痕量水作用

痕量水分在锂电池中的作用2013-08-1614:29:58|分类：动力锂电技术平台|举报|字号订阅1、预充（化成）段SEI膜形成：即电池首次充电过程。其目的有两个：第一是通过首次的充电过程使电池内部的化学物质转变成有电化学活性的材料，其实主要是说将一些还原性杂质氧化掉，使内部电极孔打通等。第二就是形成一层稳定的SEI膜。固体电解质界面(SolidElectrolyteInterface，简称SEI)膜是一层选择性透过膜，能使Li+自由透过，而电解液分子不能透过。电解液的组成和痕量的添加剂对SEI膜形成的电位、致密程度、电池不可逆容量损失、电池内阻M1等有显著的影响。在充电过程中形成的SEI膜主要有两种类型组成：有机锂盐和无机锂盐。EC／DMC／EMC+Li++e----------ROC02Li+ROHEC／DMC／EMC+2Li++2e----------Li2C03+ROH+RH其中，R为烷基。单电子还原过程生成的烷基碳酸锂还可以与电解液中的痕量水发生反应，生成碳酸锂。2ROC02Li+H20——Li2C03+C02+2ROH当生成CO2后，在低电位下的负极表面，有新的化学反应发生：2C02+2Li++2e——Li2C03+CO在EC／DMC／EMC电解液溶剂体系中，痕量的水能够形成以Li2CO，为主、稳定性好、均匀致密的SEI膜，其内阻较小。有机锂盐分子较大，有其组成的SEI膜部分结构疏松、孔道较大、对溶剂的共嵌入及后续循环中SEI膜的破坏难以阻止，而水分越少，有机锂盐占据SEI膜的比例越大。而碳酸锂能使SEI膜致密稳定牢靠。但碳酸锂比例过大会导致孔道变窄，负极体积变化中也容易脱离。这样就需要两者一个最佳比例，这个调节剂就是水分。由此可见，适量水分有助于形成以Li2CO，为主、稳定性好、均匀致密的SEI膜。2、预充（化成）段离子通道：在预充过程中，一部分水分会在一定电压下进行电解，产生气体。散布在电极材料内部的水分分解产生的气体会溢出电解颗粒，如此一来会在内部打通一个个气体通道，产生更多的毛细微孔，从而为锂离子的迁移提供更多的路径。这一原理和蒸馒头，馒头发酵很像。3、一定的防过充能力：电压超过电池的额定上限电压电池会过充。过充的后果是正负极材料破坏，结构塌陷，锂大量流失，电解液分解等。倘若有一部分深藏在电级颗粒内部的水分存在，那么电压过高时，这一部分需要较高电压才能分解的水分开始分解，从而在一定时间内对电池有效成分进行了保护。那么究竟电芯含水量在多少才算是最佳呢？这需要工艺研发人员实地实验摸索。不同材料，不同工艺，不同用途肯定各不相同。