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锂电池循环寿命受水分影响有多大

2021-10-15 14:14:17

14500锂电池


在以往14500锂电池使用过程中,我们经常看到有关锂电池鼓包的信息,尽管锂电池的鼓包现象越来越少,但随着锂电池技术的发展,但仍有偶然性,其中一个主要原因就是锂电池生产过程中,含水率存在的问题,那么锂电池的循环寿命受湿度的影响有多大?


固态电解质薄膜是一种选择性的透过膜,它可以让Li+自由地透过,而电解质分子却无法透过。电解液组分及微量添加剂对SEI薄膜形成的电势.致密度.电池不可逆容量损失.电池内阻等有显著影响。在电解液中,水作为一种微量成分,会对锂离子电池薄膜的形成及电池性能产生影响。其主要特点是电池容量减小、放电时间缩短、内阻增加、循环容量下降、电池膨胀等现象,因此,锂离子电池生产过程中,要严格控制环境湿度、正负极材、电解液含水量。

随着含水量的增加,锂电池首次放电容量降低。当条件不变时,电池的初放电容量变化受到两个重要因素的限制。


1.SEI薄膜的形成消耗了Li十,造成不可逆容量损失,单电子还原产生的碳酸锂也能与电解液中的微量水反应,2ROC02Li+H2O→LieC03+C02+2ROH,产生C02+2+2ROH,在低电位下的负极表面,产生了新的化学反应,产生了2C02+2Li++2e→LieC03+CO。

2.在仍存在H2O的情况下,SEI膜形成后,H2O会促使电解液中LiPF6的分解,缩短电池放电时间,LiPF6→LiF+PFs,PFs+H2O→POF3+2HF。



含水量对锂离子电池的内阻影响:

当电池含水量增加时,电池内阻增大。影响电池内部电阻不同的主要因素有两个方面。

1.SEI薄膜的不同造成电池内阻不同。电解溶液体系中微量水可形成Li2CO3,具有良好的稳定性,且致密均匀的SEI膜,其内阻较小。

2.在SEI膜表面产生POF3和LiF沉淀,而在体系形成SEI膜的过程中,造成电池内阻增加。

水份对电池循环能力衰减的影响:

含水量增加后,电池容量的衰减逐渐降低。这些都与SEI薄膜的密度和均匀程度有关。SEI薄膜密度均匀时,电解液溶剂不易嵌入在负极中,占据Li十嵌人空位,从而减少容量衰减。相反,当SEI薄膜局部不致密,不均匀时,液-液嵌人空位在电解液溶剂中占有相对容易。LieC03是形成均匀致密SEI膜的主要成分,在电解液溶剂系统中,过多的水分会造成SEI膜局部不致密,从而使SEI膜的非致密化,使容量衰减增加。

电池组膨胀很重要是因为SEI膜形成后水的存在使得LiPF6分解产生HF气体。

锂电在生产和制造过程中,有一部分工艺是暴露在室内空气中,而室内空气会有一定的湿度,因此对锂电池的含水量控制只能尽量降低,虽然如此,现在生产的锂电池还是不能完全断电的,但是和以前相比,在水分控制方面,还是有了很大的进步,锂电池在正常使用状态下很少会出现鼓包现象。



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