前 言

负极材料作为锂离子的“栖息家园”，其洁净度直接影响着整个电池体系的长效健康。在负极材料开发与生产链条中，微小的纤维异物看似微不足道，却堪称是电池后层级问题的“元凶”之一！ 它们如同潜伏在暗处的刺客，以隐蔽的方式破坏电池的性能与安全。

图1. 纤维异物的SEM图&纤维异物的元素分析

一、追根溯源：纤维异物从何而来？

在看似洁净的生产环境中，纤维异物总能“见缝插针”，其来源主要可归结为四大路径：

1、原料带入：天然石墨/人造石墨前驱体在矿石开采、破碎、运输过程中可能混入植物纤维、麻绳纤维等。部分高分子添加剂/导电剂或碳纳米管束在特定条件下可能以纤维状形态存在，或在包装、储运中混入纤维污染物。2、隔膜材料 (如生产环境中扩散)：极少量隔膜切割产生的超细纤维，可能通过生产环境扩散到负极区（尤其在共线或邻近区域）。

3、生产环境：洁净室缺陷，例如高效过滤器（HEPA/ULPA）破损、密封不严、人员/物料进出管理不善，导致空气中悬浮的衣物纤维（棉、涤纶）、毛发、无尘布/纸屑纤维进入工艺区。

4、人员操作：穿戴的无尘服、手套（尤其是棉质内衬手套或乳胶/丁腈手套磨损产生的微粒）是纤维释放的主要源头。当然设备磨损与接触，软管、密封件、过滤器滤材老化，取样、分装或清洁过程中的不规范操作，均可能引入纤维异物。

二、暗流涌动：纤维异物对电池后层级的“连锁破坏”

微小的纤维，一旦侵入负极，将引发从物理结构到电化学性能的多维度破坏：

1、物理损伤与结构破坏→隔膜穿刺：尖锐的金属纤维或硬质聚合物纤维极易刺穿薄如蝉翼的隔膜，造成内短路，成为电池热失控的导火索。

2、破坏涂层均匀性：纤维阻碍浆料涂布，导致极片表面凸起、划痕或厚度不均，影响锂离子嵌入/脱出的均一性。

3、扰乱导电网络：非导电纤维（棉、纸）嵌入电极内部，阻断局部导电通路，导致内阻升高。

4、电化学性能劣化→异常析锂：纤维阻挡区域，锂离子无法正常嵌入石墨，被迫在表面析出锂金属（析锂），不仅消耗活性锂源导致容量快速衰减，还可能析出锂枝晶有刺穿隔膜的风险。

5、加速电解液分解：纤维的存在可能导致局部电场畸变或暴露新鲜活性表面，加剧界面副反应，消耗电解液，引发电池膨胀和阻抗（EIS）显著上升。

6. 活性物质局部失活：纤维周围活性物质脱离导电网络成为“死区”，造成容量损失。

三、明察秋毫：纤维异物检测的“围捕战”

面对如此微小的隐患，传统检测手段往往力不从心。行业内多采用更先进、更精准的“围捕”策略：

1、光学显微镜 (OM)：基础筛查手段。可观察经萃取或制样后的材料表面，识别较大纤维（>50μm），但小尺寸、半透明纤维检出率低。

2、扫描电子显微镜 (SEM)：高分辨率成像的利器！ 能清晰观测微/纳米级纤维的形态，结合能谱分析 (EDS)，精准锁定纤维成分（是聚酯、棉、金属、还是异物聚合体）。

3、显微拉曼光谱：对特定有机纤维（如PET涤纶、PP、尼龙）具有高度特异性识别能力，即使尺寸极小（~1μm），也能通过分子振动指纹“验明正身”。

以上方法的精准测量均需要对原材料进行异物浓缩前处理，以减少背景的干扰，如表1为常见的负极分离方式对比表。

表1.分离富集方式对比表

在负极材料纤维异物检测中，富集方式的选择直接影响测定结果的准确性和可靠性。不同富集技术因分离原理和操作条件的差异，会对纤维回收率、形态完整性和成分稳定性产生显著影响，当前的行业检测中滤膜过滤富集为常见方式，但直径<0.5 μm的超细纤维易穿透滤膜孔隙，导致漏检 ；同时当前过滤富集的方式很容易残留负极主体材料，检测的有效性欠佳。为进一步提升纤维异物富集的有效性，行业内也在不断优化创新，其中专利202411383897.0中提出了双滤网过滤富集的模式以提升检测的有效性；专利202310785732.5中提出了石墨悬浮液自主沉降后过滤的形式，以提升检测的有效性。

在元能一直以来的客户对接中，异物前处理一直是行业专家老师关注的重点，这其中包含磁性异物、非磁性异物以及纤维异物，元能也推出了相关的解决方案，其中纤维异物部分更是结合当前实际应用的需求，开发了一款LSD系列纤维异物分离富集系统，是在离心原理基础上做了创新型设计，可快速实现纤维异物的有效分离，如图2为分离富集装置示意图（感兴趣可添加文章末尾微信二维码，进一步交流）。

图2.LSD系列创新型纤维异物分离富集系统

四、展望未来

在锂电技术向着更高能量密度、更长循环寿命、绝对安全冲刺的征程中，任何一个细节的失控都可能成为绊脚石。负极材料中的纤维异物，正是这类需要我们研发和工艺工程师投入“显微镜般”关注的关键细节。异物分离与检测密不可分，唯有将“零容忍”的理念贯穿于每一个环节，才能从最细微处确保电池的高品质与真安全，托起产业创新与可持续发展的宏伟图景。洁净非小事，纤毫定成败——这才是锂电研发的工匠精神。

五、参考文献

[1]莫武秋,王继文,吕静,等.人造石墨负极材料中纤维异物检测方法:202411383897[P].

[2]董承昊,戴璐,丰炳梅.一种检测二次电池的负极活性材料中纤维异物含量的方法:202310785732[P].

[3]刘荣.锂离子电池负极材料的管理[J].现代经济信息, 2018(13):1.DOI:CNKI:SUN:XDJZ.0.2018-13-343.

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