鋰離子電池電極的殘留水分測試及其對性能的影響

鋰離子電池已成為便攜式移動設備的標準動力源，近年來在電動汽車和儲能設備中得到了迅速發展。電池的要求安全、能量密度、功率密度、循環壽命和可靠性也不斷改善,和鋰離子電池的功能是受許多因素影響,包括電池不僅規劃、原材料、工藝水平,設備精度和其他方面,還有環境因素,如溫度、清潔和水。即使是少量的雜質也會對鋰離子電池的循環穩定性和安全性出現不利的影響。因此，我們有必要重視生產過程，嚴格控制質量。同時，水分的控制是非常關鍵的。商用鋰離子電池是在環境水控制嚴格的大型乏味的房間里生產的，在電池組裝之前，所有的部件都是乏味的。本文收集并與大家分享了電池極的驗水和控水的基本知識。

1、水損害電池功能的基材機理

鋰離子電池假設水過高，會與電解液發生反應。首先，水與電解液中的鋰發生反應形成HF:

H2O+LiPF6→POF3+LiF+2HF

氫氟酸是一種極具腐蝕性的酸，它能使電池內部的金屬部件腐蝕，使電池最終泄漏。此外，假如HF破壞SEI膜，它將持續與SEI的主成分發生反應:

ROCO2Li+HF→ROCO2H+LiF

Li2CO3+2HF→H2CO3+2LiF

畢竟，LiF在電池中積累，導致鋰離子在電池負極中發生不可逆的化學反應，消耗活性鋰離子，降低了電池的能量。當含水量滿足時，出現更多的氣體，電池內部的壓力會變大，進而造成電池應力變形，電池膨脹，泄漏等危險。

2.檢查極片中的殘留水分

電池電極膜中殘留的水一般是百萬分之幾百，含水量比較低，不能用簡單的方法測量，一般用卡爾費希爾庫侖法來檢測痕量水，其原理是電化學方法。笛卡爾試劑儀器達到平衡,在電解池注入水樣本,水碘和二氧化硫氧化復蘇,在吡啶和甲醇的存在,生成氫碘酸吡啶硫酸和甲基吡啶,把碘在陽極電解,然后恢復持續氧化反應,直到水耗盡,根據法拉第電解的規則,電解碘與電解功耗成正比時的接觸，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寫

從這個反應中我們可以看到，1mol的碘氧化1mol的二氧化硫，這要1mol的水。因此，電解碘的電量等于電解水的電量。1摩爾碘電解所需電量為2×96493庫侖，1毫摩爾水電解所需電量為96493毫庫侖。根據式(1)計算樣品的含水率:

式中:W樣品含水率，g;Q電解功率，mC;18水的分子量。

費歇爾卡倫微量水分檢測儀器總體結構如圖1所示,第一個包含費歇爾電解槽和樣本加熱裝置,密封樣品瓶一塊樣品,然后必須樣品瓶的溫度加熱,蒸發的樣本,然后使用單調的天然氣水蒸氣到電解池將會參與反應,然后確定電力的電解過程,水分含量和滴定。