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电池知识

锂电池中的水分过高的话会造成哪些不良后果你知道吗?

来源:宝鄂实业    2019-06-29 22:35    点击量:
  • 水分对锂离子电池影响巨大,主要会造成以下不良后果: 
    1、 电解液变质,使电池铆钉生锈 
    我们公司电池的所用的电解液,是不能在水分过高的环境下使用的。电池注液的时候,必须要在小于1%湿度的环境下,并且注液后赶快封口,阻止电池内部和空气接触。如果水分过高,电解液和水分反应,生成微量有害气体,对注液房环境有不良影响;这也会影响电解液本身的质量,使得电池性能不良;还会使电池铆钉生锈。 
    2、 电池内部压力过大 
    水分会和电解液中的一种成分反应,生成有害气体。当水分足够多时,电池内部的压力就变大,从而引起电池受力变形。如果是手机电池,就表现为鼓壳;如果是我们的26650电池,就表现为高度超标。如果是我们的32xxx电池,那防爆阀就会开裂,电池也就报废了。当内部压力再高的时候,电池就有危险了,爆裂使得电解液喷溅,电池碎片也容易伤人。 
    3、 高内阻(High ACR)
    电池在使用的时候,内阻小,就能进行大电流放电,电池的功率也就很高;如果内阻大,就不能进行大电流放电,电池的功率也就比较低。就比如手机电池,快没电的时候,可以收发短信,但不能打,一打就关机。这是因为打的时候,需要的功率大于收发短信所需。 
    4、 高自放电(HSD)
    自放电,是指电池在不使用的情况下,电量也会损耗。当这个损耗在规定的情况下超过一定量之后,这只电池就被认为是高自放电,成为B品或报废电池。 
    HSD很严重的时候,充满电的电池,过不了多久,电量就会损耗殆尽,甚至使的电池的电压变为0V。 
    而我们公司生产的锂离子电池,任何情况下电压是不能低于2.0V的,如果电压低于2.0V,电池就会出现不可逆转的化学反应,就失去了循环充放电的能力,电池也就报废了。 
    对于客户(使用者)而言,自放电所引起的结果就是,手机今天充电,明天就没电,电动车今天骑来公司的时候,还是满电的,下班的时候,就已经没有电了,汽车停在停车场半个月,重新启动时没有电了。这些,都是自放电电池在客户端的表现,它会让电池失去使用功能,而导致客户非常不满。 
    对于我们自己而言,高自放电的电池多了,我们的合格率就低了,如果有5%的电池高自放电,当我们产量达到40000只/天的时候,就意味着每天有2000只电池需要报废,意味着14万块钱要报废,一年将有168万块报废,如果用来买汽车,意味着报废了10辆中档轿车,如果买房子,在常州新北区应该可以买两三套了。 
    5、 低容量 
    电池内部水分过高,损耗了电解液的有效成分,也损耗了锂离子,使得锂离子在电池负极片发生不可逆转的化学反应。消耗了锂离子,电池的能量就减少了。 
    用26650电池给电钻供电,充满电后本来可以使用1小时,因为电池内部有水分,就只能使用50分钟了;用将来的汽车用32xxx电池来供电,充满电后本来可以行驶 150公里,结果只能行驶130公里,如果偏偏前不着村后不挨店,没法充电的话,还得找个拖车来拖汽车。 
    6、 低循环寿命 
    我们公司的电池,是锂离子电池家族中,寿命长的,26650可以充放电循环3000次。如果水分超标,情况就不会这么乐观了。 
    26650装进电动工具,给客户说可以使用5年,结果4年就充不进电、干不了活了,客户会答应吗,还会买我们的电池吗? 
    32xxx装进电动汽车,可以使用10年,结果8年9年的时候,开不了几公里就没电了。如果我们自己就是用户,我们会答应吗? 
    7、 电池漏液 
    当电池内部的水分多的时候,电池内部的电解液和水反应,其产物将是气体和氢氟酸,氢氟酸是一中腐蚀性很强的酸,它可以使电池内部的金属零件腐蚀,进而使电池终漏液。 
    如果电池漏液,电池的性能将急速下降,而且电解液还会对使用者的机器进行腐蚀,终而引起更加危险的失效。
      对于电池中的水分,它的来源就主要来之于材料,当然也涉及环境。

     

      正极片:正极片如果使用的是纳米材料,这种纳米材料具有很强的吸水性,很容易周围的空气中吸收水分。

      负极片:负极片比正极片来说,吸水性相对低一点,当然,在没有控制湿度的环境下,其从环境空气中吸水数量也是相当乐观的。

      隔膜纸:隔膜纸也是一种多孔性的塑料薄膜,其吸水性也是很大的。

      电解液:电解液是一种非常怕谁的物质,它也是非常容易吸水,他它会和水进行反应,直至所有的电解液物质反映完成,也就是说,它喝水的能力是永无止境,直到自己死掉。

      其他金属零件:

      虽然金属零件本身对水分的吸收有限,但是,金属零件对水分却很怕,因为水分的存在会使其生锈或者腐蚀。

      材料中的水分含量是电池中水分的主要来源,当然,环境湿度越大,电池材料越容易吸收水分。

.1水分会对锂离子电池造成哪些不良影响?

 

  主要表现为电池容量小,放电时间变短,内阻增大,循环容量衰减,电池膨胀等现象,因此在锂离子电池的制作过程中,必须要严格控制环境的湿度和正负极材料、隔膜、电解液的含水量。

 

  2.2锂离子电池水分控制方法检测现状?

 

  目前市场上水分含量测定的技术方法最常用的是加热失重法和卡尔费休法,由于锂电池行业所测样品含水量极低,加热失重法水分测定仪的精度根本达不到,这种方法被直接排除。

 

 分析与方法

 

  3.1仪器

 

  AKF-BT2015C锂电池卡氏水分仪

 

  3.2技术参数及特点

 

  特点:

 

  1.卡氏顶空样品瓶加热技术,有效避免加热炉膛和反应杯污染;

 

  2.禾工独创的样品瓶连接器,让载气无须穿刺样品瓶隔垫即可进入到样品瓶内部,密封性好,减少隔垫耗材的同时可拆卸方便;

 

  3.精确流量控制设计,载气消耗量仅为同类进口产品管式加热炉的十分之一;

 

  4.大功率散热槽设计,迅速冷却样品瓶,提高工作效率;

 

  5.7"高分辨率彩色触摸屏界面,多参数显示,直观简洁;一键测定,操作极为简便;

 

  6.防凝结保温管路无死体积设计,保证挥发后的水分管壁系统无残留;

 

  7.加热温度最高达300°,0-100ml气体流量自由调节,满足大多数固体原料水分测定需求;

 

  8.全自动恒流极化检测,无需人工设定终点,检测精度高,水分测量分辨率达到0.1ug;

 

  9.一键启动,操作简单,稳定可靠,故障低,使用寿命长;

 

  3.3分析原理

 

  样品用卡氏加热炉专用密封进样小瓶装载,用顶空瓶连接器密闭后进入加热槽中,样品中的水分(还可能有其他挥发性的溶剂)以蒸气的形式完全释放,通过干燥载气(如干燥的空气或者氮气)由顶空瓶经加热伴管路转移到KF滴定杯中,然后卡尔费休水分测定仪进行检测并显示测量数据。

 

  3.4检测方法

 

  1.将电解液注入电解池以及电解电极的阴极室内,液位至下刻度线,加入微量水然后电解至平衡。

 

  2.将气源连接至卡氏加热炉,将干燥样品瓶装入加热槽,温度设置为250℃,流量调整为50mL/min,吹扫样品瓶和管路内可能存在水分,等待再次平衡。

 

  3.将样品瓶移至冷却槽冷却后取出,用电子天平称取约0.5~3g样品置于样品瓶内,然后在水分仪上点击开始测量,同时将样品瓶装入加热槽。

 

  4.输入样品称取的重量,等待测量结束后显示最终测量结果。

 

  四、数据与结论

 

  结论说明:

 

  通过本实验方法,可以精确测得锂离子电池原料的水分含量,检测结果精度与重复性均达到进口同类产品的水平。AKF库仑法卡尔费休水分测定仪和KH-1卡氏加热炉顶空进样器联用,能自动扣除漂移,操作便捷,能准确可靠的测出锂电池跟原料的含水量。