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水分的影響:
固體電解質界面(Solid-ElectrolyteInterface,簡稱SEI)膜是一層選擇性透過膜,能使Li+自由透過,而電解液分子不能透過。電解液的組成和痕量的添加劑對SEI膜形成的電位、致密程度、電池不可逆容量損失、電池內阻等有顯著的影響。水作為電解液中一種痕量組分,對鋰離子電池SEI膜的形成和電池性能有一定的影響。重要表現(xiàn)為電池容量變小,放電時間變短,內阻增大,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程中,必須嚴格控制環(huán)境的濕度和正負極材料、電解液的含水量。
水分對放電容量的影響:
電池首次放電容量隨電池中水分的新增而減小。在鋰源恒定的條件下,電池首次放電容量的變化重要由2個重要因素制約。
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,2ROC02Li+H2O→LieC03+C02+2ROH,當生成C02后,在低電位下的負極表面,有新的化學反應發(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會促使電解液中LiPF6的分解,使電池放電時間縮短,LiPF6→LiF+PFs,PFs+H2O→POF3+2HF。
3、
水分對鋰離子電池內阻的影響:
隨著電池水分的新增,內阻呈上升的趨勢。出現(xiàn)電池內阻差異的重要因素有如下2個方面。
1、SEI膜的差異導致電池內阻的差異。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,其內阻較小。
2、水分含量多于體系形成SEI膜的所需含量時,在SEI膜表面生成POF3和LiF沉淀,導致電池內阻新增。
水分對電池循環(huán)容量衰減的影響:
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,電解液溶劑不易嵌人到負極中,占據(jù)Li十嵌人空位,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十嵌人空位被電解液溶劑占據(jù)相對較容易。LieC03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。
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