水對(duì)鋰離子電池的影響及其控制

水分的影響

固體電解質(zhì)界面膜是一種選擇性膜，允許鋰離子自由通過，而電解質(zhì)分子則不能。電解液和微量添加劑的組成對(duì)SEI膜的電位、密度、不可逆容量損失和內(nèi)阻有明顯的影響。水作為電解液中的微量元素，對(duì)鋰離子電池SEI膜的組成和電池功能有一定的影響。其重要性能是降低電池容量，放電時(shí)間較短，內(nèi)阻增大，循環(huán)容量衰減，電池膨脹等現(xiàn)象，因此，在鋰離子電池的制造過程中，有必要嚴(yán)格控制環(huán)境濕度和正極、負(fù)極數(shù)據(jù)，電解液含水量。

水分對(duì)排水能力的影響

電池的初級(jí)放電容量隨著電池中加水而減小。在恒鋰源條件下，電池一次放電容量的變化重要受兩個(gè)重要因素的制約。

1.其組成和消耗部分為SEI膜的Li10，造成了不可逆容量的損失。單電子還原過程生成的碳酸烷基鋰也可以與電解質(zhì)中的微量水2ROC02Li+H2O→LieC03+C02+2ROH反應(yīng)。

2.SEI膜組成后，在仍然存在H2O的情況下，H2O會(huì)促進(jìn)電解質(zhì)中LiPF6的分化，縮短電池放電時(shí)間。LiPF6→生活+PFs,PFs+H2O→POF3+2高頻。

水分對(duì)鋰離子電池內(nèi)阻的影響

隨著電池中加入水，內(nèi)阻增大。造成電池電阻差異的重要原因如下:

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為重要成分的SEI膜，穩(wěn)定性好，均勻致密，內(nèi)阻小。

2.當(dāng)系統(tǒng)的含水率大于構(gòu)成SEI膜的要求時(shí)，在SEI膜的表面會(huì)出現(xiàn)POF3和LiF沉淀，導(dǎo)致電池內(nèi)阻的新增。

水分對(duì)電池循環(huán)容量衰減的影響

隨著含水量的新增，電池容量衰減逐漸減小。這與SEI膜的細(xì)度和均勻性有關(guān)。當(dāng)SEI膜均勻細(xì)膩時(shí)，電解液溶劑不易嵌入負(fù)極，占據(jù)了Li10的嵌入空間，因此容量衰減很小。相反，當(dāng)SEI膜的各部分不精細(xì)、不均勻時(shí)，Li10嵌入空位被電解液溶劑占據(jù)相對(duì)簡(jiǎn)單。LieC03是構(gòu)成均勻致密SEI膜的最重要的組成部分。在電解液-溶劑體系中，當(dāng)含水率過高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致部分SEI膜不致密、不均勻，從而新增了體積衰減。

電池膨脹重要是由于SEI膜形成后水的存在，它將LiPF6區(qū)分為HF氣體。