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  • 锂离子电池中极片残留水分测试及所带来的影响

    发布于 2020/05/12阅读(456)来源 zxj标签 微量水分

    摘要

    锂离子电池中极片残留水分测试及所带来的影响

    内容

    1、水分危害电池性能的基本机理

    锂离子电池中水分如果过高,会与电解液反应。首先,水分与电解液里面的锂盐反应生成HF:

    H2O+LiPF6→POF3+LiF+2HF

    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,进而使电池最终漏液。而且HF破坏SEI膜,会与SEI膜主要成分继续发生反应:

    ROCO2Li+HF→ROCO2H+LiF

    Li2CO3+2HF→H2CO3+2LiF

    最后,在电池内部产生LiF沉淀,使锂离子在电池负极片发生不可逆转的化学反应,消耗活性锂离子,电池的能量就减少了。当水分足够多时,产生的气体多,电池内部的压力就会变大,从而引起电池受力变形,出现电池鼓涨,漏液等危险。

    2、极片残留水分测试

    电池极片中残留的水分一般为几百ppm,相对而言水分含量较低,无法用简单方法测量,一般采用卡尔费休库伦法测试微量水分,其原理是一种电化学方法。仪器电解池中的卡氏试剂达到平衡时注入含水的样品,水参与碘、二氧化硫的氧化还原反应,在吡啶和甲醇存在的情况下,生成氢碘酸吡啶和甲基硫酸吡啶,消耗了的碘在阳极电解产生,从而使氧化还原反应不断进行,直至水分全部耗尽为止,依据法拉第电解定律,电解产生的碘同电解时耗用的电量成正比例关系的,其反应如下:

    H2O+I2+SO2+3C5H5N→2C5H5N·HI+C5H5N·SO3

    在电解过程中,电极反应如下:

    阳极:2I--2e→I2

    阴极:I2+2e→2I-

    2H++2e→H2↑

    从以上反应中可以看出,即1摩尔的碘氧化1摩尔的二氧化硫,需要1摩尔的水。所以电解碘的电量相当于电解水的电量,电解1摩尔碘需要2×96493库仑电量,电解1毫摩尔水需要电量为96493毫库仑电量。样品中水分含量根据式(1)计算:


    式中:W---样品中的水分含量,μg;Q---电解电量,mC;18---水的分子量。

    卡尔费休微量水分测试仪一般结构如图1所示,主要包含卡尔费休电解池卡氏加热炉,极片样品放入密封样品瓶中,然后一定温度下加热样品瓶,样品中的水分蒸发,然后利用干燥气体将水蒸气送入电解池中参与反应,再测定电解过程中的电量,从而滴定水分含量


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