鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1177次 | 2021年04月12日
水分對(duì)電池循環(huán)容量衰減有影響么
電池容量衰減隨水分含量新增而逐漸減小。這與SEI膜的致密程度和均勻性有關(guān)。當(dāng)SEI膜均勻致密時(shí),電解液溶劑不易嵌入到負(fù)極中,占據(jù)Li+嵌入空位,因此容量衰減很少。與此相反,當(dāng)SEI膜的局部不致密、不均勻時(shí),Li+嵌入空位被電解液溶劑占據(jù)相對(duì)較容易。Li2C03是形成均勻致密SEI膜最重要的組分,電解液溶劑體系中,當(dāng)水分含量過(guò)量時(shí),會(huì)導(dǎo)致SEI膜的局部不致密、不均勻,因此容量衰減新增。
電池會(huì)膨脹重要是因?yàn)镾EI膜生成后水的存在使LiPF6分解生成HF氣體。
二、電池制程中的水分引入
先了解一下鋰電的生產(chǎn)過(guò)程:
水分來(lái)源基本上分為以下幾個(gè)來(lái)源:
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
1、車間水分來(lái)源。
a、空氣中的水分,一般用相對(duì)濕度來(lái)衡量。在不同溫度和天氣,有很大的差別,在夏天的雨天可以達(dá)到90%,冬天的雪天則30%左右,在夏天的晴天50%左右,冬天的晴天則20%左右。
b、人體出現(xiàn)的水分
c、物料所帶的水分
包裝材料(特別紙箱)、紙巾和碎布之類清潔輔料含水量都很高
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
d、設(shè)備設(shè)施滲水
2、電池的水分來(lái)源
a、正負(fù)極材料
正負(fù)極活性物質(zhì)大都是微米或納米級(jí)顆粒,極易吸收空氣中水分潮解。正極材料PH值大都偏大,特別是含Ni量高的三元或二元材料,其比表面積亦偏大,材料表面上極易吸收水分并反應(yīng)。
b、電解液
電解液的溶劑結(jié)構(gòu)中均存在電負(fù)性較大的羰基以及亞穩(wěn)定的雙鍵,容易與極性H2O分子用途形成絡(luò)合體或反應(yīng)生成相應(yīng)的醇,而且溫度越高,反應(yīng)越快。而且電解液的溶質(zhì)鋰鹽也容易吸水并與水反應(yīng)。
c、隔膜
隔膜紙也是一種多孔性的塑料薄膜,其吸水性也是很大的。由于水分一般不會(huì)與隔膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng),通過(guò)烘烤也可以基本消除,因此,隔膜一般很少進(jìn)行嚴(yán)格水分控制。
三、制程水分控制
根據(jù)以上內(nèi)容,材料中的水分含量是電芯中水分的重要來(lái)源之一,而且環(huán)境濕度越大,電池材料越容易吸收空氣中的水分。反之,環(huán)境濕度控制越好,電池材料吸收空氣中水分的能力越有限。目前有一種鋰離子電池生產(chǎn)車間的建議濕度控制階梯為(僅供參考,濕度控制根據(jù)各電池公司實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行操作):
相對(duì)濕度≦30%車間(如攪拌、涂布機(jī)頭、機(jī)尾等)
相對(duì)濕度≦20%車間(如輥壓、制片、烘烤等)
相對(duì)濕度≦10%車間(如疊片、卷繞、裝配等)
露點(diǎn)溫度≦-45℃車間(如電芯烘烤、注液、封口等)
即使按照以上濕度梯度控制,也要控制工序的停留時(shí)間。
在輥壓制片車間,雖然經(jīng)此車間后電池仍需烘烤,但不這不是說(shuō)烘烤前的極片可以隨便放置。在原來(lái)的公司還未做到制片卷繞一體自動(dòng)化的時(shí)候(當(dāng)時(shí)還是手機(jī)電池,應(yīng)該是8年前了吧,忘了,反正好長(zhǎng)時(shí)間),有做過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn),極片(尤其是正極片)吸水后,長(zhǎng)時(shí)間烘烤,仍然不能恢復(fù)到吸水前重量,極片材料內(nèi)部會(huì)有頑固殘留。因此,在此車間,暴露時(shí)間最好也是要控制的,盡量不要結(jié)存或者有真空干燥氣氛緩存。