华南锂电论坛-水、电解液与锂离子电池+刘建生

广州天赐高新材料股份有限公司GuangZhouTINCIMaterialsTechnologyCo.,Ltd华南锂电论坛水、电解液与锂离子电池报告人：刘建生广州天赐高新材料股份有限公司广州天赐高新材料股份有限公司GuangZhouTINCIMaterialsTechnologyCo.,Ltd华南锂电论坛主要内容水在电解液中的反应原理存放环境对电解液水分酸度的影响稳定剂对电解液的稳定作用不同水分含量的电解液对电池性能的影响结论广州天赐高新材料股份有限公司GuangZhouTINCIMaterialsTechnologyCo.,Ltd华南锂电论坛水在电解液中的反应原理1.H2O的破坏作用机理(1)与锂盐反应生成HF；H2O+LiPF6→POF3+LiF+2HF(2)HF破坏SEI膜；ROCO2Li+HF→ROCO2H+LiFLi2CO3+2HF→H2CO3+2LiF(3)产生LiF沉淀，消耗活性锂离子。广州天赐高新材料股份有限公司GuangZhouTINCIMaterialsTechnologyCo.,Ltd华南锂电论坛2.不同水含量电解液的LSV曲线0.00.51.01.52.02.53.03.50.00.20.40.60.81.01.21.41.61.8TC-E208TC-E208+1000ppmH2OPotential/VCurrent/uA图1TC-E208加与不加水的LSV曲线加水后，LSV曲线出现较宽的峰，对应水在此电位区间分解。广州天赐高新材料股份有限公司GuangZhouTINCIMaterialsTechnologyCo.,Ltd华南锂电论坛存放环境对电解液水分酸度的影响051015202530350100200300400500环境1环境2环境3存放时间/dH2O/ppm05101520253035025050075010001250150017502000环境1环境2环境3存放时间/dHF/ppm1.未加稳定剂的电解液的存放实验图2未加稳定剂的电解液在不同环境中存放水分与酸度的变化情况环境1：水分低于10ppm的手套箱；环境2：水分低于50ppm的手套箱；环境3：通风橱*三种环境均为半敞开实验（即电解液瓶盖未盖紧存放）广州天赐高新材料股份有限公司GuangZhouTINCIMaterialsTechnologyCo.,Ltd华南锂电论坛2.添加了稳定剂的电解液的存放实验051015202530350100200300400500600环境1环境2环境3存放时间/dH2O/ppm05101520253035010203040环境1环境2环境3存放时间/dHF/ppm图3添加稳定剂的电解液在不同环境中存放水分与酸度的变化情况环境1：水分低于10ppm的手套箱；环境2：水分低于50ppm的手套箱；环境3：通风橱*三种环境均为半敞开实验（即电解液瓶盖未盖紧存放）未添加稳定剂的电解液存放后水分和酸度均大幅上升；添加稳定剂的电解液存放后水分有所上升，但酸度变化不大。广州天赐高新材料股份有限公司GuangZhouTINCIMaterialsTechnologyCo.,Ltd华南锂电论坛稳定剂对电解液的稳定作用稳定剂的作用原理：当电解液中含有痕量水时，稳定剂能与电解液中的水、HF分子或PF6-形成氢键，减少游离水或HF分子的存在及水与锂盐的反应；当电解液中含有较多水分时，稳定剂能跟水或HF反应，降低其浓度。一般的，稳定剂与HF在溶液中形成氢键的稳定性更大，与水在溶液中形成氢键的稳定性稍弱，因此能优先稳定电解液中的HF含量。广州天赐高新材料股份有限公司GuangZhouTINCIMaterialsTechnologyCo.,Ltd华南锂电论坛0204060801001208101214161820222426存放时间/dH2O/ppm常温存放60℃高温存放0204060801001205101520253035404550常温存放60℃高温存放存放时间/dHF/ppm图4添加稳定剂的电解液在不同温度环境中存放水分与酸度的变化情况*两种环境均为密闭实验（即电解液瓶盖盖紧存放）电解液水分酸度在高温环境中上升更快，稳定剂能将电解液水分酸度稳定在较小的范围内，保持电解液不变质。1.电解液在不同温度下的存放实验广州天赐高新材料股份有限公司GuangZhouTINCIMaterialsTechnologyCo.,Ltd华南锂电论坛020406080100120100200300400500600注入100ppm水密闭存放通风橱半敞开存放存放时间/dH2O/ppm02040608010012001020304050注入100ppm水密闭存放通风橱半敞开存放存放时间/dHF/ppm图5添加稳定剂的不同初始水分电解液在不同环境中存放水分与酸度的变化情况即使在电解液中注入痕量水或通风橱半敞开存放，稳定剂均能将电解液酸度控制在有效范围内。2.初始水分不同的电解液的存放实验广州天赐高新材料股份有限公司GuangZhouTINCIMaterialsTechnologyCo.,Ltd华南锂电论坛不同水分电解液的电池性能050100150200250300300350400450500550600TC-E208+10ppmH2OTC-E208+100ppmH2OTC-E208+200ppmH2OTC-E208+400ppmH2Ocapacity/mAhcyclenumber锰酸锂电池图6TC-E208注入不同含量水分的电池循环性能0100200300400500300320340360380400420440460480500TC-E208+10ppmH2OTC-E208+100ppmH2OTC-E208+200ppmH2OTC-E208+400ppmH2O磷酸铁锂电池cyclenumbercapacity/mAhTC-E208注入不同含量水分，对电池的容量和的循环性能的影响不大，说明稳定剂抑制了水与锂盐的反应，控制了游离HF的含量，减少了HF对SEI膜的破坏，从而保证了电池循环性能。广州天赐高新材料股份有限公司GuangZhouTINCIMaterialsTechnologyCo.,Ltd华南锂电论坛电解液很容易吸收手套箱中微量的水分，随存放时间的延长，水分和酸度均急剧上升；在电解液中添加稳定剂后，电解液的抗环境干扰能力明显增强，即使电解液中水含量超过1000ppm，其酸度含量可以控制在较小值，不会影响电池的性能。结论广州天赐高新材料股份有限公司GuangZhouTINCIMaterialsTechnologyCo.,Ltd华南锂电论坛