鋰電池循環(huán)壽命受水分影響有多大？

以前我們使用鋰電池時經(jīng)常會看到關(guān)于鋰電池鼓包的信息，隨著鋰電池技術(shù)的發(fā)展進步，雖然說鋰電池鼓包情況變少了，但是還是偶有發(fā)生的，這個主要原因之一就是因為鋰電池生產(chǎn)過程中，水分含量存在導(dǎo)致的，那么鋰電池循環(huán)壽命受水分影響有多大？

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。重要表現(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。

鋰電池首次放電容量隨電池中水分的新增而減小。在恒定的條件下，電池首次放電容量的變化由2個重要因素制約。

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(yīng)，2ROC02Li+H2O→LieC03+C02+2ROH，當(dāng)生成C02后，在低電位下的負極表面，有新的化學(xué)反應(yīng)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。

水分對鋰離子電池內(nèi)阻的影響：

隨著電池水分的新增，內(nèi)阻呈上升的趨勢。出現(xiàn)電池內(nèi)阻差異的重要因素有如下2個方面。

1、SEI膜的差異導(dǎo)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(dǎo)致電池內(nèi)阻新增。

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新增而逐漸減小。這與SEI膜的致密程度和均勻性有關(guān)。當(dāng)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(dāng)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膜最重要的組分，電解液溶劑體系中，當(dāng)水分含量過量時，會導(dǎo)致SEI膜的局部不致密、不均勻，因此容量衰減新增。

電池會膨脹重要是因為SEI膜生成后水的存在使LiPF6分解生成HF氣體。

鋰電池在生產(chǎn)制造的過程中有部分工序是暴露在室內(nèi)的空氣中的，而室內(nèi)空氣會有一定的濕度，所以對于鋰電池水分含量的控制只能盡量降低，就目前來說，是無法完全斷絕的，盡管這樣，現(xiàn)在生產(chǎn)制造的鋰電池與以前相比，在水分控制這一塊已經(jīng)取得了不錯的進步，只要正常使用，鋰電池很少在使用壽命范圍內(nèi)發(fā)生鼓包的情況的。