水、电解液与锂离子电池

,广州天赐高新材料股份有限公司,GuangZhou,TINCI Materials Technology Co.,Ltd,华南锂电论坛,水、电解液与锂离子电池,报告人：刘建生,广州天赐高新材料股份有限公司,主要内容,水在电解液中的反应原理,存放环境对电解液水分酸度的影响,稳定剂对电解液的稳定作用,不同水分含量的电解液对电池性能的影响,结论,水在电解液中的反应原理,1.H,2,O,的破坏作用机理,(1),与锂盐反应生成,HF,；,H,2,O+LiPF,6,POF,3,+LiF+2HF,(2)HF,破坏,SEI,膜；,ROCO,2,Li+HF ROCO,2,H+LiF,Li,2,CO,3,+2HF,H,2,CO,3,+2LiF,(3),产生,LiF,沉淀，消耗活性锂离子。,2.,不同水含量电解液的,LSV,曲线,图,1 TC-E208,加与不加水的,LSV,曲线,加水后，,LSV,曲线出现较宽的峰，对应水在此电位区间分解。,存放环境对电解液水分酸度的影响,1.,未加稳定剂的电解液的存放实验,图,2,未加稳定剂的电解液在不同环境中存放水分与酸度的变化情况,环境,1,：水分低于,10ppm,的手套箱；环境,2,：水分低于,50ppm,的手套箱；环境,3,：通风橱*三种环境均为,半敞开,实验（即电解液瓶盖未盖紧存放）,2.,添加了稳定剂的电解液的存放实验,图,3,添加稳定剂的电解液在不同环境中存放水分与酸度的变化情况,环境,1,：水分低于,10ppm,的手套箱；环境,2,：水分低于,50ppm,的手套箱；环境,3,：通风橱*三种环境均为,半敞开,实验（即电解液瓶盖未盖紧存放）,未添加稳定剂的电解液存放后水分和酸度均大幅上升；添加稳定剂的电解液存放后水分有所上升，但酸度变化不大。,稳定剂对电解液的稳定作用,稳定剂的作用原理：,当电解液中含有痕量水时，稳定剂能与电解液中的水、,HF,分子或,PF,6,-,形成氢键，减少游离水或,HF,分子的存在及水与锂盐的反应；当电解液中含有较多水分时，稳定剂能跟水或,HF,反应，降低其浓度。一般的，稳定剂与,HF,在溶液中形成氢键的稳定性更大，与水在溶液中形成氢键的稳定性稍弱，因此能优先稳定电解液中的,HF,含量。,图,4,添加稳定剂的电解液在不同温度环境中存放水分与酸度的变化情况,*两种环境均为,密闭,实验（即电解液瓶盖盖紧存放）,电解液水分酸度在高温环境中上升更快，稳定剂能将电解液水分酸度稳定在较小的范围内，保持电解液不变质。,1.,电解液在不同温度下的存放实验,图,5,添加稳定剂的不同初始水分电解液在不同环境中存放水分与酸度的变化情况,即使在电解液中注入痕量水或通风橱半敞开存放，稳定剂均能将电解液酸度控制在有效范围内。,2.,初始水分不同的电解液的存放实验,不同水分电解液的电池性能,图,6 TC-E208,注入不同含量水分的电池循环性能,TC-E208,注入不同含量水分，对电池的容量和的循环性能的影响不大，说明稳定剂抑制了水与锂盐的反应，控制了游离,HF,的含量，减少了,HF,对,SEI,膜的破坏，从而保证了电池循环性能。,电解液很容易吸收手套箱中微量的水分，随存放时间的延长，水分和酸度均急剧上升；,在电解液中添加稳定剂后，电解液的抗环境干扰能力明显增强，即使电解液中水含量超过,1000ppm,，其酸度含量可以控制在较小值，不会影响电池的性能。,结 论,Thank you!,