Der Einfluss der Umgebungsfeuchtigkeit auf das Nickelanodenmaterial der Lithiumbatterie wurde untersucht

Die Technologie der Lithium-Ionen-Batterie mit hoher spezifischer Energie wurde von der Industrie in Betracht gezogen. Eine positive Elektrode mit hohem Nickelgehalt ist jedoch mit vielen Problemen konfrontiert, unter denen die Erhaltung von Rohstoffen und die hohen Anforderungen an die Batterieproduktionsumgebung große Herausforderungen darstellen. In diesem Artikel werden die Umweltfaktoren, insbesondere der Einfluss der Luftfeuchtigkeit auf die Eigenschaften von Anodenmaterialien mit hohem Nickelgehalt, kurz zusammengefasst.

Bei Materialien auf Nickelbasis treten spontane Reaktionen auf der Oberfläche von Partikeln auf, Ni3 + wird in Ni2 + umgewandelt und O2- wird freigesetzt. Wenn Materialien mit hohem Nickelgehalt (NMC622, NMC811, NCA usw.) Luft ausgesetzt werden, absorbieren sie mit größerer Wahrscheinlichkeit Kohlendioxid und Wasser in der Luft, und die folgenden Reaktionen treten auf:

Auf diese Weise werden Li2CO3- und LiOH-Schichten auf der Partikeloberfläche gebildet. Je höher das Ni-Verhältnis im Material ist, desto höher ist der PH-Wert. Li2CO3 und LiOH verbrauchen jedoch Li im Material und haben keine elektrochemische Aktivität, was zu einer Kapazitätsabschwächung führt. LiOH reagiert auch mit PVDF und LiPF6 und beeinträchtigt den Prozess und die Leistung der Batterie.

Die Reaktion zwischen Materialien und Luft wird während des gesamten Prozesses der Rohstoffkonservierung, Elektrodenvorbereitung, Lagerung der Elektrodenfolie usw. durchgeführt. Daher ist für Materialien mit hohem Nickelgehalt eine strenge Umweltkontrolle von den Rohstoffen bis zum gesamten Batterieproduktionsprozess erforderlich. vor allem Wasserkontrolle. Wenn Feuchtigkeit und Reaktionen im Material stattgefunden haben, kann durch den herkömmlichen Trocknungsprozess der Einfluss von Feuchtigkeit nicht wieder beseitigt werden. Die Herstellung von Elektrodenpaste und die Herstellung von Polstücken müssen alle in trockener Umgebung erfolgen Ein positiver Batterieproduktionsprozess erfordert einen hohen Nickel-Taupunkt - 30 ° C Umgebung.

Wenn die Partikel mit hohem Nickelanodenmaterial Feuchtigkeit aus der Luft absorbieren und unter Bildung von LiOH reagieren, hat dies schwerwiegende Auswirkungen auf den Herstellungsprozess der Anodenplatte. Bei der Herstellung einer Paste mit hohem Nickelgehalt wird PVDF in NMP gelöst, und die basischen Gruppen auf der Oberfläche des Materials greifen die benachbarten cf- und ch-Bindungen an. PVDF lässt sich leicht bismolekular eliminieren, und ein Teil der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung wird an der Molekülkette gebildet. Die Reaktion ist wie folgt:

Wenn die Doppelbindung in PVDF erhöht wird, nimmt auch die Haftkraft zu, was zu einer Erhöhung der Pastenviskosität führt, und sogar die Paste bildet einen Gelzustand. Infolgedessen hat eine hohe Nickelanodenpaste bei der Herstellung und beim Beschichtungsprozess den Einfluss der Umgebungsfeuchtigkeit enorm, wenn die Wasserabsorptionsreaktion im Prozess, die besonders leicht zu einer Änderung der Aufschlämmungseigenschaften führt, die Qualität des Polstückherstellungsprozesses nicht verursacht Stabiles, schlechtes Prozesskonsistenzproblem, das eine Gelaufschlämmung bildet, kann nicht einmal beschichten.

Wenn außerdem die Bindungskraft aufgrund der Zunahme der Doppelbindung in PVDF erhöht wird, ist die Zunahme der spröden Späne besonders bruchanfällig, und der Spanbruch führt dazu, dass der Prozessprozess beim Walzen von Blechen nicht ausgeführt werden kann. Schneiden und andere Prozesse. Wenn es sich bei der Batterie um einen quadratischen Wickelvorgang handelt, bricht an der Ecke des Wicklungskerns das Polblech oder lässt Material fallen.

LiOH reagiert mit Al-Folie wie folgt:

OH - 6 + 2, + 6 h 2 o - OH - + 2 al (OH) 3 + 3 h 2

Nach der Korrosion von Al nimmt die mechanische Festigkeit ab, die elektrochemischen Eigenschaften und die Sicherheit der Batterie werden beeinträchtigt, und die Änderung der Korrosionsoberflächeneigenschaften der Folie wird verringert, die Abziehfestigkeit der Beschichtung wird verringert, die mechanischen und elektrischen Eigenschaften der Folie Blatt wird betroffen sein.

Darüber hinaus reagiert LiOH auch mit LiPF6, verbraucht Li-Ionen im Elektrolyten und erzeugt HF-Gas, das die Metallteile in der Batterie angreifen und schließlich zum Auslaufen der Batterie führen kann. Darüber hinaus schädigt HF die SEI-Membran, die kontinuierlich mit den Hauptkomponenten der SEI-Membran reagiert:

ROCO2Li + HF - ROCO2H + LiF

LiCO3 + 2 + 2 und hf H2CO3 Lebensdauer

Schließlich werden im Inneren der Batterie LiF-Niederschläge erzeugt, die irreversible chemische Reaktionen von Lithiumionen in der negativen Elektrodenplatte der Batterie verursachen, und die Energie der Batterie wird verringert, wenn die aktiven Lithiumionen verbraucht werden.

Das hochnickelabsorbierende Wasserreaktionsprodukt Li2CO3 kann unter dem hohen Potential des Ladezustands leicht in CO2-Gas zersetzt werden, was zu einer Ausbuchtung der Batterie und einem Leckageproblem führt. Wenn das vom Material aufgenommene Wasser ausreicht, wird mehr Gas erzeugt und der Druck in der Batterie wird größer, was zu einer Belastung der Batterie führt, was zu Schwellungen, Undichtigkeiten und anderen Gefahren der Batterie führt.

Daher muss bei Anodenmaterialien mit hohem Nickelgehalt die Umgebungsfeuchtigkeit bei der Rohstoffkonservierung und Batterievorbereitung streng kontrolliert werden, um Hochleistungs-Lithiumionenbatterien herzustellen.

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