环境湿度对锂电池高镍正极材料的影响
高镍三元锂离子电池高温存储性能衰退机理
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高镍三元锂离子电池高温存储性能衰退机理王嗣慧;徐中领;杜锐;孟焕平;刘永;柳娜;梁成都【摘要】随着动力电池市场对长续航里程需求的不断提升,高能量密度的高镍三元材料已逐渐成为动力电池正极材料的开发热点之一.动力电池使用寿命一般要求10年以上,考虑到产品开发的时效性,目前一般采用加速寿命试验的方法来评估动力电池的长期使用寿命.本工作以共沉淀-高温烧结法自主合成的高镍NCM811材料为研究体系,将NCM811/石墨软包电池在60℃满充条件下进行存储实验,电池的高温存储寿命约为180天;采用XRD、SEM、ICP-AES、XPS和HRTEM等方法对存储前(BOL)和存储后(EOL)的极片进行表征,研究结果表明高镍材料电池高温存储失效主要与以下因素有关:存储后高镍三元材料表面副产物累积,材料表面岩盐相增加,导致电池阻抗增加;溶出的过渡金属元素在负极石墨上沉积,破坏负极表面的SEI,从而加速了活性锂的消耗.对材料进行有效的表面包覆或体相掺杂是改善高镍三元材料高温存储性能的关键.【期刊名称】《储能科学与技术》【年(卷),期】2017(006)004【总页数】6页(P770-775)【关键词】高镍材料;高温存储;衰退机理【作者】王嗣慧;徐中领;杜锐;孟焕平;刘永;柳娜;梁成都【作者单位】宁德时代新能源科技股份有限公司,福建宁德352106;宁德时代新能源科技股份有限公司,福建宁德352106;宁德时代新能源科技股份有限公司,福建宁德352106;宁德时代新能源科技股份有限公司,福建宁德352106;宁德时代新能源科技股份有限公司,福建宁德352106;宁德时代新能源科技股份有限公司,福建宁德352106;宁德时代新能源科技股份有限公司,福建宁德352106【正文语种】中文【中图分类】TM911自商用锂离子电池问世以来,锂离子电池产业迅速发展,目前已广泛应用于3C电子产品应用领域。
近年来由于环境污染和化石燃料资源日渐匮乏问题突出,以绿色能源取代日益枯竭的化石能源成为各国新能源开发方向。
锂电池存储湿度要求
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锂电池存储湿度要求
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1. 嘿,你知道锂电池存储湿度可不能随便哇!就像人的皮肤需要适宜的环境一样,锂电池也得在合适的湿度里呆着,太湿或太干都不行!比如说,在潮湿的地下室放锂电池,那可就糟糕啦,电池没准就出问题喽!
2. 哇塞,锂电池存储湿度要求很重要的呀!这就好比鱼得在合适的水里才能快活,湿度不合适,锂电池就不开心啦!你想想,把锂电池放在湿度超高的地方,那不等于让它泡在水里嘛!
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碳酸锂临界湿度
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关于碳酸锂本身的临界湿度,目前并没有直接的公开资料显示碳酸锂存在一个特定的临界湿度值。
碳酸锂是一种无机化合物,常温下呈白色粉末状,不易吸湿,对湿度的敏感性相对较小,尤其相比于某些有机化合物或金属材料。
但是,在锂离子电池制造和使用过程中,其所使用的正极材料,比如高镍正极材料,确实对湿度有一定的敏感性。
高镍材料在高湿度环境中容易吸湿并与空气中的水分发生副反应,从而影响电池性能和安全性。
在这种情况下,虽然不是直接针对碳酸锂本身,但在锂离子电池生产的洁净室环境和储存运输环节,都需要严格控制湿度,防止正极材料吸湿,以保证电池的生产质量和使用寿命。
至于金属材料,存在一个临界相对湿度的概念,指的是在这一湿度条件下,金属开始出现明显的腐蚀现象。
不过,这与碳酸锂作为电池材料的性质不同,所以不能混淆。
水分对锂离子电池的影响和电池材料水分检测仪的应用意义
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水分对锂离子电池的影响和电池材料水分检测仪的应用意义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。
一、水分对锂离子电池影响巨大如果水分过高,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,还会使电池柳钉生锈。
水分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;当内部压力在高的时候,电池就有危险了,爆裂使得电解液喷溅,电池碎片也很容易伤人。
电池内部水分过高;损耗了电解液的有效成分,也损耗了锂离子,使得锂离子在电池负极片发生不可逆转的化学反应。
消耗了锂离子,电池的能量就减少了。
用26650电池给电钻供电,充满电后本来可以使用1小时,因为电池内部有水分,就只能使用50分钟了。
当电池内部的水分多的时候,电池内部的电解液和水反应,其产物将是气体和氢氟酸(氢氟酸是一种腐蚀性很强的酸,它可以使电池内部的金属零件腐蚀,进而使电池最终漏液。
如果电池漏液,电池的性能将急速下降,而且电解液还会对使用者的机器进行腐蚀,终而引起更加危险的失效。
二、电池中的水分来源哪里?对于电池中的水分,它的来源就主要来之于材料,当然也涉及环境。
正极片:正极片如果使用的是纳米材料,这种纳米材料具有很强的吸水性,很容易周围的空气中吸收水分。
负极片:负极片比正极片来说,吸水性相对低一点,当然,在没有控制湿度的环境下,其从环境空气中吸水数量也是相当乐观的。
隔膜纸:隔膜纸也是一种多孔性的塑料薄膜,其吸水性也是很大的。
电解液:电解液是一种非常怕水的物质,它也是非常容易吸水,他它会和水进行反应,直至所有的电解液物质反映完成,也就是说,它喝水的能力是永无止境,直到自己死掉。
其他金属零件:虽然金属零件本身对水分的吸收有限,但是,金属零件对水分却很怕,因为水分的存在会使其生锈或者腐蚀。
电池堆中湿度对性能的影响研究
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电池堆中湿度对性能的影响研究下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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浅谈锂离子电池高镍三元正极材料
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浅谈锂离子电池高镍三元正极材料摘要:本文主要对锂离子电池高镍三元正极材料进一步分析了解。
锂离子电池的飞速发展、新能源汽车的工业化趋势,带动了高能量密度、安全性高且成本低廉的电极材料的研发。
在正极材料中,高镍三元材料由于具有这一系列的优点而得到了广泛的关注。
关键词:锂离子电池;高镍;三元正极材料引言:随着经济社会的快速发展,人类对于能源的需求不断增加,传统化石能源也随着时间的推移而逐渐耗尽。
传统化石能源在使用过程中对环境的影响越来越不可忽视,全球气温变暖,空气质量的下降很大程度上都与化石能源的燃烧有关。
因此,开发新型的清洁可再生能源具有十分重要的意义。
化学电源作为一种储能转换装置,在目前人们的日常生活中起着至关重要的作用。
锂离子电池由于其高能量密度,高功率密度,环境友好性而得到了广泛的研究。
锂离子电池也已被广泛的应用在交通运输、储能转换、医疗设施与航空航天等多个领域。
一、锂离子电池的概述锂离子电池是一种二次电池(充电电池),它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。
在充放电过程中,Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。
锂离子电池是一种浓差电池,其正极和负极可进行锂离子可逆的脱出和嵌入,正极通常是高电位锂和过渡金属的氧化物,负极通常是低电位嵌锂化合物。
锂离子电池以碳素材料为负极,以含锂的化合物作正极,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。
锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。
锂离子电池的充放电过程,就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。
在锂离子的嵌入和脱嵌过程中,同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌。
在充放电过程中,锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插,被形象地称为“摇椅电池”。
二、三元正极材料的概述到目前为止最先进的可充电电池就是锂离子电池,1991年索尼集团把锂电池技术推向了世界,一直以来电池材料的不断进步成为推动锂电池技术向前发展的动力之一,先进的电极材料成为了锂电池更新换代的关键技术。
低温湿气环境下锂离子电池性能分析
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低温湿气环境下锂离子电池性能分析第一章:介绍锂离子电池是当前广泛使用的电池类型之一,其优点包括能量密度高、无记忆效应、使用寿命长等。
然而,由于锂离子电池的性能受到环境因素的影响较大,低温湿气环境下锂离子电池的性能状况需要进行分析与探讨。
第二章:低温湿气环境对锂离子电池性能的影响低温湿气环境下,锂离子电池的电化学性能受到很大影响。
其主要体现在以下几个方面:1. 电池内阻增加。
低温环境下,电池内部电解质的导电率降低,同时阳极、阴极材料的活性也会下降,导致电池内阻增加,提高了电池的电压降、功率密度下降等问题。
2. 能量密度降低。
低温下,锂离子电池内的化学反应速率减慢,以至于铁锂电池放电容量只有室温的一半。
此外,在湿气环境中,极端情况下甚至可能会有电解质液化导致电池内部短路,降低了锂离子电池的性能。
3. 循环寿命下降。
低温湿气环境下,锂离子电池内部的材料会失去一定的活性,从而影响充放电循环的有效性。
同时,温度过低时,电解质中锂离子的扩散速率大大下降,导致电池充放电循环的速率降低,从而导致循环寿命下降。
第三章:应对低温湿气环境的措施为了提高锂离子电池在低温湿气环境下的使用效果,需要采取一些措施来加强管控。
主要措施如下:1. 精细化温控管理。
在低温湿气环境下使用锂离子电池时,可以采用精细化温控管理的方法,保证锂离子电池在合适的温度范围内工作。
这不仅可以缓解电池内部阻抗增大的问题,还能够减少电池内动力学过程的速率下降导致的性能降低。
2. 优化电解液配方。
对于在低温高湿环境条件下使用的锂离子电池,改善电解液配方,选择合适的添加剂能够缓解因为环境湿度的增大使电解液泄露或蒸发导致的性能损失。
3. 增强电极材料活性。
针对锂离子电池在低温湿气环境下对于电极材料活性下降的问题,可以通过材料特性优化、设计合理的电极结构来增强其活性,并且能够通过浸泡电极前材料的方法来提高其性能。
第四章:结论在低温湿气环境下,锂离子电芯的性能会受到很大的影响,主要表现在内阻增加、能量密度降低和循环寿命下降。
水分对锂电池的影响
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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。
锂电池生产除湿与防潮
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锂电池生产除湿与防潮导读:锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高,转轮除湿机在锂电池除湿方面有无法比拟的优越性。
锂电池行业除湿的重要性:1、锂金属对水气及氧气具有极高的氧化性,锂会和水蒸气反应形成氢氧化锂和氢气,并散发热量。
致使暴露在潮湿环境下的金属锂电池质量和性能下降并且缩短和降低贮藏寿命。
锂电池由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。
锂、钸与其它高能量的金属,当大气中的水气使其腐蚀后,会起火而造成危害。
2、锂电池生产过程中封口、注液工序对车间内空气中的水分极其敏感,一旦房间内空气中水分含量过高被电池吸收,会造成电池鼓胀、漏液等诸多问题,因此对锂电池的生产环境湿度控制是非常重要的环节。
目前的生产制造过程中,锂离子电池制造商的生产车间受控环境通常的露点要求为-35℃~ -40℃范围内。
然而有大量的工作人员在电池生产线上,他们散发出的湿气必须及时的用干燥气体予以去除,因此我们需要用精确控制在-50℃~ -60℃露点的气体对生产区域进行连续吹扫。
解决方案:1、锂电池生产环境的湿度通常为-35~-40℃露点温度。
针对锂电池特殊的生产工艺要求,我们设计了湿腾超低露点转轮除湿机,为该领域提供高品质干燥空气。
2、湿腾超低露点转轮除湿机,系统采用硅胶和分子筛符合型除湿机芯,对低湿空气进行深度除湿可达-60℃极端工况。
3、为适应节能政策,湿腾超低露点转轮除湿机系统选用了新型节能控制技术,比同类产品节能30%以上,为用户创造了极大的经济效益。
了解更多产品请登录:湿腾电器官网。
温度对锂电池极片的影响
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温度对锂电池极片的影响锂离子电池性能受到众多因素的影响,不仅仅包括电池设计、原材料、工艺水平、设备精度等方面,还包括生产环境因素,比如温度、粉尘和水分。
即使少量的杂质也会对锂离子电池的循环稳定性和安全性造成不利影响;水分的控制也非常关键,微量水分就会愈电解液发生反应,产生不利影响,商业化锂离子电池在环境水分严格控制的大型干燥间内生产,所有部件在电池组装前都要进行干燥。
而温度对电池的影响也是多方面,多工艺过程的。
因此,我们必须高度重视生产过程,并严格控制质量。
锂电池的生产包括极片制造工艺、电池组装工艺以及最后的注液、预充、化成、老化等。
锂离子电池工艺过程传统的商业化锂离子电池极片工艺过程为:活性物质,粘结剂和导电剂等混合制备成浆料,然后涂敷在铜或铝集流体两面,经干燥后去除溶剂形成干燥极片,极片颗粒涂层经过压实致密化,再裁切或分条。
然后正负极极片和隔膜组装成电池的电芯,封装后注入电解液,经过充放电激活,最后形成产品。
具体的电池工艺流程如图1所示。
电池生产工艺流程提高温度抑制浆料沉降在锂离子电池浆料中,活性物质、导电剂分散悬浮在溶解了有机物粘结剂的溶剂中,悬浮颗粒受到布朗力、浮力和本身重力作用。
悬浮在流体中的微粒表现出无规则运动,这种微粒的运动称之为布朗运动。
液体分子不停地做无规则的运动,不断地随机撞击悬浮微粒。
因此,布朗运动是大量分子做无规则运动对悬浮的固体微粒各个方向撞击作用的不均衡性造成的,所以布朗运动是大量液体分子集体行为的结果。
悬浮颗粒受到布朗力F B作用,表达式如下式所示,其中k B是布朗常量,1.381×10−23J/K ;r是悬浮颗粒半径,m;T abs是绝对温度,K。
颗粒越小,颗粒的表面积越小,同一瞬间,撞击颗粒的液体分子数越少,据统计规律,少量分子同时作用于小颗粒时,它们的合力是不可能平衡的。
而且,同一瞬间撞击的分子数越少,其合力越不平衡,又颗粒越小,其质量越小,因而颗粒的加速度越大,运动状态越容易改变,故颗粒越小,布朗运动越明显。
王林--水分对锂离子电池的影响及制程处置
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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》
正极材料涂布后干燥温度设置
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正极材料涂布后干燥温度设置
正极材料涂布后干燥温度设置,具体如下:
1.温度。
一般在80℃-120℃之间,具体温度取决于材料的热稳定性和干燥速度要求。
2.湿度。
一般控制在20%-40%之间,过高的湿度可能导致干燥不彻底,过低的湿度可能导致材料失水过多。
3.时间。
一般需要根据材料的厚度和含水量等因素来确定,一般在几个小时到十几个小时之间。
4.空气流量。
一般需要控制在一定范围内,过小的空气流量会导致干燥不彻底,过大的空气流量可能会损害材料的质量。
正极浆料干燥过程中需要避免过度烘干和过高温度等情况,以免影响材料的电化学性能。
吨锂离子电池高镍三元正极材料)环境影响报告书
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吨锂离子电池高镍三元正极材料)环境影响报告书一、引言随着电动车的快速发展,对于高能量密度、高功率和长寿命的锂离子电池需求日益增长。
高镍三元正极材料被认为是满足这些需求的理想选择,然而其生产和应用过程中也会带来一系列环境问题。
本报告旨在分析高镍三元正极材料的环境影响,并提出相关的解决方案。
二、高镍三元正极材料的制备高镍三元正极材料的制备主要涉及镍盐的提取、材料粉碎、混合和烧结等过程。
这些过程中存在着一定的环境影响:1.镍盐提取:镍盐的提取过程需要消耗大量的能源,同时还会产生大量的废水和废气。
这些废水废气中可能含有重金属等有害物质,需要进行有效的处理和排放。
2.材料粉碎:高镍三元正极材料需要经过粉碎处理,以获得所需颗粒的尺寸。
然而,粉碎过程会产生粉尘,其中可能含有镍、锰等有毒物质。
必须采取相应的防尘措施,以避免对工人和环境的影响。
3.混合和烧结:材料混合和烧结过程需要高温条件,而高温条件下可能会产生有害气体,如二氧化硫等。
同时,烧结过程中也会消耗大量的能源。
因此,必须加强对烧结工艺的优化和燃料的节约使用。
三、高镍三元正极材料的应用高镍三元正极材料的应用主要体现在锂离子电池中。
然而,其应用过程也存在一些环境问题:2.废弃电池处理:高镍三元正极材料的应用意味着会产生大量的废旧电池。
这些废旧电池中含有有害物质,如镍、锰和有机电解液等。
因此,废弃电池的处理和回收工作尤为重要,以避免对环境造成污染。
四、解决方案和建议1.加强制备过程的环境监控和治理,采用清洁生产技术,减少能耗和废物排放。
2.完善废水和废气处理系统,采用有效的处理技术,以确保排放标准符合环保要求。
3.推动制备过程中的废物回收和再利用,降低对资源的依赖程度。
4.提倡废旧电池回收,建立健全的回收体系,正确处理和安全处置废旧电池。
5.推动锂离子电池的循环经济发展,加强科技创新,提高电池能量密度和循环寿命,减少资源消耗和废弃物产生。
充分认识高镍三元正极材料制备和应用过程中的环境影响,采取相应的解决方案和措施,能够减少其对环境的不良影响,推动绿色能源的可持续发展。
高镍三元正极片放置后残碱质量分数变化研究
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高镍三元正极片放置后残碱质量分数变化研究作者:张立君陈慧龙段恒志来源:《当代化工》2020年第10期摘要:电池生产中,正极片切片后会进行一段时间的放置,测量正极片的含水量难以直接确定用于制作电池正极片是否变质。
通过正极片放置在不同的湿度环境中,研究正极片的残碱量与电池循环保持率的关系。
结果表明:正极片暴露在潮湿环境中,正极片中氢氧化锂随着时间的增加而减少,而碳酸锂质量分数随着时间增加而升高,导致以正极片制作的电池循环性能逐渐变差。
关键词:高镍三元正极材料;正极片;残碱量;锂离子电池中图分类号:TQ016 文献标识码: A 文章编号: 1671-0460(2020)10-2226-04Abstract: In battery production, the positive electrode plates are always placed for a period of time, measuring the water content of the positive electrode tablets cannot directly determine whether the positive electrode plates used in the production of batteries have deteriorated. In this paper, the relationship between the amount of residual alkali content and the cycle retention rate of the battery was studied by placing the positive electrode plates in different humidity environments. The results showed that, whenthe positive electrode plates were in the humid environment, the lithiumhydroxide in the positive electrode decreased with the increase of time, while the lithium carbonate content increased with the increase of time, resulting in the gradual deterioration of the cycle performance of battery made of the positive electrode.Key words: High nickel ternary cathode material; Positive plates; Alkali residue; Lithium-ion batteries隨着近几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。
锂电池厂温湿度控制

锂电池厂温湿度控制摘要:锂电池厂是锂电池制造行业中较重要的生产车间,在生产过程中温度、湿度都是影响锂电池质量的重要因素。
所以温湿度控制对锂电池生产至关重要。
首先要对电池表面温度进行控制,使其达到适合的温度及湿度。
在生产过程中可以根据实际需求来调整温湿度要求。
其次要根据具体环境来调节室内温度和湿度。
湿度控制就是在设备和厂房内安装温湿度传感器,通过温湿度控制器对整个厂房进行温度、湿度监控。
根据不同季节湿度大小来调整。
那么为什么要对锂电池厂进行温湿度控制呢?因为锂电池采用正极与负极材料直接接触。
这是锂电池厂中至关重要的环节。
如果在这一环节控制不好或者是长时间不能达到要求时,会导致电池出现爆裂等问题,甚至造成人员出现生命危险。
所以要通过温湿度的控制来保证锂电池在生产过程中能够达到理想的性能要求。
关键词:锂电池;温湿度;厂房检测前言在温度和湿度控制中往往会出现误差,因此在使用锂电池厂温湿度控制系统时,需要考虑温湿度控制的精度、系统的稳定性。
温度控制:温度误差过大容易引起电池损坏、锂电池短路和失效等。
因此通过对锂电池温度湿度控制是非常重要的。
1、进行温湿度控制,注重生产环境温湿度指标。
图 1 锂离子电池厂在对设备进行温湿度控制的时候,要选择具有较高稳定性的温湿度控制器。
因为控制器不仅能够监控整个厂房的温度和室内湿度,还能智能调节出空气中的相对湿度,从而达到降低生产环境中的温湿度要求。
另外,对于温湿度控制也可以根据不同季节来调节。
但是一般情况下,在寒冷或者天气比较潮湿时才会用加湿器来实现加湿功能。
但是这也需要考虑实际使用中应该怎么调整温度及湿度呢?因为如果长时间这样也不利于温度及湿度控制,因为湿度控制太高时也会影响电池性能的正常保证:电池工作一段时间后就会开始老化。
所以要求要保证各个车间有适宜的湿度以及温度条件。
所以这些温湿度需要进行检测和控制。
这样才能使生产过程更加顺畅舒适。
但是对于很多用户来说还是比较困难做到对于生产环境进行管理比较麻烦。
锂电池生产过程中湿度控制的范围和控制方法

锂电池生产过程中湿度控制的范围和控制方法锂电池生产过程中湿度控制的范围和控制方法如果锂电池生产环境的湿度大了,电池的湿度就会大,充电后水份会分解,电池内压就大,同时在注电解液的过程中,电解液中含有LiPF6,遇到水分时会产生氟化氢(HF)形成气体,造成鼓壳、影响厚度、SEI膜形成不完整等等问题。
通常情况下,锂电池生产干燥房的温度一般控制在20-25°C ,湿度1% 以下,几近绝对干燥的湿度环境就是为了保证锂电池的生产质量。
由于湿度过低,相对湿度的变化已不能准确的表达湿度的波动,这时候通常用露点温度值的变化来反映湿度的波动,锂电池干燥房中露点温度应< -40°C <>在电池生产过程中,手操箱和干燥房的露点温度值的变化直接取决于干燥设备的是否正常运行。
目前,能保证如此低湿度的唯一成熟手段便是转轮除湿。
自上世纪70年代浙江造纸研究所成功研发台氯化锂除湿转轮至今,转轮除湿技术已在中国成长3()余年,但遗憾的是氢化锂转轮吸湿无论在性能、寿命、强度等方面表现都不尽人意,目前已被淘汰。
尽管如此,转轮除湿技术已被国内企业接受和拿握,并取得了长足的发展。
在核心部件一一除湿转轮采用进口的基础上,已完全能够胜任锂电池生产过程中所要求的低露点和超低露点湿度控制。
在除湿设备的选用上,面对外资企业高昂的价格,包括比亚迪、双一力等在内的众多行业巨头已都开始接受并认可民族企业,一大批国产设备在锂电池生产中的良好表现无疑也是最好的证明和回报。
无锡博靓特空气处理设备有限公司(原胡竦除湿设备密封件厂)是国内资历最老的转轮除湿设备生产厂家之一,集近30年的技术经验和众多锂电池干燥房的工程实例,可制造髙达-8()°C的超低露点温度,为生产髙效高质锂电池产品保驾护航。
锂电池干燥间专用低露点除湿机组选型注意事项:1•干燥间要密封良好,并维持正压;2•新风需要经一级表冷降温预处理,与回风混合后再经过二级表冷降温后经过硅胶/分于筛复合转轮后,最终经过三级表冷降温处理后送入干燥间内;3 •机组内部为正压送风;4•湿负荷的计算最终决定送风量的大小。
聚合物电池湿度稳定性分析
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聚合物电池湿度稳定性分析聚合物电池湿度稳定性分析聚合物电池是一种新型的高性能电池,具有较高能量密度、良好的循环寿命和环保等优势。
然而,湿度对聚合物电池的稳定性具有重要影响。
因此,我们需要对聚合物电池的湿度稳定性进行分析。
首先,我们需要了解聚合物电池的结构。
聚合物电池由正负极材料、电解液和隔膜组成。
正极材料通常使用锂离子导电的聚合物,而负极材料则使用碳材料或金属锂。
电解液主要是聚合物溶液,用于导电和离子传输。
隔膜则用于隔离正负极,防止短路和过热。
接下来,我们需要分析湿度对聚合物电池的影响。
湿度可以影响聚合物电池的电化学性能和结构稳定性。
首先,湿度会影响电解液的导电性能。
正常情况下,电解液中的溶质和溶剂会形成离子,以促进离子传输。
然而,湿度过高会导致电解液中水分增加,从而降低离子传输的效率,影响聚合物电池的性能。
其次,湿度还会引起聚合物电池中的结构变化。
在高湿度环境中,聚合物电池内的聚合物会吸湿膨胀,导致电池内部的应力增大。
这可能导致电极材料的脱层、隔膜的破裂以及电池的容量衰减。
此外,湿度还可能引发电池内部的腐蚀反应,导致电极材料的劣化和电池性能的下降。
为了提高聚合物电池的湿度稳定性,我们可以采取以下措施。
首先,选择合适的聚合物材料和电解液。
优良的聚合物材料应具有较低的吸湿性和良好的稳定性,以减少湿度对电池性能的影响。
其次,合理设计电池结构,确保电池内部的结构稳定性。
例如,采用高强度和耐湿的隔膜材料,防止湿度引起的隔膜破裂和电池短路。
此外,定期检测和维护聚合物电池的湿度稳定性也是至关重要的。
通过监测电池内部的湿度和温度变化,可以及时发现湿度问题并采取相应的措施。
此外,保持电池的干燥环境和适当的温度也是维护湿度稳定性的重要因素。
综上所述,湿度对聚合物电池的稳定性具有重要影响。
因此,在聚合物电池的设计、选择材料和维护过程中,都需要考虑湿度稳定性。
只有通过科学合理的措施,才能保证聚合物电池在高湿度环境下的稳定运行,实现更好的性能和寿命。
环境湿度对锂电池高镍正极材料的影响
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环境湿度对锂电池高镍正极材料的影响指出在国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项的支持下,宁德时代、天津力神、国轩高科等几只团队,已经基本实现了300瓦时/公斤动力电池的研发,具体考核指标为:电池单体能量密度≥300Wh/kg,循环寿命≥1500次,成本≤0.8元/Wh,安全性等达到国标要求。
这三个团队目前基本上采用的技术路线大同小异,均为正极高镍三元,负极是硅碳。
高镍正极配硅碳负极已经被行业内公认为高比能量锂离子动力电池的技术路线。
而高镍正极面临很多问题,其中原材料的保存、电池生产环境要求高是巨大的挑战。
本文简单总结下环境因素,特别是湿度对高镍正极材料特性的影响,理解错误之处请大家批评指正。
对于镍基材料,颗粒表面会发生自发反应,Ni3+转变为Ni2+,释放O2-,当镍含量高的材料(NMC622、NMC811、NCA 等)暴露在空气中时,更容易吸收空气中的二氧化碳和水,发生如下反应:这样在颗粒表面形成Li2CO3和LiOH层,材料中Ni比例高,PH值也越高,而Li2CO3和LiOH消耗了材料中的Li,又不具备电化学活性,因此会造成容量衰减,而且颗粒表面致密的Li2CO3层阻碍Li的扩散,影响电池性能。
LiOH也会与PVDF和LiPF6反应,对电池工艺和性能产生不利影响。
材料与空气的反应会在原材料保存、电极制备、极片存储等整个过程进行,因此,对于高镍材料,从原材料到整个电池生产过程都需要严格的环境控制,特别是水分控制。
如果水分与材料已经发生了反应,通过常规的干燥过程根本无法再次去除水分的影响,电极浆料的制备、极片制造等环节都需要在干燥环境内进行,一般地,高镍正极电池的生产过程都需要露点-30℃环境。
如果高镍正极材料颗粒表面吸收空气中的水分,反应产生了LiOH,这就会对极片制造工艺过程产生严重的影响。
在高镍正极浆料制备过程中,PVDF溶解于NMP中,材料表面的碱性基团会攻击相邻的C-F、C-H键,PVDF很容易发生双分子消去反应,会在分子链上形成一部分的碳碳双键,反应如下:当PVDF内双键増加时,其粘结力也会増加,这会导致浆料粘度増加,甚至浆料形成凝胶状态。
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环境湿度对锂电池高镍正极材料的
影响
指出在国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项的支持下,宁德时代、天津力神、国轩高科等几只团队,已经基本实现了300瓦时/公斤动力电池的研发,具体考核指标为:电池单体能量密度≥300Wh/kg,循环寿命≥1500次,成本≤0.8元/Wh,安全性等达到国标要求。
这三个团队目前基本上采用的技术路线大同小异,均为正极高镍三元,负极是硅碳。
高镍正极配硅碳负极已经被行业内公认为高比能量锂离子
动力电池的技术路线。
而高镍正极面临很多问题,其中原材料的保存、电池生产环境要求高是巨大的挑战。
本文简单总结下环境因素,特别是湿度对高镍正极材料特性的影响,理解错误之处请大家批评指正。
对于镍基材料,颗粒表面会发生自发反应,Ni3+转变为Ni2+,释放O2-,当镍含量高的材料(NMC622、NMC811、NCA 等)暴露在空气中时,更容易吸收空气中的二氧化碳和水,发生如下反应:
这样在颗粒表面形成Li2CO3和LiOH层,材料中Ni比例高,PH值也越高,而Li2CO3和LiOH消耗了材料中的Li,又不具备电化学活性,因此会造成容量衰减,而且颗粒表面致密的Li2CO3层阻碍Li的扩散,影响电池性能。
LiOH也会与PVDF和LiPF6反应,对电池工艺和性能产生不利影响。
材料与空气的反应会在原材料保存、电极制备、极片存储等整个过程进行,因此,对于高镍材料,从原材料到整个电池生产过程都需要严格的环境控制,特别是水分控制。
如果水分与材料已经发生了反应,通过常规的干燥过程根本无法再次去除水分的影响,电极浆料的制备、极片制造等环节都需要在干燥环境内进行,一般地,高镍正极电池的生产过程都需要露点-30℃环境。
如果高镍正极材料颗粒表面吸收空气中的水分,反应产生了LiOH,这就会对极片制造工艺过程产生严重的影响。
在高镍正极浆料制备过程中,PVDF溶解于NMP中,材料表面的碱性基团会攻击相邻的C-F、C-H键,PVDF很容易发生双分子消去反应,会在分子链上形成一部分的碳碳双键,反应如
下:
当PVDF内双键増加时,其粘结力也会増加,这会导致浆料粘度増加,甚至浆料形成凝胶状态。
因此,高镍正极浆料在制备和涂布过程,环境湿度对其影响巨大,如果再工艺过程中吸水反应,特别容易造成浆料性质发生变化,导致极片制造过程出现品质不稳定,工艺一致性差等问题,形成凝胶浆料时,甚至涂布过程无法进行。
而且,当PVDF内双键増加导致粘结力増加时,极片脆性増加特别容易发生断裂,极片辊压、分切等工艺收放卷过程中,极片断裂造成工艺过程无法进行。
如果电池是方形卷绕工艺,在卷芯拐角处会造成极片断裂或者掉料的情况。
LiOH会与Al箔发生如下反应:
6OH-+2Al+6H2O→6OH-+2Al(OH)3+3H2
Al被腐蚀之后,机械强度降低,电池电化学性能和安全性都会受到影响,而且箔材被腐蚀表面性质变化,涂层剥离强度会降低,极片的机械性能和电性能都会受到影响。
此外,LiOH也会与LiPF6反应,消耗电解液中的Li离子,产生HF气体,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膜主要成分持续发生反应:
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。
高镍材料吸收水分反应产物Li2CO3在充电状态的高电位下容易分解产生CO2气体,造成电池鼓包漏液问题。
当材料吸收的水分足够多时,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。
因此,对于高镍正极材料,在原材料保存和电池制备过程中,环境湿度都需要严格控制,才能生产高性能的锂离子电池。