新闻资讯
通过科学和创新，我们帮助各行各业的客户满足当今和未来社会发展的需求。
水分对锂离子电池性能的影响研究
次浏览 本站 2020-09-13
水分是锂离子电池生产过程中需要严格控制的关键因素, 水分的存在不但能够导致电解液中锂盐的分解并对正负极材料 、集流体都有一定的腐蚀破坏作用, 而且也导致电池的循环性能及安全性能的降低[ 1 -2], 但目前关于水分对电池室温、高温循环性能的报道还很少, 本文重点考察水分含量对电池室温 、45 ℃循环性能的影响, 并通过 XRD、ICP等测试考察水分对 LiCoO2 稳定性的影响, 探讨了水分污染对电池性能危害。
实验电池尺寸为 42 ×34 ×50 mm, 标称容量为900 mAh, 正负极分别由活性物质 ( LiCoO2 、石墨 ) 、导电剂碳黑 、粘结剂 CMC和 SBR按照一定比例组成.配好的浆料经涂敷, 烘干 、碾压、裁切后与 PE隔膜卷绕制成电芯, 真空干燥、焊接、注入不同含水量的电解液, 使电池的水分质量分数分别为 0.013 7%( a) 、0.018 2%( b) 、0.021 0%( c) 、0.023 5%( d) 、0.033 4%( e) 、0.050 0%( f) (下同 ), 静置 48 h、化成、然后进行充放电循环性能测试 .交流阻抗在开路电压下进行测试, 扫描范围是 100 KHz～ 10 mHz.电池水分用卡尔费休水分测试仪 ( KF756, 瑞士Metrohm)测试。
图 1 不同含水量电池常温及 45度, 1 C循环性能曲线Fig.
1 CyclingperformanceofLIBwithdifferentcontentofwater
2.1 水分对电池室温及 45 ℃充放电循环性能的影响图 1所示分别为不同含水量电池室温 、45 ℃循环性能曲线.图 1a显示水分低于 0.021 0%时室温200 次循环容量保持率 94%以上, 当 水分超过0.023 5%电池的循环性能衰减严重, 200次循环后容量不足 83.4%.图 1b为 45 ℃、100 次循环的容量曲线, 水分低于 0.021 0%时容量保持在 93%以上, 当水分超过 0.023 5%时 100次循环后容量衰减至 84.1%以下.这是由于电解液中的水分与锂盐反应的产物 HF、PF5 等对电极材料有腐蚀, 而且随着温度升高副反应的速率增大, 对电极材料的腐蚀严重, 活性物质利用率降低容量衰减.
图 2所示分别为不同含水量电池室温 、200次循环及 45 ℃、100 次循环后的交流阻抗谱图, 可见电池高频区半圆与实轴的交点随着含水量的增加明显增大, 说明随着电池内部接触电阻随水分含量增大而增大, 这是由于水分含量高的电池在正 /负极表面生成的不溶吸附物较多, 导致电池内接触电阻增大.
图 2 不同含水量电池后满电态交流阻抗谱图
Fig.2 EISofthecellatOCV
图 3 不同含水量电池常温 200循环后正极 XRD谱图
Fig.3 XRDpatternsofLiCoO2 electrodeafter200 cycles
水分污染导致电池循环性能衰减, 水分含量较低时对电池循环性能影响较小, 水分含量较高时对电池性能影响较大, 临界值为 0.023 5%, 200 次室温循环容量衰减至 83.4%, 在 45 ℃仅循环 100次,容量衰减至 84.1%.含水量高电解液中 HF及 PF5导致 LiCoO2 在充放电循环过程中表面颗粒 Co溶出是造成电池容量衰减的主要原因 .
多重考虑
外部的温度对电池包内部的影响也是不能忽视的！为了减少换热器重量及成本, 换热器对材料减薄有持续的需求，然而这对于换热器的可靠性甚至换热性能都会带来新的挑战，未来也将通过材料优化解决。
德耐隆Telite®产品系列KW-PP采用独创新材料工艺帮助新能源电动汽车及传统汽车（锂电池）铅酸电池有效抵御发动机舱及户外高低温的影响，为电池提供安全合理的工作环境，从而保持电池的温度一致性，保持电池组的性能使用寿命。
动力电池包专用材料德耐隆Telite®的关键技术包括导热、隔热、保温，低应力缓释技术,新型阻燃技术三大技术，在协助动力电池进行热管理、降低温差、实现热平衡;撞击、跌落、爆炸瞬间完成冲击力缓释;实现在高温、过充、刺穿防爆中的阻燃隔热效果等方面将取得决定性的作用。
下面这些特性使德耐隆Telite®保温隔热材料在各种电子设备和汽车应用中脱颖而出，并有助于您应对未来大容量锂电池系统和其他电动汽车部件的设计和生产的相关挑战：
•热阻极低GB/T 10295-2008 0.155[m².K]/W
•优异的热稳定性（-185℃至200℃）
•严酷条件下的可靠性能——耐热冲击、抗氧化、抗潮湿和耐化学品性
•优异的电绝缘性（介电强度）
•隔热保温（导热系数仅为0.03W/m.k）