水電解液與鋰離子電池

1、 廣州天賜高新材料股份有限公司廣州天賜高新材料股份有限公司 GuangZhou GuangZhou TINCI Materials Technology Co.,Ltd 華南鋰電論壇華南鋰電論壇 水、電解液與鋰離子電池 報(bào)告人：劉建生 廣州天賜高新材料股份有限公司 廣州天賜高新材料股份有限公司廣州天賜高新材料股份有限公司 GuangZhou GuangZhou TINCI Materials Technology Co.,Ltd 華南鋰電論壇華南鋰電論壇主要內(nèi)容水在電解液中的反應(yīng)原理存放環(huán)境對電解液水分酸度的影響穩(wěn)定劑對電解液的穩(wěn)定作用不同水分含量的電解液對電池性能的影響結(jié)論 廣州天賜高新材料

2、股份有限公司廣州天賜高新材料股份有限公司 GuangZhou GuangZhou TINCI Materials Technology Co.,Ltd 華南鋰電論壇華南鋰電論壇水在電解液中的反應(yīng)原理1.H2O的破壞作用機(jī)理 (1)與鋰鹽反應(yīng)生成HF； H2O + LiPF6 POF3 + LiF + 2HF (2)HF破壞SEI膜； ROCO2Li + HF ROCO2H + LiF Li2CO3 + 2HF H2CO3 + 2LiF (3)產(chǎn)生LiF沉淀，消耗活性鋰離子。 廣州天賜高新材料股份有限公司廣州天賜高新材料股份有限公司 GuangZhou GuangZhou TINCI Mater

3、ials Technology Co.,Ltd 華南鋰電論壇華南鋰電論壇2.不同水含量電解液的LSV曲線0.00.51.01.52.02.53.03.50.00.20.40.60.81.01.21.41.61.8 TC-E208 TC-E208+1000 ppm H2O Potential / VCurrent / uA圖1 TC-E208加與不加水的LSV曲線加水后，LSV曲線出現(xiàn)較寬的峰，對應(yīng)水在此電位區(qū)間分解。 廣州天賜高新材料股份有限公司廣州天賜高新材料股份有限公司 GuangZhou GuangZhou TINCI Materials Technology Co.,Ltd 華南鋰電論

4、壇華南鋰電論壇存放環(huán)境對電解液水分酸度的影響051015202530350100200300400500 環(huán)境1 環(huán)境2 環(huán)境3 存放時(shí)間 / dH2O / ppm05101520253035025050075010001250150017502000 環(huán)境1 環(huán)境2 環(huán)境3 存放時(shí)間 / dHF / ppm1.未加穩(wěn)定劑的電解液的存放實(shí)驗(yàn)圖2 未加穩(wěn)定劑的電解液在不同環(huán)境中存放水分與酸度的變化情況環(huán)境1：水分低于10ppm的手套箱；環(huán)境2：水分低于50ppm的手套箱；環(huán)境3：通風(fēng)櫥*三種環(huán)境均為半敞開實(shí)驗(yàn)（即電解液瓶蓋未蓋緊存放） 廣州天賜高新材料股份有限公司廣州天賜高新材料股份有限公司 G

5、uangZhou GuangZhou TINCI Materials Technology Co.,Ltd 華南鋰電論壇華南鋰電論壇2.添加了穩(wěn)定劑的電解液的存放實(shí)驗(yàn)051015202530350100200300400500600 環(huán)境1 環(huán)境2 環(huán)境3 存放時(shí)間 / dH2O / ppm05101520253035010203040 環(huán)境1 環(huán)境2 環(huán)境3 存放時(shí)間 / dHF / ppm圖3 添加穩(wěn)定劑的電解液在不同環(huán)境中存放水分與酸度的變化情況環(huán)境1：水分低于10ppm的手套箱；環(huán)境2：水分低于50ppm的手套箱；環(huán)境3：通風(fēng)櫥 *三種環(huán)境均為半敞開實(shí)驗(yàn)（即電解液瓶蓋未蓋緊存放）未添加

6、穩(wěn)定劑的電解液存放后水分和酸度均大幅上升；添加穩(wěn)定劑的電解液存放后水分有所上升，但酸度變化不大。 廣州天賜高新材料股份有限公司廣州天賜高新材料股份有限公司 GuangZhou GuangZhou TINCI Materials Technology Co.,Ltd 華南鋰電論壇華南鋰電論壇穩(wěn)定劑對電解液的穩(wěn)定作用穩(wěn)定劑的作用原理： 當(dāng)電解液中含有痕量水時(shí)，穩(wěn)定劑能與電解液中的水、HF分子或PF6-形成氫鍵，減少游離水或HF分子的存在及水與鋰鹽的反應(yīng)；當(dāng)電解液中含有較多水分時(shí)，穩(wěn)定劑能跟水或HF反應(yīng)，降低其濃度。 一般的，穩(wěn)定劑與HF在溶液中形成氫鍵的穩(wěn)定性更大，與水在溶液中形成氫鍵的穩(wěn)定性稍弱

7、，因此能優(yōu)先穩(wěn)定電解液中的HF含量。 廣州天賜高新材料股份有限公司廣州天賜高新材料股份有限公司 GuangZhou GuangZhou TINCI Materials Technology Co.,Ltd 華南鋰電論壇華南鋰電論壇0204060801001208101214161820222426 存放時(shí)間 / dH2O / ppm 常溫存放 60高溫存放0204060801001205101520253035404550 常溫存放 60高溫存放 存放時(shí)間 / dHF / ppm圖4 添加穩(wěn)定劑的電解液在不同溫度環(huán)境中存放水分與酸度的變化情況 *兩種環(huán)境均為密閉實(shí)驗(yàn)（即電解液瓶蓋蓋緊存放）電解

8、液水分酸度在高溫環(huán)境中上升更快，穩(wěn)定劑能將電解液水分酸度穩(wěn)定在較小的范圍內(nèi)，保持電解液不變質(zhì)。1.電解液在不同溫度下的存放實(shí)驗(yàn) 廣州天賜高新材料股份有限公司廣州天賜高新材料股份有限公司 GuangZhou GuangZhou TINCI Materials Technology Co.,Ltd 華南鋰電論壇華南鋰電論壇020406080100120100200300400500600 注入100ppm水密閉存放 通風(fēng)櫥半敞開存放 存放時(shí)間 / dH2O / ppm02040608010012001020304050 注入100ppm水密閉存放 通風(fēng)櫥半敞開存放 存放時(shí)間 / dHF / ppm

9、圖5 添加穩(wěn)定劑的不同初始水分電解液在不同環(huán)境中存放水分與酸度的變化情況即使在電解液中注入痕量水或通風(fēng)櫥半敞開存放，穩(wěn)定劑均能將電解液酸度控制在有效范圍內(nèi)。2.初始水分不同的電解液的存放實(shí)驗(yàn) 廣州天賜高新材料股份有限公司廣州天賜高新材料股份有限公司 GuangZhou GuangZhou TINCI Materials Technology Co.,Ltd 華南鋰電論壇華南鋰電論壇不同水分電解液的電池性能050100150200250300300350400450500550600 TC-E208+10 ppm H2O TC-E208+100 ppm H2O TC-E208+200 ppm H

10、2O TC-E208+400 ppm H2O capacity / mAhcycle number錳酸鋰電池圖6 TC-E208注入不同含量水分的電池循環(huán)性能0100200300400500300320340360380400420440460480500 TC-E208+10 ppm H2O TC-E208+100 ppm H2O TC-E208+200 ppm H2O TC-E208+400 ppm H2O 磷酸鐵鋰電池cycle numbercapacity / mAhTC-E208注入不同含量水分，對電池的容量和的循環(huán)性能的影響不大，說明穩(wěn)定劑抑制了水與鋰鹽的反應(yīng)，控制了游離HF的含量，減少了HF對SEI膜的破壞，從而保證了電池循環(huán)性能。 廣州天賜高新材料股份有限公司廣州天賜高新材料股份有限公司 GuangZhou GuangZhou TINCI Materials Technology Co.,Ltd 華南鋰電論壇華南鋰電論壇 電解液很容易吸收手套箱中微量的水分，隨存放時(shí)間的延長，水分和酸度均急劇上升； 在電解液中