分析水分含量對磷酸鐵鋰電池性能的影響
來源：寶鄂實業(yè)
2019-12-29 14:16
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水分含量對磷酸鐵鋰電池性能的影響。水作為電解液中的微量元素，對鋰離子電池SEI膜的形成和電池性能有一定的影響。鋰離子電池是一個比較復(fù)雜的化學(xué)體系，這些化學(xué)體系的反應(yīng)過程和結(jié)果都接近水。因此，在磷酸鐵鋰電池的制造過程中，有必要嚴(yán)格控制環(huán)境濕度以及陽極材料和電解液的水分含量。
鋰電池組。JPG
水分含量對磷酸鐵鋰電池性能的影響
在制造磷酸鐵鋰電池的過程中，有很多東西必須嚴(yán)格控制，一是灰塵，二是金屬顆粒，三是水。水對鋰電池組影響較大，主要造成以下不良后果:
1. 如果水含量過高，電解液與水發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生微量有害氣體，對注液室環(huán)境產(chǎn)生不利影響;這也會影響電解液本身的質(zhì)量，導(dǎo)致磷酸鐵鋰電池組的性能較差，并使電池鉚釘生銹。
2. 水與電解質(zhì)中的一種成分發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生有害氣體。當(dāng)有足夠的水，電池內(nèi)部的壓力會增加，導(dǎo)致電池的應(yīng)變和變形。如果是手機電池，那就是外殼。當(dāng)內(nèi)部壓力過高時，電池有爆裂的危險，容易造成電解液飛濺，電池碎片傷人。
3.鋰電池內(nèi)部水分過多;電解液中活性成分的流失，以及鋰離子的流失，使得鋰離子在電池負極板中發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)鋰離子被消耗時，電池的能量降低。
4. 使用26650電池供電。它本來可以在充滿電后使用1小時。
5. 當(dāng)鋰電池內(nèi)部有大量的水時，電池內(nèi)部的電解液與水發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氣體和氫氟酸。氫氟酸是一種腐蝕性很強的酸，它會腐蝕電池內(nèi)部的金屬部件，最終導(dǎo)致電池漏液。如果電池泄漏，電池的性能迅速下降，電解液腐蝕用戶的機器，導(dǎo)致更危險的故障。
7. 電池內(nèi)部壓力過大。水與電解質(zhì)中的一種成分發(fā)生反應(yīng)，形成有害氣體。當(dāng)有足夠的水，電池內(nèi)部的壓力增加，導(dǎo)致它變形。當(dāng)內(nèi)部壓力更大時，電池有爆裂的危險，導(dǎo)致電解液飛濺，電池碎片受傷。
水分對磷酸鐵鋰電池內(nèi)阻的影響
隨著磷酸鐵鋰電池含水量的增加，其內(nèi)阻不斷增大。造成電池內(nèi)阻差異的主要因素如下:
1. SEI膜的差異導(dǎo)致了電池內(nèi)阻的差異。在電解液溶劑體系中，微量水可以形成以Li2CO3為主的SEI膜，該膜穩(wěn)定性好，密度均勻，內(nèi)阻小。
2. 當(dāng)系統(tǒng)含水量大于成膜所需時，在成膜表面會產(chǎn)生POF3和LiF沉積，導(dǎo)致電池內(nèi)阻增大。
水分對電池循環(huán)容量衰減的影響
鋰電池容量衰減隨含水率的增加而逐漸減小。這與SEI膜的密度和均勻性有關(guān)。當(dāng)SEI膜均勻致密時，電解液溶劑不易嵌入負極，占據(jù)了Li 10的嵌入空位，因此容量衰減很小。相反，當(dāng)SEI膜局部不致密、不均勻時，Li 10嵌入的人體空間相對容易被電解液溶劑占據(jù)。LieC03是均勻致密SEI膜形成過程中最重要的組成部分。在電解液-溶劑體系中，當(dāng)含水率過高時，SEI膜局部不致密、不均勻，體積衰減增大。
水分含量對電池厚度的影響
隨著水分含量的增加，電池的厚度也會增加。當(dāng)含濕時，這是因為在成膜過程中會產(chǎn)生CO2、CO等氣體。當(dāng)有太多的水時，多余的水繼續(xù)與LiPF6反應(yīng)生成HF氣體。電池內(nèi)部氣體的產(chǎn)生關(guān)系到電池的安全。
