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容水在電解液中的反應原理存放環(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原理1.H2O的破壞作用機理 (1)與鋰鹽反應生成HF； H2O + LiPF6 POF3 + LiF + 2HF (2)HF破壞SEI膜； ROCO2Li + HF ROCO2H + LiF Li2CO3 + 2HF H2CO3 + 2LiF (3)產生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 存放時間 / dH2O / ppm05101520253035025050075010001250150017502000 環(huán)境1 環(huán)境2 環(huán)境3 存放時間 / dHF / ppm1.未加穩(wěn)定劑的電解液的存放實驗圖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：通風櫥*三種環(huán)境均為半敞開實驗（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驗051015202530350100200300400500600 環(huán)境1 環(huán)境2 環(huán)境3 存放時間 / dH2O / ppm05101520253035010203040 環(huán)境1 環(huán)境2 環(huán)境3 存放時間 / 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：通風櫥 *三種環(huán)境均為半敞開實驗（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： 當電解液中含有痕量水時，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；當電解液中含有較多水分時，穩(wěn)定劑能跟水或HF反應，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)境均為密閉實驗（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，保持電解液不變質。1.電解液在不同溫度下的存放實驗 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 通風櫥半敞開存放 存放時間 / dH2O / ppm02040608010012001020304050 注入100ppm水密閉存放 通風櫥半敞開存放 存放時間 / 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。2.初始水分不同的電解液的存放實驗 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，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，隨存放時間的延長，水分和酸度均急劇上升； 在電解液中