水對鋰離子電池的影響及其控制

水分的影響

固體電解質(zhì)界面膜是一種選擇性膜，允許鋰離子自由通過，而電解質(zhì)分子則不能。電解液和微量添加劑的組成對SEI膜的電位、密度、不可逆容量損失和內(nèi)阻有明顯的影響。水作為電解液中的微量元素，對鋰離子電池SEI膜的組成和電池功能有一定的影響。其重要性能是降低電池容量，放電時間較短，內(nèi)阻增大，循環(huán)容量衰減，電池膨脹等現(xiàn)象，因此，在鋰離子電池的制造過程中，有必要嚴格控制環(huán)境濕度和正極、負極數(shù)據(jù)，電解液含水量。

水分對排水能力的影響

電池的初級放電容量隨著電池中加水而減小。在恒鋰源條件下，電池一次放電容量的變化重要受兩個重要因素的制約。

1.其組成和消耗部分為SEI膜的Li10，造成了不可逆容量的損失。單電子還原過程生成的碳酸烷基鋰也可以與電解質(zhì)中的微量水2ROC02Li+H2O→LieC03+C02+2ROH反應(yīng)。

2.SEI膜組成后，在仍然存在H2O的情況下，H2O會促進電解質(zhì)中LiPF6的分化，縮短電池放電時間。LiPF6→生活+PFs,PFs+H2O→POF3+2高頻。

水分對鋰離子電池內(nèi)阻的影響

隨著電池中加入水，內(nèi)阻增大。造成電池電阻差異的重要原因如下:

1.SEI膜的差異導致了電池內(nèi)阻的差異。在電解液溶劑體系中，微量水可以形成以Li2CO3為重要成分的SEI膜，穩(wěn)定性好，均勻致密，內(nèi)阻小。

2.當系統(tǒng)的含水率大于構(gòu)成SEI膜的要求時，在SEI膜的表面會出現(xiàn)POF3和LiF沉淀，導致電池內(nèi)阻的新增。

水分對電池循環(huán)容量衰減的影響

隨著含水量的新增，電池容量衰減逐漸減小。這與SEI膜的細度和均勻性有關(guān)。當SEI膜均勻細膩時，電解液溶劑不易嵌入負極，占據(jù)了Li10的嵌入空間，因此容量衰減很小。相反，當SEI膜的各部分不精細、不均勻時，Li10嵌入空位被電解液溶劑占據(jù)相對簡單。LieC03是構(gòu)成均勻致密SEI膜的最重要的組成部分。在電解液-溶劑體系中，當含水率過高時，會導致部分SEI膜不致密、不均勻，從而新增了體積衰減。

電池膨脹重要是由于SEI膜形成后水的存在，它將LiPF6區(qū)分為HF氣體。