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剖析水份对锂电池的危害

剖析水份对锂电池的危害

来源:
2021/11/30 09:41
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【摘要】:

  水的影响与控制

  水分的影响

  固体电解质界面膜是一种允许锂离子自由通过的选择性膜,而电解质分子则不能。电解质和微量添加剂的组成对SEI膜的电势、密度、不可逆容量损失和内阻有明显的影响。水作为电解质中的微量元素,对锂电池SEI膜的组成和功能有一定的影响。其重要性能是降低电池容量,放电时间短,内阻增大,循环容量衰减,电池膨胀等现象,因此,在锂电池的制造过程中,有必要严格控制环境湿度和正负数据、电解质含水量。

  水分对排水能力的影响

  电池的一次放电容量随着水的加入而降低。在恒定的锂源条件下,电池一次放电容量的变化受到两个重要因素的制约。

  1. 其成分和消耗部分为SEI膜的Li10,造成不可逆容量损失。烷基碳酸锂在电解液中也能与2ROC02Li+H2O→LieC03+C02+2ROH反应。

  2. 当SEI膜形成时,H2O能促进LiPF6在电解质中的分化,缩短电池在H2O存在下的放电时间。LiPF6→life +PFs,PFs+H2O→POF3+2高频。

  湿度对锂电池内阻的影响

  当水加入电池时,内阻就增加。电池电阻差异的主要原因如下:

  1. SEI膜的不同导致了电池内阻的不同。以Li2CO3为重要组分的SEI膜在电解质溶剂体系中由微量水形成,具有稳定性好、密度均匀、内阻低的特点。

  2. 当体系含水量大于形成SEI膜的要求时,在SEI膜表面会出现POF3和LiF沉淀,导致电池内阻增大。

  湿度对电池循环容量衰减的影响

  随着含水量的增加,电池容量衰减逐渐减小。这与SEI膜的细度和均匀性有关。当SEI膜均匀而精细时,电解质溶剂不易嵌入负极,占用Li10的嵌入空间,因此容量衰减很小。相反,当SEI膜的部分不细、不均匀时,Li10包埋空位被电解质溶剂所占据。LieC03是均匀致密SEI膜最重要的组成部分。在电解质-溶剂体系中,当含水量过高时,部分SEI膜会不致密不均匀,从而增大体积衰减。

  电池的膨胀主要是由于形成SEI膜后水的存在,这将LiPF6与HF气体区分开来。

 

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