鉅大LARGE | 點擊量:8390次 | 2020年11月30日
水分對鋰離子電池中會出現(xiàn)什么影響
1、電池內(nèi)阻
關(guān)于長期存儲的鋰離子電池來說,內(nèi)阻會隨著存儲時間的新增而升高,內(nèi)阻超過一定值時會對電池的性能造成很大的影響。由于水分含量對鋰離子電池中SEI膜的質(zhì)量有影響,間接影響到了電池的內(nèi)阻。
2、電池內(nèi)部壓力過大
水分會和電解液中的一種成分反應(yīng),生成有害氣體。當水分足夠多時,鋰離子電池內(nèi)部的壓力就變大,從而引起電池受力變形。假如是手機電池,就表現(xiàn)為鼓殼;假如是我們的26650電池,就表現(xiàn)為高度超標。假如是我們的32xxx電池,那防爆閥就會開裂,電池也就報廢了。當內(nèi)部壓力再高的時候,電池就有危險了,爆裂使得電解液噴濺,電池碎片也容易傷人。
3、低容量
鋰離子電池內(nèi)部水分過高,湖北鋰離子電池損耗了電解液的有效成分,也損耗了鋰離子,使得鋰離子在電池負極片發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的化學(xué)反應(yīng)。消耗了鋰離子,電池的能量就減少了。
4、電池漏液
當鋰離子電池內(nèi)部的水分多的時候,電池內(nèi)部的電解液和水反應(yīng),其產(chǎn)物將是氣體和氫氟酸,氫氟酸是一中腐蝕性很強的酸,它可以使電池內(nèi)部的金屬零件腐蝕,進而使電池發(fā)生漏液。假如電池漏液,電池的性能將急速下降,而且電解液還會對使用者的機器進行腐蝕,終而引起更加危險的失效。
5、電池充放電容量
在鋰離子電池中水分小于0.015%時,電池初次放電容量符合國標且變化較??;在電池水分在0.015%~0.04%范圍內(nèi)時,電池放電容量隨電池中水分的新增而減小。
6、電解液變質(zhì),使電池鉚釘生銹
鋰離子電池的所用的電解液,是不能在水分過高的環(huán)境下使用的。電池注液的時候,要在小于1%濕度的環(huán)境下,并且注液后趕快封口,阻止電池內(nèi)部和空氣接觸。假如水分過高,電解液和水分反應(yīng),生成微量有害氣體,對注液房環(huán)境有不良影響;這也會影響電解液本身的質(zhì)量,使得電池性能不良;還會使電池鉚釘生銹。
水分過量的弊端在三元/石墨體系電池制作過程中,正極漿料的制備一般會選用油系分散體系,采用PVDF作為粘結(jié)劑,NMP作為溶劑。PVDF遇到過量的水分會生成膠狀的物質(zhì),導(dǎo)致漿料的流動性和流平性很差,不利于漿料的涂布。所以,在漿料制備時,必須注意原材料的水分含量、工作環(huán)境以及人員操作過程中水分的引入。除了對鋰離子電池漿料制備有巨大的影響外,水分過量會引起電解液的分解。反應(yīng)如下所示:氫氟酸是一種腐蝕性特別強的酸,會對鋰離子電池正負極材料、集流體造成嚴重的破壞,最終導(dǎo)致電池出現(xiàn)安全性問題。二、痕量水分的意義但是,鋰離子電池中并不是水分越少越好。大家了解,固體電解質(zhì)界面(俗稱SEI膜)是一層選擇性透過膜,能使Li+自由透過,而電解液分子不能透過。電解液的組成和痕量的添加劑對SEI膜形成的電位、致密程度、電池不可逆容量損失、電池內(nèi)阻等有顯著的影響。而水作為電解液中一種痕量組分,對鋰離子電池SEI膜的形成和電池性能有一定的影響。三、水分對鋰離子電池性能的影響在不同的材料體系中,水分含量對電池的性能有很大的影響。但是,不變的是水分對鋰離子電池的首次充放電容量、內(nèi)阻、電池循環(huán)壽命、電池體積均有影響。
對首次充放電容量的影響水分與鋰離子電池中SEI的形成有關(guān),必然會影響鋰離子電池的首次不可逆容量損失。如圖1所示:圖1.水分含量對電池充放電容量影響在電池中水分小于0.015%時,電池首次放電容量符合國標且變化較??;在電池水分在0.015%~0.04%范圍內(nèi)時,電池首次放電容量隨電池中水分的新增而減小。當電池中水分含量小于0.015%時,以下反應(yīng)占主導(dǎo)。單電子還原過程生成的烷基碳酸鋰還可以與電解液中的痕量水發(fā)生反應(yīng),生成碳酸鋰。2ROCO2Li+H2O→Li2CO3+CO2+2ROH當生成CO2后,在低電位下的負極表面,有新的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生:2CO2+2Li++2e→Li2CO3+CO由此可見,適量水分有助于形成以Li2CO3為主、穩(wěn)定性好、均勻致密的SEI膜。當SEI膜完全覆蓋負極以后,不可逆反應(yīng)立即停止。當水分含量在0.0150%~0.04%范圍內(nèi)時,鋰離子消耗量增多,電池充放電容量減少,對其有負面影響。
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