水分對鋰離子電池中會產(chǎn)生哪些影響
來源：寶鄂實業(yè)
2020-10-18 16:37
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1、電池內(nèi)阻
對于長期存儲的鋰電池來說，內(nèi)阻會隨著存儲時間的增加而升高，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，生成有害氣體。當水分足夠多時，鋰電池內(nèi)部的壓力就變大，從而引起電池受力變形。如果是手機電池，就表現(xiàn)為鼓殼；如果是我們的26650電池，就表現(xiàn)為高度超標。如果是我們的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)的化學反應。消耗了鋰離子，電池的能量就減少了。
4、電池漏液
當鋰電池內(nèi)部的水分多的時候，電池內(nèi)部的電解液和水反應，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。如果電池漏液，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增加而減小。
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。如果水分過高，電解液和水分反應，生成微量有害氣體，對注液房環(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(xiàn)安全性問題。 二、痕量水分的意義 但是，鋰電池中并不是水分越少越好。大家知道，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 水分與鋰電池中SEI的形成有關(guān)，必然會影響鋰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增加而減小。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(fā)生反應，生成碳酸鋰。 2ROCO2 Li+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(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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