六、检测与评估方法6.1 在线监测技术

电化学噪声检测：电流波动＞10nA/√Hz判定微短路

红外热成像：温差＞2℃定位腐蚀热点

超声扫描：分辨率10μm检测层间剥离

6.2 加速老化模型

湿热循环：85℃/85%RH条件下腐蚀速率加速系数K=15

电化学加速：施加1.5V偏压时失效时间缩短至1/20

机械振动：10-2000Hz扫频测试封装结构完整性

结论：

通过构建铝塑膜腐蚀的双通道理论模型，从材料界面工程、电化学体系优化、制造过程控制三个维度建立防护体系，可将软包电池循环寿命提升至2000周以上，年失效率控制在0.5%以内。