鋰離子電池電極的殘留水分測(cè)試及其對(duì)性能的影響

鋰離子電池已成為便攜式移動(dòng)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力源，近年來在電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能設(shè)備中得到了迅速發(fā)展。電池的要求安全、能量密度、功率密度、循環(huán)壽命和可靠性也不斷改善,和鋰離子電池的功能是受許多因素影響,包括電池不僅規(guī)劃、原材料、工藝水平,設(shè)備精度和其他方面,還有環(huán)境因素,如溫度、清潔和水。即使是少量的雜質(zhì)也會(huì)對(duì)鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性產(chǎn)生不利的影響。因此，我們有必要重視生產(chǎn)過程，嚴(yán)格控制質(zhì)量。同時(shí)，水分的控制是非常關(guān)鍵的。商用鋰離子電池是在環(huán)境水控制嚴(yán)格的大型乏味的房間里生產(chǎn)的，在電池組裝之前，所有的部件都是乏味的。本文收集并與大家分享了電池極的驗(yàn)水和控水的基本知識(shí)。

 

1、水損害電池功能的基材機(jī)理

 

鋰離子電池假設(shè)水過高，會(huì)與電解液發(fā)生反應(yīng)。首先，水與電解液中的鋰發(fā)生反應(yīng)形成HF:

 

H2O + LiPF6→POF3 + LiF + 2HF

 

氫氟酸是一種極具腐蝕性的酸，它能使電池內(nèi)部的金屬部件腐蝕，使電池最終泄漏。此外，如果HF破壞SEI膜，它將持續(xù)與SEI的主成分發(fā)生反應(yīng):

 

ROCO2Li + HF→ROCO2H + LiF

 

Li2CO3 + 2HF→H2CO3 + 2LiF

 

畢竟，LiF在電池中積累，導(dǎo)致鋰離子在電池負(fù)極中發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)，消耗活性鋰離子，降低了電池的能量。當(dāng)含水量滿足時(shí)，出現(xiàn)更多的氣體，電池內(nèi)部的壓力會(huì)變大，進(jìn)而造成電池應(yīng)力變形，電池膨脹，泄漏等危險(xiǎn)。

 

2. 檢查極片中的殘留水分

 

電池電極膜中殘留的水一般是百萬分之幾百，含水量比較低，不能用簡(jiǎn)單的方法測(cè)量，一般用卡爾·費(fèi)希爾庫(kù)侖法來檢測(cè)痕量水，其原理是電化學(xué)方法。笛卡爾試劑儀器達(dá)到平衡,在電解池注入水樣本,水碘和二氧化硫氧化復(fù)蘇,在吡啶和甲醇的存在,生成氫碘酸吡啶硫酸和甲基吡啶,把碘在陽極電解,然后恢復(fù)連續(xù)氧化反應(yīng),直到水耗盡,根據(jù)法拉第電解的規(guī)則,電解碘與電解功耗成正比時(shí)的接觸，反應(yīng)如下:

 

H2O + I2 + SO2 + 3 C5H5N - > 2 C5H5N, HI + C5H5N, SO3

 

在電解過程中，電極反應(yīng)如下:

 

陽極:2I- - 2e→I2

 

陰極:I2 + 2e→2I-

 

2 h + + 2 e - H2寫

 

從這個(gè)反應(yīng)中我們可以看到，1mol的碘氧化1mol的二氧化硫，這需要1mol的水。因此，電解碘的電量等于電解水的電量。1摩爾碘電解所需電量為2×96493庫(kù)侖，1毫摩爾水電解所需電量為96493毫庫(kù)侖。根據(jù)式(1)計(jì)算樣品的含水率:

 

 

 

式中:W——樣品含水率，g;Q——電解功率，mC;18——水的分子量。

 

費(fèi)歇爾卡倫微量水分檢測(cè)儀器總體結(jié)構(gòu)如圖1所示,第一個(gè)包含費(fèi)歇爾電解槽和樣本加熱裝置,密封樣品瓶一塊樣品,然后必須樣品瓶的溫度加熱,蒸發(fā)的樣本,然后使用單調(diào)的天然氣水蒸氣到電解池將會(huì)參與反應(yīng),然后確定電力的電解過程,水分含量和滴定。