鋰離子電池電極的殘留水分測試及其對性能的影響

鋰離子電池已成為便攜式移動設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)動力源，近年來在電動汽車和儲能設(shè)備中得到了迅速發(fā)展。電池的要求安全、能量密度、功率密度、循環(huán)壽命和可靠性也不斷改善,和鋰離子電池的功能是受許多因素影響,包括電池不僅規(guī)劃、原材料、工藝水平,設(shè)備精度和其他方面,還有環(huán)境因素,如溫度、清潔和水。即使是少量的雜質(zhì)也會對鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性出現(xiàn)不利的影響。因此，我們有必要重視生產(chǎn)過程，嚴(yán)格控制質(zhì)量。同時，水分的控制是非常關(guān)鍵的。商用鋰離子電池是在環(huán)境水控制嚴(yán)格的大型乏味的房間里生產(chǎn)的，在電池組裝之前，所有的部件都是乏味的。本文收集并與大家分享了電池極的驗(yàn)水和控水的基本知識。

1、水損害電池功能的基材機(jī)理

鋰離子電池假設(shè)水過高，會與電解液發(fā)生反應(yīng)。首先，水與電解液中的鋰發(fā)生反應(yīng)形成HF:

H2O+LiPF6→POF3+LiF+2HF

氫氟酸是一種極具腐蝕性的酸，它能使電池內(nèi)部的金屬部件腐蝕，使電池最終泄漏。此外，假如HF破壞SEI膜，它將持續(xù)與SEI的主成分發(fā)生反應(yīng):

ROCO2Li+HF→ROCO2H+LiF

Li2CO3+2HF→H2CO3+2LiF

畢竟，LiF在電池中積累，導(dǎo)致鋰離子在電池負(fù)極中發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)，消耗活性鋰離子，降低了電池的能量。當(dāng)含水量滿足時，出現(xiàn)更多的氣體，電池內(nèi)部的壓力會變大，進(jìn)而造成電池應(yīng)力變形，電池膨脹，泄漏等危險。

2.檢查極片中的殘留水分

電池電極膜中殘留的水一般是百萬分之幾百，含水量比較低，不能用簡單的方法測量，一般用卡爾費(fèi)希爾庫侖法來檢測痕量水，其原理是電化學(xué)方法。笛卡爾試劑儀器達(dá)到平衡,在電解池注入水樣本,水碘和二氧化硫氧化復(fù)蘇,在吡啶和甲醇的存在,生成氫碘酸吡啶硫酸和甲基吡啶,把碘在陽極電解,然后恢復(fù)持續(xù)氧化反應(yīng),直到水耗盡,根據(jù)法拉第電解的規(guī)則,電解碘與電解功耗成正比時的接觸，反應(yīng)如下:

H2O+I2+SO2+3C5H5N->2C5H5N,HI+C5H5N,SO3

在電解過程中，電極反應(yīng)如下:

陽極:2I--2e→I2

陰極:I2+2e→2I-

2h++2e-H2寫

從這個反應(yīng)中我們可以看到，1mol的碘氧化1mol的二氧化硫，這要1mol的水。因此，電解碘的電量等于電解水的電量。1摩爾碘電解所需電量為2×96493庫侖，1毫摩爾水電解所需電量為96493毫庫侖。根據(jù)式(1)計算樣品的含水率:

式中:W樣品含水率，g;Q電解功率，mC;18水的分子量。

費(fèi)歇爾卡倫微量水分檢測儀器總體結(jié)構(gòu)如圖1所示,第一個包含費(fèi)歇爾電解槽和樣本加熱裝置,密封樣品瓶一塊樣品,然后必須樣品瓶的溫度加熱,蒸發(fā)的樣本,然后使用單調(diào)的天然氣水蒸氣到電解池將會參與反應(yīng),然后確定電力的電解過程,水分含量和滴定。