环境湿度对锂离子电池高镍正极材料的影响是什么?

2020-09-03      1261 次浏览

关于镍基材料,颗粒表面会发生自发反应,Ni3+转变为Ni2+,释放O2-,当镍含量高的材料(NMC622、NMC811、NCA等)暴露在空气中时,更容易吸收空气中的二氧化碳和水。


这样在颗粒表面形成Li2CO3和LiOH层,材料中Ni比例高,PH值也越高,而Li2CO3和LiOH消耗了材料中的Li,又不具备电化学活性,因此会造成容量衰减,而且颗粒表面致密的Li2CO3层阻碍Li的扩散,影响电池性能。LiOH也会与PVDF和LiPF6反应,对电池工艺和性能出现不利影响。


材料与空气的反应会在原材料保存、电极制备、极片存储等整个过程进行,因此,关于高镍材料,从原材料到整个电池生产过程都要严格的环境控制,特别是水分控制。假如水分与材料已经发生了反应,通过常规的干燥过程根本无法再次去除水分的影响,电极浆料的制备、极片制造等环节都要在干燥环境内进行,一般地,高镍正极电池的生产过程都要露点-30℃环境。


假如高镍正极材料颗粒表面吸收空气中的水分,反应出现了LiOH,这就会对极片制造工艺过程出现严重的影响。在高镍正极浆料制备过程中,PVDF溶解于NMP中,材料表面的碱性基团会攻击相邻的C-F、C-H键,PVDF很容易发生双分子消去反应,会在分子链上形成一部分的碳碳双键。


当PVDF内双键増加时,其粘结力也会増加,这会导致浆料粘度増加,甚至浆料形成凝胶状态。因此,高镍正极浆料在制备和涂布过程,环境湿度对其影响巨大,假如再工艺过程中吸水反应,特别容易造成浆料性质发生变化,导致极片制造过程出现品质不稳定,工艺一致性差等问题,形成凝胶浆料时,甚至涂布过程无法进行。


而且,当PVDF内双键増加导致粘结力増加时,极片脆性増加特别容易发生断裂,极片辊压、分切等工艺收放卷过程中,极片断裂造成工艺过程无法进行。假如电池是方形卷绕工艺,在卷芯拐角处会造成极片断裂或者掉料的情况。


LiOH会与Al箔发生反应,Al被腐蚀之后,机械强度降低,电池电化学性能和安全性都会受到影响,而且箔材被腐蚀表面性质变化,涂层剥离强度会降低,极片的机械性能和电性能都会受到影响。


此外,LiOH也会与LiPF6反应,消耗电解液中的Li离子,出现HF气体,它可以使电池内部的金属零件腐蚀,进而使电池最终漏液。而且HF破坏SEI膜,会与SEI膜重要成分持续发生反应。


相关文章

推荐品类

为您推荐

东莞市钜大电子有限公司 粤ICP备07049936号