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  • 鋰離子電池中極片殘留水分測試及所帶來的影響

    發布于 2020/05/12閱讀(2230)來源 zxj標簽 微量水分

    摘要

    鋰離子電池中極片殘留水分測試及所帶來的影響

    內容

    1、水分危害電池性能的基本機理

    鋰離子電池中水分如果過高,會與電解液反應。首先,水分與電解液里面的鋰鹽反應生成HF:

    H2O+LiPF6→POF3+LiF+2HF

    氫氟酸是一中腐蝕性很強的酸,它可以使電池內部的金屬零件腐蝕,進而使電池最終漏液。而且HF破壞SEI膜,會與SEI膜主要成分繼續發生反應:

    ROCO2Li+HF→ROCO2H+LiF

    Li2CO3+2HF→H2CO3+2LiF

    最后,在電池內部產生LiF沉淀,使鋰離子在電池負極片發生不可逆轉的化學反應,消耗活性鋰離子,電池的能量就減少了。當水分足夠多時,產生的氣體多,電池內部的壓力就會變大,從而引起電池受力變形,出現電池鼓漲,漏液等危險。

    2、極片殘留水分測試

    電池極片中殘留的水分一般為幾百ppm,相對而言水分含量較低,無法用簡單方法測量,一般采用卡爾費休庫倫法測試微量水分,其原理是一種電化學方法。儀器電解池中的卡氏試劑達到平衡時注入含水的樣品,水參與碘、二氧化硫的氧化還原反應,在吡啶和甲醇存在的情況下,生成氫碘酸吡啶和甲基硫酸吡啶,消耗了的碘在陽極電解產生,從而使氧化還原反應不斷進行,直至水分全部耗盡為止,依據法拉第電解定律,電解產生的碘同電解時耗用的電量成正比例關系的,其反應如下:

    H2O+I2+SO2+3C5H5N→2C5H5N·HI+C5H5N·SO3

    在電解過程中,電極反應如下:

    陽極:2I--2e→I2

    陰極:I2+2e→2I-

    2H++2e→H2↑

    從以上反應中可以看出,即1摩爾的碘氧化1摩爾的二氧化硫,需要1摩爾的水。所以電解碘的電量相當于電解水的電量,電解1摩爾碘需要2×96493庫侖電量,電解1毫摩爾水需要電量為96493毫庫侖電量。樣品中水分含量根據式(1)計算:


    式中:W---樣品中的水分含量,μg;Q---電解電量,mC;18---水的分子量。

    卡爾費休微量水分測試儀一般結構如圖1所示,主要包含卡爾費休電解池卡氏加熱爐,極片樣品放入密封樣品瓶中,然后一定溫度下加熱樣品瓶,樣品中的水分蒸發,然后利用干燥氣體將水蒸氣送入電解池中參與反應,再測定電解過程中的電量,從而滴定水分含量。


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