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淺論水分在鋰電池內(nèi)部的作用及影響
閱讀：1697 發(fā)布時間：2019-11-29淺論水分在鋰電池內(nèi)部的作用及影響,固體電解質(zhì)界面(Solid-ElectrolyteInterface,，簡稱SEI)膜是一層選擇性透過膜,，能使Li+自由透過,，而電解液分子不能透過。電解液的組成和痕量的添加劑對SEI膜形成的電位,、致密程度、電池不可逆容量損失,、電池內(nèi)阻等有顯著的影響,。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,。主要表現(xiàn)為電池容量變小,，放電時間變短,，內(nèi)阻增大，循環(huán)容量衰減,，電池膨脹等現(xiàn)象,，因此,，在鋰離子電池的制作過程中,，必須嚴格控制環(huán)境的濕度和正負極材料,、電解液的含水量,。
水分對放電容量的影響：
電池放電容量隨電池中水分的增加而減小。在鋰源恒定的條件下，電池放電容量的變化主要由2個主要因素制約,。
1,、SEI膜的形成消耗部分Li十，造成不可逆容量損失,，單電子還原過程生成的烷基碳酸鋰還可以與電解液中的痕量水發(fā)生反應,，2ROC02Li+H2O→LieC03+C02+2ROH,，當生成C02后,，在低電位下的負極表面,，有新的化學反應發(fā)生2C02+2Li++2e→LieC03+CO,。
2,、SEI膜形成以后,，在仍然有H2O存在的條件下,，H2O會促使電解液中LiPF6的分解，使電池放電時間縮短,，LiPF6→LiF+PFs，PFs+H2O→POF3+2HF,。
水分對鋰電池內(nèi)阻的影響：
隨著電池水分的增加,，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，導致電池內(nèi)阻增加。
水分對電池循環(huán)容量衰減的影響：
電池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,。當SEI膜均勻致密時,，電解液溶劑不易嵌人到負極中，占據(jù)Li十嵌人空位,，因此容量衰減很少,。與此相反，當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膜主要的組分,，電解液溶劑體系中,，當水分含量過量時,，會導致SEI膜的局部不致密,、不均勻,，因此容量衰減增加。
電池會膨脹主要是因為SEI膜生成后水的存在使LiPF6分解生成HF氣體,。