水分含量對磷酸鐵鋰電池組性能的影響

來源：存能電氣  日期：2019-06-17 11:17  瀏覽量：次

　　水分含量對磷酸鐵鋰電池組性能的影響。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。鋰離子電池內(nèi)部是一個較為復(fù)雜的化學(xué)體系,這些化學(xué)系統(tǒng)的反應(yīng)過程及結(jié)果都與水分密切。因此，在磷酸鐵鋰電池組的制作過程中，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。

　　水分含量對磷酸鐵鋰電池組性能的影響

　　在磷酸鐵鋰電池組的制造過程中，有很多東西是必須嚴(yán)格控制的，一是粉塵，二是金屬顆粒，三是水分。水分對鋰電池組影響巨大，主要會造成以下不良后果：

　　1、如果水分過高，電解液和水分反應(yīng)，生成微量有害氣體，對注液房環(huán)境有不良影響；這也會影響電解液本身的質(zhì)量，使得磷酸鐵鋰電池組性能不良，還會使電池柳釘生銹。

　　2、水分和電解液中的一種成分反應(yīng)，生成有害氣體，當(dāng)水分足夠多時電池內(nèi)部的壓力就變大，從而引起電池受力變形。如果是手機(jī)電池，就表現(xiàn)為鼓殼；當(dāng)內(nèi)部壓力在高的時候，電池就有危險了，爆裂使得電解液噴濺，電池碎片也很容易傷人。

　　3、鋰電池組內(nèi)部水分過高；損耗了電解液的有效成分，也損耗了鋰離子，使得鋰離子在電池負(fù)極片發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的化學(xué)反應(yīng)。消耗了鋰離子，電池的能量就減少了。

　　4、用26650電池給電鉆供電，充滿電后本來可以使用1小時，因?yàn)殡姵貎?nèi)部有水分，就只能使用50分鐘了。

　　5、當(dāng)鋰電池組內(nèi)部的水分多的時候，電池內(nèi)部的電解液和水反應(yīng)，其產(chǎn)物將是氣體和氫氟酸，氫氟酸是一種腐蝕性很強(qiáng)的酸，它可以使電池內(nèi)部的金屬零件腐蝕，進(jìn)而使電池最終漏液。如果電池漏液，電池的性能將急速下降，而且電解液還會對使用者的機(jī)器進(jìn)行腐蝕，終而引起更加危險的失效。

　　7、電池內(nèi)部壓力過大。水分會和電解液中的一種成分反應(yīng)，生成有害氣體。當(dāng)水分足夠多時，電池內(nèi)部的壓力就變大，從而引起電池受力變形。當(dāng)內(nèi)部壓力再高的時候，電池就有危險了，爆裂使得電解液噴濺，電池碎片也容易傷人。

　　水分對磷酸鐵鋰電池內(nèi)阻的影響

　　隨著磷酸鐵鋰電池組水分的增加，內(nèi)阻呈上升的趨勢。產(chǎn)生電池內(nèi)阻差異的主要因素有如下2個方面。

　　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，在SEI膜表面生成POF3和LiF沉淀，導(dǎo)致電池內(nèi)阻增加。

　　水分對電池循環(huán)容量衰減的影響

　　鋰電池組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，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，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膜最主要的組分，電解液溶劑體系中，當(dāng)水分含量過量時，會導(dǎo)致SEI膜的局部不致密、不均勻，因此容量衰減增加。

　　水分含量對電池厚度的影響

　　隨著水分含量的增加，電池的厚度也在變大。當(dāng)水分含量這是由于在SEI膜形成過程中會產(chǎn)生CO2、CO等氣體。并且當(dāng)水分過量時，多余的水會繼續(xù)與LiPF6反應(yīng)產(chǎn)生HF氣體。電池內(nèi)部產(chǎn)氣量關(guān)系著電池的安全性，為避免電池出現(xiàn)嚴(yán)重的脹氣問題，要嚴(yán)格控制電池內(nèi)部的水分。

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

　　影響磷酸鐵鋰電池性能的因素有很多，諸如材料種類、正負(fù)極壓實(shí)密度、水分、涂布面密度及電解液用量等。其中水分對鋰電池組的性能有著至關(guān)重要的影響，水分是鋰離子電池生產(chǎn)過程中需要嚴(yán)格控制的關(guān)鍵因素，水分過量時不但能夠?qū)е码娊庖褐袖圎}的分解并對正負(fù)極材料、集流體都有一定的腐蝕破壞作用，而且也導(dǎo)致電池的循環(huán)性能及安全性能的降低。

　　以上就是水分對磷酸鐵鋰電池組性能的影響，在不同的材料體系中，水分含量對電池的性能有很大的影響。但是，不變的是水分對鋰電池的首次充放電容量、內(nèi)阻、電池循環(huán)壽命、電池體積均有影響。