如何通过锂嵌入过程来评价锂电池的碳负极反应？

一个给定碳电极的电化学反应可以通过电池中的锂嵌入过程来评价，用锂金属做对电极，监测碳电极在锂离子嵌入和脱嵌过程中的电势。当电压减小成一系列可分辨的曲线平台，这些平台对应着从‘C32到‘C12范围内每一阶段产物的形成，最后在0.02V(对于锂来讲)时形成C6。无定形碳(焦炭)电极的循环曲线与石墨电极的有些不同。这种结构无序的碳电极没有明显的平台，但是在1.2-0.2V范围内充放电连续曲线比较倾斜，它不能延长到超过近似U0.5 C6组成的产物处。这使焦炭电极的容量减小到平均186Ah/g，根据样品热经历的不同而有些差别。
在第一个充电过程中对于组成为LIC和LiC的充电消耗△Q超过了预料的最大理论容量(对于石墨和焦炭分别为0.372 Ah/g和0.186Ah/g)。这种容量形式上的超出对于所有的碳电极来讲都是很典型的。这种超出是由副反应所引起的，包括电解质的分解(可诱导电极表面钝化膜的形成)。研究发现，钝化膜对电子是绝缘的，而对离子是具有传导性的。因此，它可以防止电解质的进一步分解，但允许离子在溶液中传导。第一次充电后的放电和以后的充放电循环，电极容量AQ立刻达到了预计的数值，而且随着时间和循环次数的增加，容量值基本稳定。钝化膜的组成和性质取决于电解质的组成，它防止电解质进一步分解的保护作用是在0.25-0.OV(相对于锂)范围内进行的。不会像上面讨论的锂金属那样，这里不会在进一步的循环中继续形成钝化膜。