鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2021年04月12日
水分對電池循環(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。當SEI膜均勻致密時,電解液溶劑不易嵌入到負極中,占據(jù)Li+嵌入空位,因此容量衰減很少。與此相反,當SEI膜的局部不致密、不均勻時,Li+嵌入空位被電解液溶劑占據(jù)相對較容易。Li2C03是形成均勻致密SEI膜最重要的組分,電解液溶劑體系中,當水分含量過量時,會導致SEI膜的局部不致密、不均勻,因此容量衰減新增。
電池會膨脹重要是因為SEI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過程:
水分來源基本上分為以下幾個來源:
1、車間水分來源。
a、空氣中的水分,一般用相對濕度來衡量。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
d、設備設施滲水
2、電池的水分來源
a、正負極材料
正負極活性物質大都是微米或納米級顆粒,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。
b、電解液
電解液的溶劑結構中均存在電負性較大的羰基以及亞穩(wěn)定的雙鍵,容易與極性H2O分子用途形成絡合體或反應生成相應的醇,而且溫度越高,反應越快。而且電解液的溶質鋰鹽也容易吸水并與水反應。
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。由于水分一般不會與隔膜發(fā)生化學反應,通過烘烤也可以基本消除,因此,隔膜一般很少進行嚴格水分控制。
三、制程水分控制
根據(jù)以上內容,材料中的水分含量是電芯中水分的重要來源之一,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)各電池公司實際情況來進行操作):
相對濕度≦30%車間(如攪拌、涂布機頭、機尾等)
相對濕度≦20%車間(如輥壓、制片、烘烤等)
相對濕度≦10%車間(如疊片、卷繞、裝配等)
露點溫度≦-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間。
在輥壓制片車間,雖然經此車間后電池仍需烘烤,但不這不是說烘烤前的極片可以隨便放置。在原來的公司還未做到制片卷繞一體自動化的時候(當時還是手機電池,應該是8年前了吧,忘了,反正好長時間),有做過相關實驗,極片(尤其是正極片)吸水后,長時間烘烤,仍然不能恢復到吸水前重量,極片材料內部會有頑固殘留。因此,在此車間,暴露時間最好也是要控制的,盡量不要結存或者有真空干燥氣氛緩存。