2. 3　电池水分对电池内阻的影响

实验电池的水分和内阻的关系见图 3。由图中可知 ,在电池水分小于 0

1015%时 ,内阻较小且变化

较小 ( (38 ±3) mΩ) ;在电池水分在 0

1015% ～0104%范围内时 ,随着电池水分的增加 ,内阻呈上升的趋

势。产生电池内阻差异的主要因素有如下 2个方面 :

( 1) SE I膜的差异导致电池内阻的差异。在 EC /DMC / EMC电解液溶剂体系中 ,痕量的水能够形成

以 L i

为主、

稳定性好、

均匀致密的 SE I膜

[ 3, 8 ]

,其内阻较小。

( 2)水分含量多于体系形成 SE I膜的所需含量时 ,在 SE I膜表面生成 POF

和 L iF沉淀 ,导致电池内

阻增加。

2. 4　电池水分对电池循环容量衰减的影响

实验电池的水分和 100次循环容量衰减的关系见图 4。由图可知 , 100次循环容量衰减在电池水分

含量小于 0

1015%时维持在较稳定的状态 (衰减 (718 ±015) % ) ,在电池水分含量在 01015% ～0104%

范围内时 ,电池容量衰减随水分含量增加而逐渐减小。这与 SE I膜的致密程度和均匀性有关

[ 3, 7, 8 ]

。当

SE I膜均匀致密时 ,电解液溶剂不易嵌入到负极中 ,占据 L i

嵌入空位 ,因此容量衰减很少。与此相反 ,

当 SE I膜的局部不致密、

不均匀时 , L i

嵌入空位被电解液溶剂占据相对较容易。L i

是形成均匀致

密 SE I膜最主要的组分 , EC /DMC / EMC电解液溶剂体系中 ,适量的水能促进以 L i

为主的 SE I膜的

形成 ,当水分含量足够或者过量时 ,形成的 SE I膜就越致密、

均匀 ,溶剂嵌入碳负极的概率就越小。这就

是水分在 0

1015% ～0104%范围内时 ,电池容量衰减随水分含量增加而逐渐减小的原因。当水分小于

1015%时 ,在负极表面形成了较致密的 SE I膜 ,使溶剂嵌入维持在平衡状态。因此 ,电池容量衰减维持

在比较稳定的状态。

2. 5　电池水分对电池厚度的影响

实验电池的水分对电池壳体厚度的影响见图 5。由图可知 ,电池水分小于 0

1015%时 ,电池厚度符

合国标 (4

125 ±0105) mm;电池水分在 01015% ～0104%范围内时 ,电池厚度随水分的增加而增大。

影响电池厚度的因素有如下 2个方面 :

( 1)电极本身的膨胀

[ 1, 2 ]

。正极材料 L i

CoO

在 L i

脱嵌的过程中 (

从 1 减小到 0

14) ,层间距从

1465 nm增大到 01485 nm,正极体积膨胀。负极材料石墨在 L i

嵌入过程中 , 石墨层间距

002

从

1345 4 nm增大到 01370 6 nm (L iC

)

[ 1, 2 ]

,负极体积膨胀。但这种膨胀一般都在工艺设计范围内 ,不会

引起壳体厚度增加。

( 2)在 SE I膜形成过程中 ,生成的 HF、

短链 R

2H、CO

、CO 等气体

[ 3, 5, 7 ]

,电解液溶剂分解产生的气体

2H等

[ 5 ]

。SE I膜生成以后水的存在使 L iPF

分解生成 HF气体。

应用化学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第

卷　