Исследовано влияние влажности окружающей среды на никелевый анодный материал литиевой батареи.

Технология литий-ионных аккумуляторных батарей с высокой удельной энергией была рассмотрена в отрасли. Однако положительный электрод с высоким содержанием никеля сталкивается со многими проблемами, среди которых сохранение сырья и высокие требования к окружающей среде производства аккумуляторов являются огромными проблемами. В этой статье кратко описаны факторы окружающей среды, особенно влияние влажности на характеристики анодных материалов с высоким содержанием никеля.

Для материалов на основе никеля на поверхности частиц будут происходить спонтанные реакции, Ni3 + будет преобразован в Ni2 +, а O2- будет высвобождаться. Когда материалы с высоким содержанием никеля (NMC622, NMC811, NCA и т. Д.) Подвергаются воздействию воздуха, они с большей вероятностью будут поглощать диоксид углерода и воду из воздуха, и будут происходить следующие реакции:

Таким образом, на поверхности частиц образуются слои Li2CO3 и LiOH. Чем выше содержание Ni в материале, тем выше будет значение PH. Однако Li2CO3 и LiOH потребляют Li в материале и не обладают электрохимической активностью, что приведет к ослаблению емкости. LiOH также вступает в реакцию с PVDF и LiPF6, отрицательно влияя на процесс и производительность аккумулятора.

Реакция между материалами и воздухом будет осуществляться в течение всего процесса консервации сырья, подготовки электродов, хранения электродных листов и т. Д. Следовательно, для материалов с высоким содержанием никеля требуется строгий экологический контроль от сырья до всего процесса производства аккумуляторов, особенно контроль воды. Если в материале произошли влага и реакции, то обычный процесс сушки не может снова устранить влияние влаги, приготовление электродной пасты, изготовление полюсных наконечников - все это необходимо выполнять в сухой среде, как правило, Процесс производства положительных аккумуляторов требует высокой точки росы по никелю - 30 ℃ .

Если частицы анодного материала с высоким содержанием никеля поглощают влагу из воздуха и реагируют с образованием LiOH, это окажет серьезное влияние на процесс изготовления анодной пластины. В процессе приготовления положительной пасты с высоким содержанием никеля PVDF растворяется в NMP, и основные группы на поверхности материала будут атаковать соседние связи cf и ch. PVDF легко подвергается реакции бисмолекулярного отщепления, и часть углерод-углеродной двойной связи будет образовываться в молекулярной цепи. Реакция следующая:

Когда двойная связь в PVDF увеличивается, сила сцепления также увеличивается, что приводит к увеличению вязкости пасты, и даже паста будет образовывать гелеобразное состояние. В результате анодная паста с высоким содержанием никеля в процессе подготовки и нанесения покрытия, влияние влажности окружающей среды огромно, если в процессе происходит реакция поглощения воды, особенно легко вызывающая изменение свойств суспензии, потому что качество процесса изготовления полюсных наконечников не проблема стабильной, плохой консистенции процесса, образование гелевой суспензии, не может даже нанесение покрытия.

Кроме того, когда сила сцепления увеличивается из-за увеличения двойной связи в PVDF, увеличение хрупкой стружки особенно склонно к разрушению, а излом стружки приводит к невозможности выполнения технологического процесса в процессе прокатки листа, продольная резка и другие процессы. Если батарея представляет собой квадратную намотку, то в углу сердечника намотки полюсный лист сломается или упадет материал.

LiOH реагирует с алюминиевой фольгой следующим образом:

OH - 6 + 2, + 6 h2o - OH - + 2 al (OH) 3 + 3 h2

После коррозии Al механическая прочность снижается, электрохимические свойства и безопасность батареи будут затронуты, а изменение коррозионных свойств поверхности фольги, сопротивление отслаиванию покрытия будет снижено, механические и электрические свойства лист будет затронут.

Кроме того, LiOH также вступает в реакцию с LiPF6, поглощая ионы Li в электролите и выделяя газ HF, который может разъедать металлические части внутри батареи и в конечном итоге вызывать протечку батареи. Более того, HF повреждает мембрану SEI, которая будет постоянно реагировать с основными компонентами мембраны SEI:

ROCO2Li + HF - ROCO2H + LiF

LiCO3 + 2 + 2 и hf H2CO3 лиф

Наконец, внутри батареи образуются осадки LiF, вызывающие необратимые химические реакции ионов лития в пластине отрицательного электрода батареи, а энергия батареи снижается, когда потребляются активные ионы лития.

Продукт реакции воды с высоким содержанием никеля Li2CO3 легко разлагается на газ CO2 при высоком потенциале заряда, что приводит к вздутию аккумулятора и проблеме утечки. Когда воды, поглощенной материалом, достаточно, выделяемого газа будет больше, а давление внутри батареи станет больше, что вызовет нагрузку на батарею, что приведет к вздутию батареи, утечке и другим опасностям.

Следовательно, для анодных материалов с высоким содержанием никеля необходимо строго контролировать влажность окружающей среды в процессе консервации сырья и подготовки батарей для производства высокоэффективных литий-ионных батарей.

Страница содержит содержимое машинного перевода.