水分對(duì)鋰離子電池影響有多大？如何控制鋰離子電池水分？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-06-26 16:59
點(diǎn)擊量：次
如果水分過(guò)高，電解液和水分反應(yīng)，生成微量有害氣體，對(duì)注液房環(huán)境有不良影響；這也會(huì)影響電解液本身的質(zhì)量，使得電池性能不良，還會(huì)使電池柳釘生銹。
水分和電解液中的一種成分反應(yīng)，生成有害氣體，當(dāng)水分足夠多時(shí)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(jī)電池，就表現(xiàn)為鼓殼；當(dāng)內(nèi)部壓力在高的時(shí)候，電池就有危險(xiǎn)了，爆裂使得電解液噴濺，電池碎片也很容易傷人。
電池內(nèi)部水分過(guò)高；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(fù)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。
用26650電池給電鉆供電，充滿電后本來(lái)可以使用1小時(shí)，因?yàn)殡姵貎?nèi)部有水分，就只能使用50分鐘了。
當(dāng)電池內(nèi)部的水分多的時(shí)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（氫氟酸是一種腐蝕性很強(qiáng)的酸，它可以使電池內(nèi)部的金屬零件腐蝕，進(jìn)而使電池最終漏液。如果電池漏液，電池的性能將急速下降，而且電解液還會(huì)對(duì)使用者的機(jī)器進(jìn)行腐蝕，終而引起更加危險(xiǎn)的失效。
電池中的水分來(lái)源哪里？
對(duì)于電池中的水分，它的來(lái)源就主要來(lái)之于材料，當(dāng)然也涉及環(huán)境。
正極片：正極片如果使用的是納米材料，這種納米材料具有很強(qiáng)的吸水性，很容易周圍的空氣中吸收水分。
負(fù)極片：負(fù)極片比正極片來(lái)說(shuō)，吸水性相對(duì)低一點(diǎn)，當(dāng)然，在沒(méi)有控制濕度的環(huán)境下，其從環(huán)境空氣中吸水?dāng)?shù)量也是相當(dāng)樂(lè)觀的。
隔膜紙：隔膜紙也是一種多孔性的塑料薄膜，其吸水性也是很大的。
電解液：電解液是一種非常怕誰(shuí)的物質(zhì)，它也是非常容易吸水，他它會(huì)和水進(jìn)行反應(yīng)，直至所有的電解液物質(zhì)反映完成，也就是說(shuō)，它喝水的能力是永無(wú)止境，直到自己死掉。
其他金屬零件：
雖然金屬零件本身對(duì)水分的吸收有限，但是，金屬零件對(duì)水分卻很怕，因?yàn)樗值拇嬖跁?huì)使其生銹或者腐蝕。
材料中的水分含量是電池中水分的主要來(lái)源，當(dāng)然，環(huán)境濕度越大，電池材料越容易吸收水分。在鋰離子電池生產(chǎn)過(guò)程中，負(fù)極一般是水系漿料，正極一般是油系漿料。在漿料涂覆之后，電池極片第一次進(jìn)行干燥，這一步主要目的是去除漿料中的溶劑，形成微觀多孔結(jié)構(gòu)的電池極片。此步干燥之后，極片中仍舊殘留較高的水分。而且后續(xù)的極片加工過(guò)程，由于多孔高比表面積特點(diǎn)極片容易從環(huán)境空氣中吸收水分。因此，電池極片殘留水分控制是非常關(guān)鍵的步驟，目前主要有兩個(gè)去除殘留水分的干燥工序：
1）在電池卷繞或疊片之前，對(duì)電池極片進(jìn)行真空干燥，一般干燥溫度為80 ~ 150 ℃，電池極片往往成卷或成堆干燥，過(guò)程中進(jìn)行多次氣體置換。除了加熱、真空度和氣體置換等干燥程序外，極卷的尺寸，或者堆積片數(shù)對(duì)干燥效果也有較大影響，需要認(rèn)真考慮。
2）在電池注液之前，對(duì)組裝好的電池進(jìn)行真空干燥，由于此時(shí)電池包含隔膜等部件，干燥溫度一般為60 ~ 80 ℃，多次氣體置換。此時(shí)，干燥溫度較低，電池各部件組裝在一起，預(yù)留的注液口較小，這些條件都不利于水分去除。
Michael Stich等采用第2部分所述方法，研究了各種電池極片干燥過(guò)程。干燥實(shí)驗(yàn)所包含的三部分水分含量如圖4所示。其中，石墨負(fù)極是水系漿料，極片中殘留水分含量較高，而正極極片含水分差異較大。影響電極極片干燥行為的主要因素包括電極比表面積、材料親水性，與水的結(jié)合強(qiáng)度等。例如納米材料比表面積大，更容易吸水。因此，極片干燥程序需要根據(jù)電極材料特性設(shè)定，以達(dá)到更佳干燥效果。
