电极水分对磷酸铁锂电池性能的影响
磷酸铁锂电池失效原因汇总分析
磷酸铁锂电池失效原因汇总分析了解磷酸铁锂电池的失效原因或机理，对于提高电池性能及其大规模生产和使用非常重要。
一、生产过程中的失效在生产过程中，人员、设备、原料、方法、环境是影响产品质量的主要因素，在LiFePO4动力电池的生产过程中也不例外，人员和设备属于管理的范畴，因此我们主要讨论后三个影响因素。
电极活性材料中的杂质对电池造成的失效LiFePO4在合成的过程中，会存在少量的Fe2O3、Fe等杂质，这些杂质会在负极表面还原，有可能会刺穿隔膜引发内部短路。
LiFePO4长时间暴露于空气中，湿气会使电池发生恶化，老化初期材料表面形成无定型磷酸铁，其局部的组成和结构都类似于LiFePO4(OH)；随着OH的嵌入，LiFePO4不断被消耗，表现为体积增大；之后再结晶慢慢形成LiFePO4(OH)。
而LiFePO4中的Li3PO4杂质则表现为电化学惰性。
石墨负极的杂质含量越高，造成的不可逆的容量损失也越大。
化成方式对电池造成的失效活性锂离子的不可逆损失首先体现在形成固体电解质界面膜过程中消耗的锂离子。
研究发现升高化成温度会造成更多的不可逆锂离子损失，因为升高化成温度时,SEI膜中的无机成分所占比例会增加，在有机成分ROCO2Li到无机成分Li2CO3的转变过程中释放的气体会造成SEI膜更多的缺陷，通过这些缺陷溶剂化的锂离子会大量嵌入石墨负极。
在化成时，小电流充电形成的SEI膜的组成和厚度均匀，但耗时；大电流充电会造成更多的副反应发生，造成不可逆锂离子损失加大，负极界面阻抗也会增加，但省时；现在使用较多的是小电流恒流-大电流恒流恒压的化成模式，这样可以兼顾两者的优势。
生产环境中的水分对电池造成的失效在实际生产中，电池不可避免地会接触空气，由于正负极材料大都是微米或纳米级的颗粒、而电解液中溶剂分子存在电负性大的羰基和亚稳定态的碳碳双键，都容易吸收空气中的水分。
水分子和电解液中的锂盐(尤其是LiPF6)发生反应，不仅分解消耗了电解质（分解形成PF5)，还会产生酸性物质HF。
正极材料水分管控
正极材料水分管控一、水分对材料影响1、正极材料磷酸铁锂成品的含水量直接影响电池的电化学性能，磷酸铁锂的生产厂家在生产过程中都会严格控制磷酸铁锂的含水量，一般要求水分含量在1000ppm以内。
但是由于磷酸铁锂粉体颗粒细、比表面积大，导致其吸水性较强。
如果在空气中暴露时间稍长或环境湿度偏高，其水分含量会超过1000ppm。
2、正极材料大都是微米或纳米级颗粒，极易吸收空气中的水分，特别是Ni 含量高的三元材料。
在制备正极浆料时，如果正极材料水分高，在进行浆料搅拌过程中NMP吸水后会造成PVDF溶解度降低，导致浆料凝胶成果冻状，影响加工性能。
制成电池后，其容量、内阻、循环和倍率等都会受到影响，因此正极材料的水分与金属异物一样要作为重点管控项目。
二、水分来源A、空气中水分B、前端工序水分C、设备内渗水D、人为原因E、辅材工装等其他原因三、水分管控方式1、大多数情况会重点关注烧结工序之后的水分控制，窑炉高温烧结可以除去粉料中的大部分水分，只要严格控制烧结工序之后到包装这个阶段的水分引入，基本可以保证材料水分不超标，前端工序若水分较高，干燥料装钵机下料过程会造成堵料、堆结的情况，烧结效率和材料的微观形态都会受到影响。
为降低干燥料含水率，需严格控制前端工序的各项参数指标，如混料研磨工序用水量、成品浆料的固含量、喷雾干燥进排风温度等。
2、所配产线设备自动化程度越高，减少人为不必要的干预，粉料在空气中暴露的时间越短，水分引入也就越少。
推动材料供应商提高设备自动化程度，如实现全程管道输送，监控管道露点，安装自动装钵机实现自动装料、下料，将从炉窑出来的磷酸铁锂物料直接倒钵翻转匣钵使物料经过旋转阀门进入气流输送装置，外轨道线全程密封处理，轨道线箱盖及时上盖，通入压缩空气形成微正压，压缩空气源露点控制在≤-10℃，并定期对输送线湿度露点进行监测，这对防止水分引入贡献巨大。
3、物料经冷干压缩空气气流输送，将磷酸铁锂物料从气流输送装置发送至储料仓内，物料水分与环境及时间有关，料仓通入压缩空气以减少外部环境影响，存放时间过长可能会吸水潮解，长时间存放再次设备使用需对物料进行卸料。
水分对锂离子电池的影响及电池材料水分检测仪工作原理
水分对锂离子电池的影响及电池材料水分检测仪工作原理前言：随着这两年电动汽车行业的快速发展，对锂离子电池，特别是动力锂离子电池的品质要求有了显著提高，而对电池行性能有明显影响的锂电制程水分控制水平要求更加严格。
本文从水分对锂离子电池的影响以及制程中的处置来进行阐述。
一、水分对锂离子电池的影响锂离子电池内部是一个较为复杂的化学体系，这些化学系统的反应过程及结果都与水分密切相关。
而水分的失控或粗化控制，导致电池中水分的超标存在，不但能导致电解质锂盐的分解，而且对正负极材料的成膜和稳定性产生恶劣影响，导致锂离子电池的电化学特性，诸如容量、内阻、产品特性都会产生较为明显的恶化。
前面提到的膜，即固体电解质界面(Solid-Electrolyte Interface，简称SEI)膜，是一层选择性透过膜，能使Li+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SEI膜形成的电位、致密程度、电池不可逆容量损失、电池内阻等有显著的影响。
水作为电解液中一种痕量组分，对锂离子电池SEI膜的形成和电池性能有一定的影响。
主要表现为电池容量变小，放电时间变短，内阻增大，循环容量衰减，电池膨胀等现象，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。
说到SEI膜，可能行业外朋友还是没有直观的印象SEI膜到底是什么？请看上图两张SEM图片的对比，应该会有一个直观感觉，其中（a）是原始电极材料，（b）是一个循环后的电极材料。
看出差别来了吗？A、水分对放电容量的影响电池首次放电容量随电池中水分的增加而减小。
在锂源恒定的条件下，电池首次放电容量的变化主要由2个主要因素制约，如下：①SEI膜的形成消耗部分Li+，造成不可逆容量损失，单电子还原过程生成的烷基碳酸锂还可以与电解液中的痕量水发生反应，2ROCO2Li+H2O→Li2CO3+CO2+2ROH，当生成CO2后，在低电位下的负极表面，有新的化学反应发生2CO2+2Li++2e→Li2CO3+CO。
水分对磷酸铁锂的影响
参考文献水分对磷酸铁锂的影响深圳市博德能科技有限公司许兰兰译金旭东校摘要：为了研究水对碳包覆LiFePO4的影响，我们进行了化学分析，结构分析（X射线衍射分析，扫描电镜，透射电镜），光谱分析（红外光谱，拉曼光谱）和磁测量分析。
将磷酸铁锂浸泡在水中，部分样品会漂浮在水面，而大部分会沉降。
我们对漂浮部分和沉降的部分都进行了分析，发现漂浮的部分与沉降部分的区别只是碳含量不同。
磷酸铁锂浸泡在水中，几分钟内无碳包覆的颗粒会与水迅速反应，但是无论是水热反应还是固相反应合成法生产的磷酸铁锂，碳包覆层都不能阻止水分的渗透，渗透了水的碳层就不能保护内层的LiFePO4，但水分子对LiFePO4的化学侵蚀仅限于粒子表层（几纳米厚）。
如果磷酸铁锂颗粒仅仅是接触到潮湿的空气，碳包覆层对粒子的保护则更有效。
在这种情况下，Li有亲水性，在一段时间内（几周）磷酸铁锂接触潮湿的空气后表层锂也会与水发生锂化反应；但是如果将该吸水的样品干燥后，其电化学性能可以恢复。
1. 介绍LiFePO4作为锂电池正极材料10年前就有报道[1] 。
由于该材料的电导率低，曾引起广泛的研究和讨论[2] 。
将LiFePO4外包覆一层碳就能[ 3-5 ]解决电导率的问题，现在LiFePO4电池已经商品化了，该材料和含钴化合物相比有很多的优点[1,4,5] ，如环保，安全等。
过去，不含杂质的LiFePO4妨碍了磷酸铁锂电化学性能的发挥，但是现在通过掺杂技术大规模生产的磷酸铁锂，其容量已经越来越接近170Ah/kg.的理论容量值。
磷酸铁锂电池已经在全球得到了广泛的应用，但是还需要对其抗滥用的能力进行深入研究，抗滥用能力不够使电池需要采取昂贵的保护措施防止过充过放等。
LiFePO4有显著的热稳定性，但对其寿命特征还需要进一步的研究。
最近，空气对磷酸铁锂的影响已经有人研究过。
特别的，对暴露在空气中几个星期到一年的LiFePO4的伏安特性的衰减进行了检测。
不仅在烧结合成过程，而且在环境空气中的储存期引入的杂质都不可避免的要影响到磷酸铁锂电池的使用寿命和比容量[10] 。
锂电池极片水分检测仪使用方法和工作原理
锂电池极片水分检测仪使用方法和工作原理在锂离子电池的制造过程中，有很多东西是必须严格控制的，一是粉尘，二是金属颗粒，三是水分。
水分对锂离子电池影响巨大，主要会造成以下不良后果：1、电解液变质，使电池铆钉生锈电池注液的时候，必须要在小于1%湿度的环境下，并且注液后赶快封口，阻止电池内部和空气接触。
如果水分过高，电解液和水分反应，生成微量有害气体，对注液房环境有不良影响；这也会影响电解液本身的质量，使得电池性能不良；还会使电池铆钉生锈。
2、电池内部压力过大水分会和电解液中的一种成分反应，生成有害气体。
当水分足够多时，电池内部的压力就变大，从而引起电池受力变形。
如果是手机电池，就表现为鼓壳；如果是26650电池，就表现为高度超标。
如果是32xxx电池，那防爆阀就会开裂，电池也就报废了。
当内部压力再高的时候，电池就有危险了，爆裂使得电解液喷溅，电池碎片也容易伤人。
3、高内阻(High ACR)电池在使用的时候，内阻小，就能进行大电流放电，电池的功率也就很高；如果内阻大，就不能进行大电流放电，电池的功率也就比较低。
就比如手机电池，快没电的时候，可以收发短信，但不能打电话，一打电话就关机。
这是因为打电话的时候，需要的功率大于收发短信所需。
4、高自放电(HSD)自放电，是指电池在不使用的情况下，电量也会损耗。
当这个损耗在规定的情况下超过一定量之后，这只电池就被认为是高自放电，成为B品或报废电池。
HSD 很严重的时候，充满电的电池，过不了多久，电量就会损耗殆尽，甚至使的电池的电压变为0V。
任何情况下锂离子电池电压是不能低于2.0V的，如果电压低于2.0V，电池就会出现不可逆转的化学反应，就失去了循环充放电的能力，电池也就报废了。
对于客户（使用者）而言，自放电所引起的结果就是，手机今天充电，明天就没电，电动车今天骑来公司的时候，还是满电的，下班的时候，就已经没有电了，汽车停在停车场半个月，重新启动时没有电了。
这些，都是自放电电池在客户端的表现，它会让电池失去使用功能，而导致客户非常不满。
水分对锂离子电池制程能力及循环性能的影响
水分对锂离子电池制程能力及循环性能的影响王海波;宫璐;刘京;杨思文【摘要】By adjusting the process technique of lithium-ion battery,the poles with different moisture contents were obtained.The formation process and electrochemical cycle performance of the corresponding battery were studied.The results show that the moisture content has significant effect on the formation process and cycle performance of the batteries.The formation process and cycle performance of the batteries are less affected by moisture factor when the moisture content is less than 550 × 10-6,and when the moisture content is up to 700 × 10-6,the cycle performance of the batteries obviously falls which may lead to the nonuniformity of batteries.%通过调整锂离子电池制程工艺,制备了不同水分含量的电池极组,并对其全电池化成过程及电化学循环过程进行跟踪与测试.结果表明,不同水分含量对全电池的化成过程及循环性能有重要影响.当水分含量小于550 × 10-6时电池制程一致性及循环性能受水分因素影响较小,当电池水分含量大于700×10-6时电池循环性能发生明显衰减,产品一致性无法得到保证.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2018(042)004【总页数】3页(P479-481)【关键词】锂离子电池;水分;制程能力;循环性能【作者】王海波;宫璐;刘京;杨思文【作者单位】合肥国轩高科动力能源有限公司,安徽合肥230001;合肥国轩高科动力能源有限公司,安徽合肥230001;合肥国轩高科动力能源有限公司,安徽合肥230001;合肥国轩高科动力能源有限公司,安徽合肥230001【正文语种】中文【中图分类】TM912水分是锂离子电池生产过程中需要严格控制的关键指标，环境湿度较大、水性粘结剂的使用等因素都会导致极片制备过程中水分含量的增加。
水分对锂电池的影响
水分对锂电池的影响1.水分对制浆工艺的影响正极材料，导电剂在制浆前都要在200度左右烘烤2小时，以除去水分，NMP必须密封保存，否则的话水分会与加入的PVDF和NMP 形成凝胶，使粘度增大，活性材料团聚，对涂布产生影响。
2. 制好的浆料在存放时也要防止NMP吸水。
3. 在涂布和制片阶段也要控制水分，环境湿度在常温下（20度）控制在相对湿度为30%一下，否则正极极片吸水后很难在正空干燥箱中除去。
4. 注液对湿度的要求最高，水分会与电解液反应，导致电池内阻增大，容量降低。
例如：新神户电机公司专利（10-189009）中验证了这种对相对湿度的要求。
专利中比较了在不同含水量空气中制造电池的交流阻抗和循环寿命，详见下表。
含水量ppm 露点℃交流阻抗 150循环容量维持率%10 -60 100 90100 -42 115 80300 -32 157 7015000 14 261 30从表中可以看出，干燥气中含水量越小越好，但由此将带来干燥设备的投资增大，综合考虑，干燥气中含水量控制在100ppm以下，对应露点-42℃，对应25℃下的相对湿度为0.4%。
如干燥气中含水量控制在300ppm以下，对应露点-32℃，对应25℃下的相对湿度为1.2%。
因此注液房的湿度要控制在1.2%左右，比较合理。
建造一个500M2的干燥房，其标准可以达到露点-32℃，对应25℃下的相对湿度为1.2%，大约投资100万。
其主要除湿部件，转轮马达等采用进口配件。
是一家集生产、销售、服务为一体的制造企业。
公司引进日本技术，研制、生产除湿机、工业除湿机、茶叶除湿机、转轮除湿机（湿度可低于1%）、加湿机、工业加湿机、湿膜加湿机、超声波加湿机、恒温恒湿机、塑料干燥机、NMP 回收设备、恒温恒湿房工程、除湿房工程（湿度可快速低至15%）的设计、安装。
材料中铁单质对锂电池的影响生产锂电池有缺陷，锂电池安全问题在最近引发了人们的担心。
有问题的电池使用时过热，某些情况下会突然燃烧。
水分对磷酸铁锂的影响
参考文献水分对磷酸铁锂的影响深圳市博德能科技有限公司许兰兰译金旭东校摘要：为了研究水对碳包覆LiFePO4的影响，我们进行了化学分析，结构分析（X射线衍射分析，扫描电镜，透射电镜），光谱分析（红外光谱，拉曼光谱）和磁测量分析。
将磷酸铁锂浸泡在水中，部分样品会漂浮在水面，而大部分会沉降。
我们对漂浮部分和沉降的部分都进行了分析，发现漂浮的部分与沉降部分的区别只是碳含量不同。
磷酸铁锂浸泡在水中，几分钟内无碳包覆的颗粒会与水迅速反应，但是无论是水热反应还是固相反应合成法生产的磷酸铁锂，碳包覆层都不能阻止水分的渗透，渗透了水的碳层就不能保护内层的LiFePO4，但水分子对LiFePO4的化学侵蚀仅限于粒子表层（几纳米厚）。
如果磷酸铁锂颗粒仅仅是接触到潮湿的空气，碳包覆层对粒子的保护则更有效。
在这种情况下，Li有亲水性，在一段时间内（几周）磷酸铁锂接触潮湿的空气后表层锂也会与水发生锂化反应；但是如果将该吸水的样品干燥后，其电化学性能可以恢复。
1. 介绍LiFePO4作为锂电池正极材料10年前就有报道[1] 。
由于该材料的电导率低，曾引起广泛的研究和讨论[2] 。
将LiFePO4外包覆一层碳就能[ 3-5 ]解决电导率的问题，现在LiFePO4电池已经商品化了，该材料和含钴化合物相比有很多的优点[1,4,5] ，如环保，安全等。
过去，不含杂质的LiFePO4妨碍了磷酸铁锂电化学性能的发挥，但是现在通过掺杂技术大规模生产的磷酸铁锂，其容量已经越来越接近170Ah/kg.的理论容量值。
磷酸铁锂电池已经在全球得到了广泛的应用，但是还需要对其抗滥用的能力进行深入研究，抗滥用能力不够使电池需要采取昂贵的保护措施防止过充过放等。
LiFePO4有显著的热稳定性，但对其寿命特征还需要进一步的研究。
最近，空气对磷酸铁锂的影响已经有人研究过。
特别的，对暴露在空气中几个星期到一年的LiFePO4的伏安特性的衰减进行了检测。
不仅在烧结合成过程，而且在环境空气中的储存期引入的杂质都不可避免的要影响到磷酸铁锂电池的使用寿命和比容量[10] 。
锂电池原材料水分检验工作中选择什么仪器好 锂电池工作原理
锂电池原材料水分检验工作中选择什么仪器好锂电池工作原理锂电池与我们生活息息相关，扮演着不可或缺的角色。
比如我们每天不离手的移动电话以及笔记本电脑，家用电器等。
作为交通工具的飞机、混合动力车、电动车等对锂离子电池的需求也显著加添。
在锂离子电池的制造过程中，有很多东西是必需严格掌控的，一是粉尘，二是金属颗粒，三是水分。
二、水分对锂电池的影响及市场现状2.1水分会对锂离子电池造成哪些不良影响？紧要表现为电池容量小，放电时间变短，内阻增大，循环容量衰减，电池膨胀等现象，因此在锂离子电池的制作过程中，必需要严格掌控环境的湿度和正负极材料、隔膜、电解液的含水量。
2.2锂离子电池水分掌控方法检测现状？目前市场上水分含量测定的技术方法常用的是加热失重法和卡尔费休法，由于锂电池行业所测样品含水量极低，样品状态不同，如石墨，隔膜，电极，电解液等，化学卡尔费修方法耗材量大，试剂很难与样品产生化学反应，试剂对使用人员身体损害大，因此企业都会选用加热失重法水分测定仪10PPM精度来测试样品。
三、分析与方法3.1仪器CS—115电池专用款快速水分检测仪3.2技术参数及特点特点：●专业水份测定，从开始到结束供应快的速度●超大彩色触摸屏，光亮且易于阅览显示屏●先进的卤素环形灯技术是确保快速加热和温度掌控的关键，结束果在短的时间内发布●独特的测试物质，验证环形灯总体性能，适用快速加热并快速获得结果操作简单，只需轻触屏幕点击测试即可●坚固结构，适用于车间，试验室，野外等地测试●智能功能，实现有据可查的性能1.1微型打印机一台1.2电脑连接软件一套3.3锂离子电池水分测定原理CS—115电池原材料水分分析仪液晶触摸屏显示操作接受率的烘干加热器—高品质的环状灯管，对样品进行快速、均匀的加热，样品的水份持续不断的被烘干。
整个测量过程，仪器全自动的实时显示测量结果：样品重量、含水量、测定时间、加热温度等；应用了国际烘箱干燥法原理，测定结果与烘箱法水分测定具有良好的一致性，工作效率却远远高于烘箱法水分测定，一般样品只需要几分钟即可测量完毕，因此受到广阔用户的青睐与好评。
极片水分测试影响因素研究
极片水分测试影响因素研究陈西如;李俊霞;程文君【摘要】采用卡尔费休法对电芯水分进行测试,研究干燥温度、加热时间、取样量及取样环境对水分测试结果的影响.磷酸铁锂(Li FePO4)体系极片样品的水分含量随着干燥温度及加热时间的增大而增大,随取样环境露点值的减小而减小,取样量对水分值影响较小,但对测试结果的精度有较大影响.在干燥温度170 ～180℃、加热时间14 min、取样量1.2～1.5 g及环境露点温度低于-55℃的条件下测试,相对标准偏差(Sr)值为1.93％和2.14％,重复性较好.【期刊名称】《电池》【年(卷),期】2015(045)004【总页数】3页(P228-230)【关键词】锂离子电池;水分测试;卡尔费休法;磷酸铁锂(LiFePO4)【作者】陈西如;李俊霞;程文君【作者单位】中航锂电(洛阳)有限公司,河南洛阳471000;中航锂电(洛阳)有限公司,河南洛阳471000;中航锂电(洛阳)有限公司,河南洛阳471000【正文语种】中文【中图分类】TM912.9电芯水分含量是锂离子电池生产过程中重要的质量特性之一，对电池的使用寿命及性能有直接影响[1]。
在锂离子电池制备过程中，必须严格控制环境的湿度及电芯水分含量。
锂离子电池电芯水分测试，通常采用热失重称量法、萃取测试法等，但均存在测试精度不高、重复性差和操作繁琐等缺点。
卡尔费休法是水分测定的经典方法之一[2]，可对电池内部含有的痕量水分进行检测。
该方法将水分测试仪与卡式炉联用，可快速、准确地测试出电池干燥后电芯的含水量。
该方法的测试条件对结果影响较大，针对不同的测试样品，需选择制定与之适宜的测试条件。
本文作者分析了不同水分测试条件对测量结果的影响，评价采用卡尔费休水分测试仪测量电芯水分的适宜性，为准确测定干燥后电芯水分、制定合理测试条件提供理论支持。
1.1 样品制备以超纯水为溶剂，将磷酸铁锂(LiFePO4，台湾省产，M12型)、导电炭黑SP(瑞士产)和粘结剂LA132(成都产)按95.0∶2.5∶2.5的质量比配成浆料，再涂覆在20μm厚的铝箔(秦皇岛产，合金牌号1060)上，在50 ℃下烘烤3 min后，以约0.5 MPa的压力辊压成约170 μm厚的样片，并裁切成尺寸为270 mm×115 mm(约含3.2 g活性物质)。
论锂电池生产过程中关键因素之水分
论锂电池生产过程中关键因素之水分锂离子电池本身是一个复杂的体系，包含了正极材料、负极材料、隔膜、电解液、集流体、粘结剂、导电剂等，其中涉及的反应包括正负极的电化学反应、锂离子传导和电子传导，以及热量的扩散等。
锂电池的生产工艺流程较长，生产过程中涉及很多工序，每道工序都会对锂电池的产品性能产生影响。
其中，有几个关键因素是锂电池生产过程中必须严格控制的，这几个因素分别是粉尘、水分、毛刺、金属颗粒。
上期我们讲了四大关键控制因素之粉尘（论锂电池生产过程中关键因素之粉尘），本期我们讲一下水分对锂电池的影响及如何控制水分。
水分对电池的影响水分对锂离子电池来说，影响是巨大的，水分过量可能造成的后果有：电池鼓胀、高内阻、低容量、循环寿命降低、电池漏液等，而这些后果的主要原因就是水与电解液接触后发生的一系列反应：1.电池鼓胀水分会和电解液中的LiPF6反应，生成有害气体HF。
当水分足够多时，电池内部的压力就变大，从而引起电池受力变形。
当内部压力达到一定程度的时候，电池就有危险了，爆裂使得电解液喷溅，电池碎片也容易伤人。
2.高内阻整体来说，锂离子电池随着内部水分的增加，内阻呈上升的趋势。
水分对锂电池内阻的影响主要呈现两个阶段的变化，适量到过量。
（1）在电解液溶剂体系中，痕量的水能够形成以Li2CO3为主、稳定性好、均匀致密的SEI膜，其内阻较小。
（2）水分含量多于体系形成SEI膜的所需含量时，在SEI膜表面生成POF3和LiF沉淀，导致电池内阻增加。
3.低容量SEI膜的形成消耗部分锂离子，造成不可逆容量损失，单电子还原过程生成的烷基碳酸锂还可以与电解液中的痕量水发生反应：2ROCO2Li H2O →Li2CO3 CO2 2ROH当生成CO2后，在低电位下的负极表面，有新的化学反应发生：2CO2 2Li 2e →Li2CO3 COSEI膜形成后，当电池内部还有水分，就会损耗电解液的有效成分，损耗锂离子，使得锂离子在电池负极片发生不可逆转的化学反应。
磷酸铁锂吸湿规律及对电池性能的影响
磷酸铁锂吸湿规律：
1、磷酸铁锂电池在正常使用条件下，其内部水分会随时间逐渐增加。
这是因为空气中的水分会通过电解质的表界层向电池内部扩散而导致的。
2、当外界湿度变化时，磷酸铁锂电池也会有相应的变化。
如当外界大幅度升湿时（例如雾天或者海上航行），其水分含量也会随之增加。
但是当外界大幅度减少时（例如地中海航行或者开封存储条件下）,其水分含量也会随之减少。
3、随着水分含量的变化, 磷酸铁锂电池在不同日期上给它们进行此项抽氢处理 , 即对给它们施加一定压力,使它们能够将内部水分快速去出.
对于电池性能的影响:
1、过多的水分会降低电解质浓度耗竭速度加快,导致循环性能明显下降;
2、过多的水分也会降低此前储存好的单位容量(mAh)数值;
3、过多的氲化物(OH-)也有可能产生,该物質有可能引发副作用;
4、此外,随着内部
H2O/OH-/Li+三者之间相互作用耗竭速度加快,对于保证循环性能有一定影响.。
王林--水分对锂离子电池的影响及制程处置
水份对锂离子电池材料的影响—电解液
0
0.30%
0.50%
1
2
3
4
放置天数
0.70%
正
极
片
5
6
正极颗粒及浆料
提高制程产品周转速度措施
n 科学测算产线产能，以最大产能为限进行排 产，避免制程中产品大量堆积。
n 应用TOC约束理论，缓解或消除产线瓶颈， 平衡各工序产能或提高整体产能，降低在线 产品堆积，减少停工待料；
n 建立工序产品堆积报警机制，并针对问题持 续检讨；
水份对锂离子电池材料的影响—正极
☆正极材料在电解 液中具有溶解性， 而电解液与水反应 产生的氢氟酸能加 速正极材料的溶 解，特别是 LiMn2O3，常温下 LiMn2O3的溶解不 大，但高温下加速 水生产酸的反应， Mn的溶解量成倍增 加，导致循环容量 衰减过快，电池使 用寿命下降。
水份对锂离子电池材料的影响—负极
n 循环容量衰减快，电池使用寿命下降；
车间的水分来源
n 1、空气当中的水分
空气中的水分，一般用
相对湿度来衡量。在不
同温度和天气，有很大
的差别，在夏天的雨天 可以达到90%，冬天的 雪天则30%左右，在夏 天的晴天50%左右，冬 天的晴天则20%左右。
21℃
车间的水分来源
2、人体产生的水分
呼
人
出
体
注：压缩空气相对湿度一般3~10%或更大，高纯液氮水含量为6PPM《GB/T8980－1996》，纯氩气水量小于16PPM-《GB/T 4842-2006》
水分对锂离子电池性能的影响
水分对锂离子电池性能的影响
张芬丽;郭静;郑延辉;刘玉霞
【期刊名称】《河南化工》
【年(卷),期】2016(33)8
【摘要】主要考察了水分对锂离子电池首次放电容量、内阻和循环性能的影响.结果表明,电解液中合有少量水分时,电池的综合性能最好.随着电解液中水分含量的增加,电池的首次放电容量降低,电池的内阻增加,循环1000次容量衰减严重.
【总页数】3页(P30-32)
【作者】张芬丽;郭静;郑延辉;刘玉霞
【作者单位】新乡电池研究院有限公司,河南新乡453000;新乡电池研究院有限公司,河南新乡453000;新乡电池研究院有限公司,河南新乡453000;河南省化工研究所有限责任公司,河南郑州450052
【正文语种】中文
【中图分类】TM912.9
【相关文献】
1.电极水分对锂离子电池性能的影响 [J], 张海林;和祥运;李艳
2.水分对锂离子电池制程能力及循环性能的影响 [J], 王海波;宫璐;刘京;杨思文
3.水分对锂离子电池性能的影响研究 [J], 朱静;于申军;陈志奎;何显能;周永超;李贺
4.水分对锂离子电池性能的影响研究 [J], 朱静;于申军;陈志奎;何显能;周永超;李贺
5.水分对锂离子电池性能的影响 [J], 肖顺华;章明方
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水分对锂离子电池性能的影响研究
Ｃｙ ｌ Ｉｄ ｘ ｃｅ ｎ ｅ
Ｃ ｃｅＩｄ ｘ ｙ ｌ ｅ ｎ
Байду номын сангаас
（） 温 循 环 ａ室
（） ５℃ 循 环 ｂ４
图 １ 不同含水量电池常温及 ４ ５度 ， Ｃ循环性能 曲线 １
Ｆｉ ． Ｃｙ ｌｎｇ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｆＬＩ ｔ ｉ ｅ ｅ ｔｃ ｎｔｎ ｆｗａｅ ｇ１ ｃｉ ｅ ｆｒ ｎ ｅ ｏ Ｂ ｗｉ ｄｆ ｒ ｎ ｏ ｅ ｔｏ ｔ ｒ ｈ
电解 液 ， 电 池 的 水 分 质 量分 数 分 别 为 ００３７ 使 ． １ ％
（ ） ０ ０ ８２ （ ） ０ ０ １Ｏ （ ） ０ ０ ３５ （ ） ａ 、． １ ％ ｂ 、 ．２ ％ ｃ 、 ． ２ ％ ｄ 、
０ ０３４ （ ）０ ００Ｏ （） 下 同 ） 静 置 ４ 、 ．３ ％ ｅ 、．５ ％ ｆ （ ， ８ｈ 化
２ 结 果 与讨 论
２ １ 水分对 电池室温及 ４ ＝ ． ５ｃ 充放 电循环性能的影响 （ 图 １ 示分 别为不 同含水 量 电池 室温 、５℃循 所 ４
１ 实 验部 分
实验 电池尺 寸 为 ４ ４× ０ ｍ 标 称 容 量 为 ２Ｘ３ ５ ｍ，
环 性能 曲线．图 １ 显 示水分 低 于 ００ １０ ａ ．２ ％时 室温 ２０次 循 环 容 量 保 持 率 ９ ％ 以 上 ， 水 分 超 过 ０ ４ 当
华 南师 范大 学学报 （自然科 学版）
２０ ０ ９年 １ １月
Ｎ Ｖ ０９ Ｏ ．２ ０
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｓ ＯＵＴＨ ＣＨＩ ＮＡ ＮＯＲＭＡＬ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ｎ
第２ ８届 全 国化 学 与物 理 电源
（ Ａ ＵＲ ＣＥ Ｃ ＤＴＯ Ｎ Ｔ ＡＬＳ ＩＮ ＥＥ ＩＩＮ）
水分对锂离子电池的影响及制程应对
水分对锂离子电池的影响及制程应对案场各岗位服务流程销售大厅服务岗：1、销售大厅服务岗岗位职责：1)为来访客户提供全程的休息区域及饮品;2)保持销售区域台面整洁;3)及时补足销售大厅物资,如糖果或杂志等;4)收集客户意见、建议及现场问题点；2、销售大厅服务岗工作及服务流程阶段工作及服务流程班前阶段1）自检仪容仪表以饱满的精神面貌进入工作区域2）检查使用工具及销售大厅物资情况，异常情况及时登记并报告上级。
班中工作程序服务流程行为规范迎接指引递阅资料上饮品（糕点）添加茶水工作要求1）眼神关注客人，当客人距3米距离时，应主动跨出自己的位置迎宾，然后侯客迎询问客户送客户注意事项15度鞠躬微笑问候：“您好！欢迎光临！”2）在客人前方1-2米距离领位，指引请客人向休息区，在客人入座后问客人对座位是否满意：“您好！请问坐这儿可以吗？”得到同意后为客人拉椅入座“好的，请入座！”3）若客人无置业顾问陪同，可询问：请问您有专属的置业顾问吗？，为客人取阅项目资料，并礼貌的告知请客人稍等，置业顾问会很快过来介绍，同时请置业顾问关注该客人；4）问候的起始语应为“先生-小姐-女士早上好，这里是XX销售中心，这边请”5）问候时间段为8:30-11:30 早上好11:30-14:30 中午好 14:30-18:00下午好6）关注客人物品，如物品较多，则主动询问是否需要帮助（如拾到物品须两名人员在场方能打开，提示客人注意贵重物品）；7）在满座位的情况下，须先向客人致歉，在请其到沙盘区进行观摩稍作等待；阶段工作及服务流程班中工作程序工作要求注意事项饮料（糕点服务）1）在所有饮料（糕点）服务中必须使用托盘；2）所有饮料服务均已“对不起，打扰一下，请问您需要什么饮品”为起始；3）服务方向：从客人的右面服务；4）当客人的饮料杯中只剩三分之一时，必须询问客人是否需要再添一杯，在二次服务中特别注意瓶口绝对不可以与客人使用的杯子接触；5）在客人再次需要饮料时必须更换杯子；下班程序1）检查使用的工具及销售案场物资情况，异常情况及时记录并报告上级领导；2）填写物资领用申请表并整理客户意见；3）参加班后总结会；4）积极配合销售人员的接待工作，如果下班时间已经到，必须待客人离开后下班；1.3.3.3吧台服务岗1.3.3.3.1吧台服务岗岗位职责1）为来访的客人提供全程的休息及饮品服务；2）保持吧台区域的整洁；3)饮品使用的器皿必须消毒；4）及时补充吧台物资；5）收集客户意见、建议及问题点；1.3.3.3.2吧台服务岗工作及流程阶段工作及服务流程班前阶段1）自检仪容仪表以饱满的精神面貌进入工作区域2）检查使用工具及销售大厅物资情况，异常情况及时登记并报告上级。
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电极水分对磷酸铁锂电池性能的影响
摘要：通过库仑法水分测试仪标定不同水分含量的磷酸铁锂正极片，将其制备
成软包型锂离子电池。
对其电化学循环性能?倍率性能?交流阻抗进行了测试。
结
果表明不同水分含量极片制备的电池循环性能及倍率性能与电极水分含量有密切
关系。
关键词：电极水分；磷酸亚铁锂；软包电池；循环性能
引言：锂离子电池具有工作电压高、容量高、自放电小、循环寿命长、无记
忆效应以及无环境污染等显著优点。
是目前最具实用价值的移动电子设备电源及
电动汽车动力电池。
对于应用于电动汽车及大型储能装置中的大容量型动力锂离
子电池，限制其推广应用的主要因素是电池的循环性能安全性能和成本。
电池制
造过程中，电极水分控制对于电池的循环寿命和安全性有着重要影响。
1水分含量对磷酸铁锂材料性能的影响
磷酸铁锂材料颗粒，尺寸较小，比表面积较大，在制备过程中也会加入占比
不等的碳，使得其本身对水分含量非常敏感。
当暴露在水分含量较高的环境中时，磷酸铁锂材料会出现明显的析锂现象，而金属锂则会与空气中的水分以及二氧化
碳发生化学反应，生成LiOH和Li2CO3，降低材料活性，影响电性能。
如表1所示，参考一般电池工厂材料存储条件，通过实验的方法，对不同存储时长下的磷
酸铁锂材料表面力度，比表面等进行分析后发现，随着存储时间的增加，材料表
面碱性明显增强，水以及LiOH含量稳步增长。
表1不同存储时长下的物化指标
2水分对磷酸铁锂电池内阻的影响
根据一般工艺要求，磷酸铁锂电池内部水分必须控制在合理的范围内，过多
和过少都会对电池性能造成负面影响，最突出的表现就是电池内阻的增加。
当水分含量过低时（比如：极片过度干燥），极片掉粉现象会更加明显，在
组装过程中电池因短路造成的不合格率明显增加。
同时，由于极片涂层表面导电剂、活性材料、粘结剂之前缺少足够的连接，在电池进行预充激活时，电池内阻
会在短时间内呈现明显的上升趋势，直至超出允许范围。
由图1可知，电池内阻随着含水量的增加而明显增加。
电池预充时，由于多
余的水分与SEI发生反应，会在SEI膜表面生成POF3和LiF沉淀，导致电池内阻
增加。
同时，电池内部水分含量的增加，会导致隔膜水分含量超标，严重影响隔
膜的绝缘性和散热性，也会导致电池内阻增大，并且电池后期出现短路、胀气等
热失控现象的概率大大增加。
图1水分含量与电池内阻关系
3水分对电池放电容量的影响
由上文结论可以看出，随着磷酸铁锂材料水分的增加，材料表面碱性增加，
活性物质占比下降，由此带来的最接影响是使得电池初次放电容量随之而降低。
磷酸铁林材料表面金属锂的析出会直接影响SEI膜的构成，而多余的水分则会促
使电解液中的LiPF6分化成LiF和PFs。
也就是说，水分的增加会导致构造SEI膜
最关键的两个因素Li+和电解液有效含量的降低，会直接导致SEI的厚度、均匀性
等无法满足要求。
而水分不断的与SEI膜发生反应，而SEI膜不断的进行修复，消耗电解液，进而使得电池循环容量急速衰减。
4水分含量对电池厚度的影响
随着水分含量的增加，电池的厚度也在变大。
在SEI膜形成过程中会产生
CO2、CO等气体。
并且当水分过量时，多余的水会继续与电解液中的LiPF6反应
产生HF气体。
由图2可知，当电池内水分含量达到一定程度后，电池厚度与水
分含量几乎成正比。
图2水分含量与电池厚度关系
5对短路测试的影响
由于控制电板的差异以及用户对电池了解程度的差异，电池的滥用在实际使
用中不可避免，因此对于锂离子电池来说，电池的安全性不仅是在各种规范测试
下不发生冒烟、起火、漏液和爆炸现象，而且在用户滥用情况下也要避免因电池
出现上述问题而造成人身的伤害。
对于锂离子电池的安全保护通常采用在电池上
设置安全阀和热敏电阻，防止电池在外部短路、过充放等滥用下发生起火、爆炸
等事故。
对于各项滥用来说，短路为在运输、装配和客户使用中最容易发生的项目，当金属物体（如笔记本用蝴蝶夹或钥匙环）连接与电池外壁，就会造成意外
短路而导致温度升高，造成其他组件和外围材料的损坏，所以ＵＬ等均规定了短
路为必须检测的项目之一。
图３为不同水分含量电极所组装电池的短路测试数据，由图中，可看出电极的水分含量对电池的短路测试有较大的影响，电极Ａ的含水
量为标准内，其电池在短路测试过程中电池最高温度为８６．６℃，而含水量为
标准１．５倍电极Ｂ组装的电池在短路测试时的最高温度明显上升为９４．５℃，含水量为标准３倍的电极Ｃ组装的电池在短路测试时的温度最高，为１１４．７℃。
可见，含水量越低的电极，其电池在发生外部短路时的安全性能越好。
锂离子电池内部的放热现象是一种化学或电化学反应引发的热现象，如果锂离子
电池体系内的热生成速率大于热散失速率，那么体系内反应的温度就会不断上升，同时促进体系内部的活性物质的分解、活性物质和电解液的反应加剧，在缺少安
全阀或安全阀失效的情况下，电池会因温度急剧上升而产生起火爆炸。
对于短路
测试来说，电池体系内最高温度的高低一定程度上体现出其安全特性，最高温度
越低，其安全表现越好。
对于锂离子电池来说，由于水分的含量高低与电池内部
副反应发生程度有一定关系，因此除了外设的安全阀和热敏电阻安全部件外，控
制电池的含水量也能提高电池的安全表现。
具体如图3所示。
图３不同水分含量电极组装电池的短路测试
6对电池存储的影响
锂离子电池内部是个较为复杂的化学体系，除了锂离子脱嵌时发生的氧化还
原反应外，还存在大量的副反应，如电解液分解、活性物质溶解、锂沉积等。
而
电极内含水量的多少均会影响上述反应过程，经一定的时间累积到一定程度时，
电池会发生较为明显的变化，从而直接在电池的电化学特性得到体现。
电池内阻
是指正负两端之间的电阻，是集流体、电极活性物质、隔膜、电解液、导电柄、
端子的电阻之和。
对于锂离子电池来说，内阻越小，电池放电时所占用电压越小，越能输出更多的能量。
但对于长期存储的电池来说，电阻往往会随着存储时间的
增加而升高。
超过一定的电阻会引起电池内部超过基准从而报废或降级，因而需
关注电池长期存贮过程中的电阻变化。
结语：水分作为影响锂电池生产过程当中最需要严格控制的关键因素，无论
是过多还是过少都会对锂电池的各项性能造成直观的负面影响。
其不单单是对磷
酸铁锂材料本身，还是对正负极材料，集流体，隔膜等，都会存在较大的影响，
在降低电池充放电性能的同时，也会降低其循环性能，安全性，结构稳定性等。
而针对不同的材料体系，如何精准量化电池生产制造各阶段的水分控制指标，来
确保电池最终性能合格，需要从材料测试、电池测试层面同时深入研究。
参考文献：
[1]锰酸锂电池中水分及产气的研究[J].吴宁宁，安富强，杨道均，赖林.电源技术.2014（01）
[2]电极水分对锂离子电池性能的影响[J].张海林，和祥运，李艳.电池工
业.2013（Z1）
[3]LiFePO4在极端水浸泡条件下的特性研究[J].徐丹，高珊，郑卫东，程亮亮，冯琳，水淼，舒杰.电池工业.2012（03）
[4]车用动力电池系统的关键技术与学科前沿[J].张剑波，卢兰光，李哲.汽车安全与节能学报.2012（02）
[5]球形磷酸铁锂正极材料制备中试研究[J].孙学磊，戴永年，姚耀春.中国有色金属学报.2011（01）。