水分对锂离子电池性能的影响
肖顺华
a
3
章明方
b
(
a
教育部有色金属加工技术重点实验室
,
桂林工学院材料与化学工程系 桂林
541004;
b
深圳华粤宝电池有限公司 深圳
)
摘 要 研究了锂离子电池中水分对性能的影响 。结果表明
,
水分控制在
0
1
015%
以内
,
电池的综合电化学性
能最好 。其中
,
首次
300 mA
放电容量为
( 125
±
2) m in; 600 mA
截止电压
3
1
6 V
放电时间为
( 48
±
3) m in;
内阻
(38
±
3) m
Ω
;
厚度
( 4
1
25
±
0
1
05) mm; 100
次循环容量衰减
( 7
1
8
±
0
1
5) %
。并从负极
SE I
膜形成机理和水分
在电解液中的反应过程对实验结果进行了分析 。
关键词 锂离子电池
,
电池电化学性能
, SE I
膜
中图分类号
: O646; TM912. 9
文献标识码
: A
文章编号
: 1000
2
0518 ( 2005) 07
2
0764
2
04
2004
2
07
2
18
收稿
, 2005
2
02
2
01
修回
桂林工学院青年基金资助项目
( 200315)
通讯联系人
:
肖顺华
,
男
, 1969
年生
,
硕士
,
讲师
; E
2
mail: glyliu@ tom. com;
研究方向
:
电化学
固体电解质界面 ( Solid
2Electrolyte Interface,简称 SE I)膜是一层选择性透过膜 ,能使 L i
+
自由透过 ,
而电解液分子不能透过 。电解液的组成和痕量的添加剂对 SE I膜形成的电位
[ 3 ]
、
致密程度
[ 3 ]
、
电池不可
逆容量损失
[ 5 ]
、
电池内阻
[ 6 ]
等有显著的影响 。水作为电解液中一种痕量组分 ,对锂离子电池 SE I膜的形
成
[ 1
～
3 ]
和电池性能
[ 6 ]
有一定的影响 。因此 ,在锂离子电池的制作过程中 ,必须严格控制环境的湿度和正
负极材料 、
电解液的含水量 。目前 ,系统地研究锂离子电池水分与综合性能关系的论文还未见报道 。本
文讨论在国内现行的工艺条件下 ,通过调节极片烘烤时间来调节极片水含量 ,研究了不同水含量与电池
的容量 、
放电时间 、
内阻 、
循环容量衰减等性能的关系 。
1 实验部分
1. 1 仪器和试剂
痕量水分测试仪 ( KF756,瑞士 Metrohm公司 ) ;手套箱 ( 德国 M. BRAUN公司 ) ;擎天电池性能检测
系统 (BS
2938 OL, BS2930 OR,广州擎天公司 ) ;路华电池性能检测系统 (CELLTEST V2. 5,深圳路华公
司 ) 。
卡尔费休库仑法水分分析试剂 ( 34821 HYDRANAL Coulomat AK与 Metrohm 痕量水分测试仪配
套 ) ,萃取液 、
电解液 (溶剂体系为乙基碳酸酯 ( EC) /二甲基碳酸酯 (DMC) /甲乙基碳酸酯 ( EMC)三组
分 ,日本三菱 ) 。
1. 2 实验方法
电极制备 :正极 L iCoO
2
、
导电 C、
粘结剂按一定比例配成浆料 ;负极 C (改性石墨 ) 、
导电 C、
粘结剂按
一定比例配成浆料 。将配好的正负极浆料涂在正 、
负极集流体上 ,自然干燥后在对辊机上压成极片 ,此
时正极片含 4 g混粉 ,负极片含 1
19 g混粉。在真空条件下分批烘烤不同时间 ,使电极含水量不同。
电池装配 :将烘烤后的正负极片用聚丙烯隔膜隔离并卷绕制成标称容量 600 mA ・h的锂离子电
池 ,但不注入电解液 。
电池水分的测试 :向电池注入萃取液 ,用透明胶封住注液口 ,置于 A r气环境的手套箱中 ,萃取后 ,抽
出其中的萃取液 ,用 Karl Fischer库仑法测试其中水含量 ;同时用同一方法测试出电解液的水含量 ;电解
液和电极的水分总和就是电池的含水量 ,以质量分数表示 。
电池电化学性能测试 :向电池注入电解液 、
活化 、
化成 、
封口 ,测试电池容量 、
厚度 、
内阻 、100次循环
容量衰减 、600 mA 截止电压 3
16 V放电时间等性能。
第
22
卷 第
7
期
应 用 化 学
Vol. 22 No. 7
2005
年
7
月
CH IN ESE JOURNAL O F A PPL IED CHEM ISTRY
July 2005