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水分对18650锂电池寿命的影响

2021-04-13 16:54
      水分对18650锂电池寿命的影响与SEI膜的致密程度和均匀性有关。什么是SEI膜:(在液态锂
离子电池首、次充放电过
程中,电极材料与电解液在固液相界面上发生反应,形成一层覆盖于电极
材料表面的钝化层。这种钝化层是一种界面层,具
有固体电解质的特征,是电子绝缘体却是Li+ 的优
良导体,Li+ 可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出,因此这层钝化膜被
称为“固体电解质界面膜”( solid
electrolyte interface)简称SEI膜。)
 
      当SEI膜均匀致密时,锂离子很难嵌入到负极片中,占据Li+嵌入空位,因此容量衰减很少。与
此相反,当SEI膜整体不致
密、不均匀时,Li+嵌入空位被电解液溶剂占据相对较容易。Li2C03(
碳酸锂)是形成均匀致密SEI膜最重要的组分,电
解液溶剂体系中,当水分含量超出正常值时,会
导致SEI膜的局部不致密、不均匀导致18650锂电池寿命的衰减加快。
电池会膨胀重要是因为SEI膜
生成后水的存在使LiPF6分解生成HF气体。
 
 
 
18650锂电池制程中的水分来源基本上分为以下几种情况:
 
一、车间水分来源:
 
a、空气中的水分,一般用相对湿度来衡量。在不同温度和天气,有很大的差别,在夏天的雨天可
以达到90%,冬天的雪
天则30%左右,在夏天的晴天50%左右,冬天的晴天则20%左右。
 
b、人体出现的水分
 
c、物料所带的水分包装材料(特别纸箱)、纸巾和碎布之类清洁辅料含水量都很高
 
d、设备设施渗水
 
 
 
二、18650锂电池原材料水份来源:
 
a、正负极材料
 
正负极活性物质大都是微米或纳米级颗粒,在生产过程中容易吸收空气中水分子,特别是三元材
料,其比表面积偏大,
材料表面上极易吸收水分并反应。
 
b、电解液
 
电解液的溶剂结构中均存在电负性较大的羰基以及亚稳定的双键,容易与极性H2O分子用途形成
络合体或反应生成相应的
醇,而且温度越高,反应越快。而且电解液的溶质锂盐也容易吸水并与
水反应。
 
c、隔膜
 
隔膜纸也是一种多孔性的塑料薄膜,其吸水性也是很大的。由于水分一般不会与隔膜发生化学反
应,通过烘烤也可以基
本消除,因此,隔膜一般很少进行严格水分控制。
 
 
 
      水分对18650锂电池寿命的影响总结:原材料中的水分含量是18650锂电池中水分的重要来源
之一,生产环境湿度越大,
18650锂电池材料吸收空气中的水分越多。所以需要控制好生产环境
湿度,18650锂离子电池生产车间的建议湿度控制阶
梯为(仅供参考,湿度控制根据各锂电池公
司实际情况来进行操作):
 
 
相对湿度≦30%车间(如搅拌、涂布机头、机尾等)
 
相对湿度≦20%车间(如辊压、制片、烘烤等)
 
相对湿度≦10%车间(如叠片、卷绕、装配等)
 
露点温度≦-45℃车间(如电芯烘烤、注液、封口等)
 
即使按照以上湿度梯度控制,也要控制工序的停留时间。

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