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水分檢測(cè)行業(yè)解決方案

首頁(yè) - 解決方案-水分檢測(cè)行業(yè)解決方案

淺論水分在鋰電池內(nèi)部的作用及影響

發(fā)布時(shí)間:2015-08-17 09:02:51來(lái)源:深芬儀器

淺論水分在鋰電池內(nèi)部的作用及影響,固體電解質(zhì)界面(Solid-ElectrolyteInterface,簡(jiǎn)稱SEI)膜是一層選擇性透過(guò)膜,能使Li+自由透過(guò),而電解液分子不能透過(guò)。電解液的組成和痕量的添加劑對(duì)SEI膜形成的電位、致密程度、電池不可逆容量損失、電池內(nèi)阻等有顯著的影響。水作為電解液中一種痕量組分,對(duì)鋰離子電池SEI膜的形成和電池性能有一定的影響。主要表現(xiàn)為電池容量變小,放電時(shí)間變短,內(nèi)阻增大,循環(huán)容量衰減,電池膨脹等現(xiàn)象,因此,在鋰離子電池的制作過(guò)程中,必須嚴(yán)格控制環(huán)境的濕度和正負(fù)極材料、電解液的含水量。

鋰電池水分檢測(cè)儀

水分對(duì)放電容量的影響:

電池首次放電容量隨電池中水分的增加而減小。在鋰源恒定的條件下,電池首次放電容量的變化主要由2個(gè)主要因素制約。

1、SEI膜的形成消耗部分Li十,造成不可逆容量損失,單電子還原過(guò)程生成的烷基碳酸鋰還可以與電解液中的痕量水發(fā)生反應(yīng),2ROC02Li+H2O→LieC03+C02+2ROH,當(dāng)生成C02后,在低電位下的負(fù)極表面,有新的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生2C02+2Li++2e→LieC03+CO。

2、SEI膜形成以后,在仍然有H2O存在的條件下,H2O會(huì)促使電解液中LiPF6的分解,使電池放電時(shí)間縮短,LiPF6→LiF+PFs,PFs+H2O→POF3+2HF。

水分對(duì)鋰電池內(nèi)阻的影響:

隨著電池水分的增加,內(nèi)阻呈上升的趨勢(shì)。產(chǎn)生電池內(nèi)阻差異的主要因素有如下2個(gè)方面。

1、SEI膜的差異導(dǎo)致電池內(nèi)阻的差異。在電解液溶劑體系中,痕量的水能夠形成以Li2CO3為主、穩(wěn)定性好、均勻致密的SEI膜,其內(nèi)阻較小。

2、水分含量多于體系形成SEI膜的所需含量時(shí),在SEI膜表面生成POF3和LiF沉淀,導(dǎo)致電池內(nèi)阻增加。

水分對(duì)電池循環(huán)容量衰減的影響:

電池容量衰減隨水分含量增加而逐漸減小。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),電解液溶劑不易嵌人到負(fù)極中,占據(jù)Li十嵌人空位,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十嵌人空位被電解液溶劑占據(jù)相對(duì)較容易。LieC03是形成均勻致密SEI膜最主要的組分,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,因此容量衰減增加。

電池會(huì)膨脹主要是因?yàn)镾EI膜生成后水的存在使LiPF6分解生成HF氣體。

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