水分對(duì)18650鋰電池壽命的影響與SEI膜的致密程度和均勻性有關(guān)。什么是SEI膜:(在液態(tài)鋰離子電池首、次充放電過(guò)程中,電極材料與電解液在固液相界面上發(fā)生反應(yīng),形成一層覆蓋于電極材料表面的鈍化層。這種鈍化層是一種界面層,具有固體電解質(zhì)的特征,是電子絕緣體卻是Li+ 的優(yōu)良導(dǎo)體,Li+ 可以經(jīng)過(guò)該鈍化層自由地嵌入和脫出,因此這層鈍化膜被稱為“固體電解質(zhì)界面膜”( solidelectrolyte interface)簡(jiǎn)稱SEI膜。)當(dāng)SEI膜均勻致密時(shí),鋰離子很難嵌入到負(fù)極片中,占據(jù)Li+嵌入空位,因此容量衰減很少。與此相反,當(dāng)SEI膜整體不致密、不均勻時(shí),Li+嵌入空位被電解液溶劑占據(jù)相對(duì)較容易。Li2C03(碳酸鋰)是形成均勻致密SEI膜最重要的組分,電解液溶劑體系中,當(dāng)水分含量超出正常值時(shí),會(huì)導(dǎo)致SEI膜的局部不致密、不均勻?qū)е?8650鋰電池壽命的衰減加快。電池會(huì)膨脹重要是因?yàn)镾EI膜生成后水的存在使LiPF6分解生成HF氣體。
18650鋰電池制程中的水分來(lái)源基本上分為以下幾種情況:
一、車間水分來(lái)源:
a、空氣中的水分,一般用相對(duì)濕度來(lái)衡量。在不同溫度和天氣,有很大的差別,在夏天的雨天可以達(dá)到90%,冬天的雪天則30%左右,在夏天的晴天50%左右,冬天的晴天則20%左右。
b、人體出現(xiàn)的水分
c、物料所帶的水分包裝材料(特別紙箱)、紙巾和碎布之類清潔輔料含水量都很高
d、設(shè)備設(shè)施滲水
二、18650鋰電池原材料水份來(lái)源:
a、正負(fù)極材料
正負(fù)極活性物質(zhì)大都是微米或納米級(jí)顆粒,在生產(chǎn)過(guò)程中容易吸收空氣中水分子,特別是三元材料,其比表面積偏大,材料表面上極易吸收水分并反應(yīng)。
b、電解液
電解液的溶劑結(jié)構(gòu)中均存在電負(fù)性較大的羰基以及亞穩(wěn)定的雙鍵,容易與極性H2O分子用途形成絡(luò)合體或反應(yīng)生成相應(yīng)的醇,而且溫度越高,反應(yīng)越快。而且電解液的溶質(zhì)鋰鹽也容易吸水并與
水反應(yīng)。
c、隔膜
隔膜紙也是一種多孔性的塑料薄膜,其吸水性也是很大的。由于水分一般不會(huì)與隔膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng),通過(guò)烘烤也可以基本消除,因此,隔膜一般很少進(jìn)行嚴(yán)格水分控制。水分對(duì)18650鋰電池壽命的影響總結(jié):原材料中的水分含量是18650鋰電池中水分的重要來(lái)源之一,生產(chǎn)環(huán)境濕度越大,18650鋰電池材料吸收空氣中的水分越多。所以需要控制好生產(chǎn)環(huán)境濕度,18650鋰離子電池生產(chǎn)車間的建議濕度控制階梯為(僅供參考,濕度控制根據(jù)各鋰電池公司實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行操作):
相對(duì)濕度≦30%車間(如攪拌、涂布機(jī)頭、機(jī)尾等)
相對(duì)濕度≦20%車間(如輥壓、制片、烘烤等)
相對(duì)濕度≦10%車間(如疊片、卷繞、裝配等)
露點(diǎn)溫度≦-45℃車間(如電芯烘烤、注液、封口等)
即使按照以上濕度梯度控制,也要控制工序的停留時(shí)間。