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水分對鋰電池中會出現什么影響

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2022年06月01日  

1、電池內阻


關于長期存儲的鋰離子電池來說,內阻會隨著存儲時間的新增而升高,內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膜的質量有影響,間接影響到了電池的內阻。


2、電池內部壓力過大


水分會和電解液中的一種成分反應,生成有害氣體。當水分足夠多時,鋰離子電池內部的壓力就變大,從而引起電池受力變形。假如是手機電池,就表現為鼓殼;假如是我們的26650電池,就表現為高度超標。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生不可逆轉的化學反應。消耗了鋰離子,電池的能量就減少了。


4、電池漏液


當鋰離子電池內部的水分多的時候,電池內部的電解液和水反應,其產物將是氣體和氫氟酸,氫氟酸是一中腐蝕性很強的酸,它可以使電池內部的金屬零件腐蝕,進而使電池發生漏液。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小;在電池水分在0.015%~0.04%范圍內時,電池放電容量隨電池中水分的新增而減小。


6、電解液變質,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境下使用的。電池注液的時候,要在小于1%濕度的環境下,并且注液后趕快封口,阻止電池內部和空氣接觸。假如水分過高,電解液和水分反應,生成微量有害氣體,對注液房環境有不良影響;這也會影響電解液本身的質量,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作為粘結劑,NMP作為溶劑。PVDF遇到過量的水分會生成膠狀的物質,導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,最終導致電池出現安全性問題。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、內阻、電池循環壽命、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,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小;在電池水分在0.015%~0.04%范圍內時,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,以下反應占主導。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生反應,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,有新的化學反應發生:2CO2+2Li++2e→Li2CO3+CO由此可見,適量水分有助于形成以Li2CO3為主、穩定性好、均勻致密的SEI膜。當SEI膜完全覆蓋負極以后,不可逆反應立即停止。當水分含量在0.0150%~0.04%范圍內時,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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