水分含量对充电机充电锂离子蓄电池性能的影响有多大？
2017-10-10 12:02:36 点击：
影响充电机充电锂电池功能的要素有许多，比如资料品种、正负极压实密度、水分、涂布面密度及电解液用量等。其间水分对充电机充电锂离子蓄电池的功能有着至关重要的影响，水分是充电机充电锂离子蓄电池出产进程中需求严格控制的关键要素，水分过量时不光能够导致电解液中锂盐的分化并对正负极资料、集流体都有必定的腐蚀损坏效果，并且也导致充电机充电蓄电池的循环功能及安全功能的下降。可是痕量的水分又有重要的含义，下面详细介绍下水分对充电机充电锂电池功能的影响。
一、水分过量的坏处
在三元/石墨系统充电机充电蓄电池制作进程中，正极浆料的制备一般会选用油系涣散系统，选用PVDF作为粘结剂，NMP作为溶剂。PVDF遇到过量的水分会生成胶状的物质，导致浆料的流动性和流平性很差，不利于浆料的涂布。所以，在浆料制备时，有必要留意原资料的水分含量、工作环境以及人员操作进程中水分的引入。
除了对充电机充电锂电池浆料制备有巨大的影响外，水分过量会引起电解液的分化。反响如下所示：
氢氟酸是一种腐蚀性特别强的酸，会对充电机充电锂电池正负极资料、集流体构成严峻的损坏，终究导致充电机充电蓄电池呈现安全性问题。
二、痕量水分的含义
可是，充电机充电锂电池中并不是水分越少越好。我们知道，固体电解质界面（俗称SEI膜）是一层选择性透过膜，能使Li+自由透过，而电解液分子不能透过。电解液的组成和痕量的添加剂对SEI膜构成的电位、细密程度、充电机充电蓄电池不行逆容量丢失、充电机充电蓄电池内阻等有显著的影响。而水作为电解液中一种痕量组分，对充电机充电锂离子蓄电池SEI膜的构成和充电机充电蓄电池功能有必定的影响。
三、水分对充电机充电锂电池功能的影响
在不同的资料系统中，水分含量对充电机充电蓄电池的功能有很大的影响。可是，不变的是水分对充电机充电锂电池的初次充放电容量、内阻、充电机充电蓄电池循环寿数、充电机充电蓄电池体积均有影响。下面以钴酸锂/石墨系统充电机充电蓄电池来举例说明。
1.对初次充放电容量的影响
水分与充电机充电锂电池中SEI的构成有关，必然会影响充电机充电锂电池的初次不行逆容量丢失。如图1所示：
图1.水分含量对充电机充电蓄电池充放电容量影响
在充电机充电蓄电池中水分小于0.015%时，充电机充电蓄电池初次放电容量契合国标且改变较小；在充电机充电蓄电池水分在0.015% ～ 0.04%范围内时，充电机充电蓄电池初次放电容量随充电机充电蓄电池中水分的添加而减小。当充电机充电蓄电池中水分含量小于0.015%时，以下反响占主导。
单电子还原进程生成的烷基碳酸锂还能够与电解液中的痕量水发作反响，生成碳酸锂。
2ROCO2 Li+H2O →Li2CO3 +CO2 +2ROH
当生成CO2后, 在低电位下的负极外表，有新的化学反响发作：
2CO2+2Li+ +2e →Li2CO3 +CO
由此可见,适量水分有助于构成以Li2CO3为主、稳定性好、均匀细密的SEI膜。当SEI膜彻底覆盖负极今后，不行逆反响立即中止。
当水分含量在0.0150%～ 0.04%范围内时，锂离子消耗量增多，充电机充电蓄电池充放电容量削减，对其有负面影响。
2.对充电机充电蓄电池内阻的影响
充电机充电蓄电池的内阻是充电机充电蓄电池最为重要的特性参数之一，是表征充电机充电蓄电池循环寿数和运转状况的重要参数，是衡量离子和电子在充电机充电蓄电池内传输难易程度的首要标志。内阻巨细首要受充电机充电蓄电池资料、制作工艺、充电机充电蓄电池结构等要素的影响。内阻越小，充电机充电蓄电池放电时所占用的电压越小，输出的能量越多。关于长时刻存储的充电机充电蓄电池来说，内阻会跟着存储时刻的添加而升高，内阻超越必定值时会对充电机充电蓄电池的功能构成很大的影响。因为水分含量对充电机充电锂电池中SEI膜的质量有影响，简介影响到了充电机充电蓄电池的内阻。
在EC/DMC /EMC 电解液溶剂系统中, 痕量的水能够构成以Li2CO3为主、稳定性好、均匀细密的SEI膜，其内阻较小。当水分含量多于系统构成SE I膜的所需含量时, 在SEI膜外表生成POF3和LiF沉积, 导致充电机充电蓄电池内阻添加。如图2所示：
图2.水分含量对充电机充电蓄电池内阻的影响
3.对充电机充电蓄电池容量衰减的影响
水分含量影响到充电机充电蓄电池SEI膜的性质，如均匀性和细密程度等，当SE I膜均匀细密时, 电解液溶剂不易嵌入到负极中，占有Li+嵌入空位, 因而容量衰减很少。与此相反，当SEI膜的部分不细密、不均匀时， Li+嵌入空位被电解液溶剂占有相对较简单。Li2CO3是构成均匀细密SEI膜最首要的组分，EC /DMC /EMC 电解液溶剂系统中，适量的水能促进以Li2CO3为主的SEI膜的构成，当水分含量满足或许过量时，构成的SEI膜就越细密、均匀，溶剂嵌碳负极的概率就越小。这就是水分在0.015% ～ 0.04%范围内时, 充电机充电蓄电池容量衰减随水分含量添加而逐步减小的原因。当水分小于0.015%时，在负极外表构成了较细密的SEI膜, 使溶剂嵌入维持在平衡状况。因而，充电机充电蓄电池容量衰减维持在比较稳定的状况。
图3.水分含量对充电机充电蓄电池容量衰减率的影响
4.对充电机充电蓄电池厚度的影响
图4.水分含量对充电机充电蓄电池厚度的影响
由图能够看出，跟着水分含量的添加，充电机充电蓄电池的厚度也在变大。当水分含量这是因为在SEI 膜构成进程中会发生CO2、CO 等气体。并且当水分过量时，多余的水会持续与LiPF6反响发生HF 气体。充电机充电蓄电池内部产气量关系着充电机充电蓄电池的安全性，为防止充电机充电蓄电池呈现严峻的胀气问题，要严格控制充电机充电蓄电池内部的水分。
一、水分过量的坏处
在三元/石墨系统充电机充电蓄电池制作进程中，正极浆料的制备一般会选用油系涣散系统，选用PVDF作为粘结剂，NMP作为溶剂。PVDF遇到过量的水分会生成胶状的物质，导致浆料的流动性和流平性很差，不利于浆料的涂布。所以，在浆料制备时，有必要留意原资料的水分含量、工作环境以及人员操作进程中水分的引入。
除了对充电机充电锂电池浆料制备有巨大的影响外，水分过量会引起电解液的分化。反响如下所示：
氢氟酸是一种腐蚀性特别强的酸，会对充电机充电锂电池正负极资料、集流体构成严峻的损坏，终究导致充电机充电蓄电池呈现安全性问题。
二、痕量水分的含义
可是，充电机充电锂电池中并不是水分越少越好。我们知道，固体电解质界面（俗称SEI膜）是一层选择性透过膜，能使Li+自由透过，而电解液分子不能透过。电解液的组成和痕量的添加剂对SEI膜构成的电位、细密程度、充电机充电蓄电池不行逆容量丢失、充电机充电蓄电池内阻等有显著的影响。而水作为电解液中一种痕量组分，对充电机充电锂离子蓄电池SEI膜的构成和充电机充电蓄电池功能有必定的影响。
三、水分对充电机充电锂电池功能的影响
在不同的资料系统中，水分含量对充电机充电蓄电池的功能有很大的影响。可是，不变的是水分对充电机充电锂电池的初次充放电容量、内阻、充电机充电蓄电池循环寿数、充电机充电蓄电池体积均有影响。下面以钴酸锂/石墨系统充电机充电蓄电池来举例说明。
1.对初次充放电容量的影响
水分与充电机充电锂电池中SEI的构成有关，必然会影响充电机充电锂电池的初次不行逆容量丢失。如图1所示：
图1.水分含量对充电机充电蓄电池充放电容量影响
在充电机充电蓄电池中水分小于0.015%时，充电机充电蓄电池初次放电容量契合国标且改变较小；在充电机充电蓄电池水分在0.015% ～ 0.04%范围内时，充电机充电蓄电池初次放电容量随充电机充电蓄电池中水分的添加而减小。当充电机充电蓄电池中水分含量小于0.015%时，以下反响占主导。
单电子还原进程生成的烷基碳酸锂还能够与电解液中的痕量水发作反响，生成碳酸锂。
2ROCO2 Li+H2O →Li2CO3 +CO2 +2ROH
当生成CO2后, 在低电位下的负极外表，有新的化学反响发作：
2CO2+2Li+ +2e →Li2CO3 +CO
由此可见,适量水分有助于构成以Li2CO3为主、稳定性好、均匀细密的SEI膜。当SEI膜彻底覆盖负极今后，不行逆反响立即中止。
当水分含量在0.0150%～ 0.04%范围内时，锂离子消耗量增多，充电机充电蓄电池充放电容量削减，对其有负面影响。
2.对充电机充电蓄电池内阻的影响
充电机充电蓄电池的内阻是充电机充电蓄电池最为重要的特性参数之一，是表征充电机充电蓄电池循环寿数和运转状况的重要参数，是衡量离子和电子在充电机充电蓄电池内传输难易程度的首要标志。内阻巨细首要受充电机充电蓄电池资料、制作工艺、充电机充电蓄电池结构等要素的影响。内阻越小，充电机充电蓄电池放电时所占用的电压越小，输出的能量越多。关于长时刻存储的充电机充电蓄电池来说，内阻会跟着存储时刻的添加而升高，内阻超越必定值时会对充电机充电蓄电池的功能构成很大的影响。因为水分含量对充电机充电锂电池中SEI膜的质量有影响，简介影响到了充电机充电蓄电池的内阻。
在EC/DMC /EMC 电解液溶剂系统中, 痕量的水能够构成以Li2CO3为主、稳定性好、均匀细密的SEI膜，其内阻较小。当水分含量多于系统构成SE I膜的所需含量时, 在SEI膜外表生成POF3和LiF沉积, 导致充电机充电蓄电池内阻添加。如图2所示：
图2.水分含量对充电机充电蓄电池内阻的影响
3.对充电机充电蓄电池容量衰减的影响
水分含量影响到充电机充电蓄电池SEI膜的性质，如均匀性和细密程度等，当SE I膜均匀细密时, 电解液溶剂不易嵌入到负极中，占有Li+嵌入空位, 因而容量衰减很少。与此相反，当SEI膜的部分不细密、不均匀时， Li+嵌入空位被电解液溶剂占有相对较简单。Li2CO3是构成均匀细密SEI膜最首要的组分，EC /DMC /EMC 电解液溶剂系统中，适量的水能促进以Li2CO3为主的SEI膜的构成，当水分含量满足或许过量时，构成的SEI膜就越细密、均匀，溶剂嵌碳负极的概率就越小。这就是水分在0.015% ～ 0.04%范围内时, 充电机充电蓄电池容量衰减随水分含量添加而逐步减小的原因。当水分小于0.015%时，在负极外表构成了较细密的SEI膜, 使溶剂嵌入维持在平衡状况。因而，充电机充电蓄电池容量衰减维持在比较稳定的状况。
图3.水分含量对充电机充电蓄电池容量衰减率的影响
4.对充电机充电蓄电池厚度的影响
图4.水分含量对充电机充电蓄电池厚度的影响
由图能够看出，跟着水分含量的添加，充电机充电蓄电池的厚度也在变大。当水分含量这是因为在SEI 膜构成进程中会发生CO2、CO 等气体。并且当水分过量时，多余的水会持续与LiPF6反响发生HF 气体。充电机充电蓄电池内部产气量关系着充电机充电蓄电池的安全性，为防止充电机充电蓄电池呈现严峻的胀气问题，要严格控制充电机充电蓄电池内部的水分。
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