Se investigó el efecto de la humedad ambiental en el material del ánodo de níquel de la batería de litio.

La tecnología de la batería de iones de litio de alta energía específica ha sido considerada por la industria. Sin embargo, el electrodo positivo con alto contenido de níquel se enfrenta a muchos problemas, entre los cuales la conservación de las materias primas y los altos requisitos del entorno de producción de baterías son enormes desafíos. Este artículo resume brevemente los factores ambientales, especialmente la influencia de la humedad en las características de los materiales de ánodos con alto contenido de níquel.

Para los materiales a base de níquel, se producirán reacciones espontáneas en la superficie de las partículas, el Ni3 + se convertirá en Ni2 + y se liberará O2-. Cuando los materiales con alto contenido de níquel (NMC622, NMC811, NCA, etc.) se exponen al aire, es más probable que absorban dióxido de carbono y agua en el aire, y ocurrirán las siguientes reacciones:

De esta manera, las capas de Li2CO3 y LiOH se forman en la superficie de la partícula. Cuanto mayor sea la proporción de Ni en el material, mayor será el valor de PH. Sin embargo, Li2CO3 y LiOH consumen Li en el material y no tienen actividad electroquímica, lo que provocará una atenuación de la capacidad. LiOH también reacciona con PVDF y LiPF6, lo que afecta negativamente el proceso y el rendimiento de la batería.

La reacción entre los materiales y el aire se llevará a cabo en todo el proceso de conservación de la materia prima, preparación de electrodos, almacenamiento de láminas de electrodos, etc. Por lo tanto, para materiales con alto contenido de níquel, se requiere un estricto control ambiental desde las materias primas hasta todo el proceso de producción de la batería. especialmente el control del agua. Si la humedad y las reacciones han tenido lugar en el material, a través del proceso de secado convencional no se puede volver a eliminar la influencia de la humedad, la preparación de la pasta de electrodos, la fabricación de piezas polares deben realizarse en el ambiente seco, en general, el El proceso positivo de producción de la batería requiere un alto punto de rocío de níquel: entorno de 30 ℃.

Si las partículas de material del ánodo con alto contenido de níquel absorben la humedad del aire y reaccionan para producir LiOH, esto tendrá un impacto serio en el proceso de fabricación de la placa del ánodo. En el proceso de preparación de pasta con alto contenido de níquel positivo, el PVDF se disuelve en NMP y los grupos básicos en la superficie del material atacarán los enlaces cf y ch adyacentes. El PVDF es fácil de experimentar una reacción de eliminación bismolecular, y una parte del doble enlace carbono-carbono se formará en la cadena molecular. La reacción es la siguiente:

Cuando se aumenta el doble enlace en PVDF, la fuerza adhesiva también aumentará, lo que conducirá al aumento de la viscosidad de la pasta, e incluso la pasta formará un estado de gel. Como resultado, la pasta de ánodo con alto contenido de níquel en la preparación y el proceso de recubrimiento, la influencia de la humedad ambiental es enorme, si la reacción de absorción de agua en el proceso, especialmente fácil de hacer que las propiedades de la suspensión cambien, la calidad del proceso de fabricación de la pieza polar no es Problema de consistencia de proceso estable y deficiente, que forma una suspensión de gel, ni siquiera puede recubrir el proceso.

Además, cuando la fuerza de unión aumenta debido al aumento de doble enlace en PVDF, el aumento de viruta frágil es particularmente propenso a fracturarse, y la fractura de viruta hace que el proceso de proceso no pueda llevarse a cabo en el proceso de laminado de hojas. corte y otros procesos. Si la batería es un proceso de bobinado cuadrado, en la esquina del núcleo de bobinado, la hoja del poste se fracturará o dejará caer material.

LiOH reacciona con la hoja de Al de la siguiente manera:

OH - 6 + 2, + 6 h2o - OH - + 2 al (OH) 3 + 3 h2

Después de la corrosión del Al, la resistencia mecánica disminuye, las propiedades electroquímicas y la seguridad de la batería se verán afectadas, y el cambio de las propiedades superficiales de corrosión de la lámina, la resistencia al desprendimiento del revestimiento se reducirá, las propiedades mecánicas y eléctricas del La hoja se verá afectada.

Además, el LiOH también reacciona con el LiPF6, consumiendo iones de Li en el electrolito y generando gas HF, que puede corroer las partes metálicas dentro de la batería y hacer que la batería tenga fugas eventualmente. Además, el HF daña la membrana SEI, que reaccionará continuamente con los componentes principales de la membrana SEI:

ROCO2Li + HF - ROCO2H + LiF

LiCO3 + 2 + 2 y hf H2CO3 lif

Finalmente, los precipitados de LiF se generan dentro de la batería para causar reacciones químicas irreversibles de iones de litio en la placa de electrodo negativo de la batería, y la energía de la batería se reduce cuando se consumen los iones de litio activos.

El producto de reacción de agua con alto contenido de níquel, Li2CO3, es fácil de descomponer en gas CO2 bajo el alto potencial de estado de carga, lo que resulta en un problema de abultamiento y fugas de la batería. Cuando el agua absorbida por el material es suficiente, el gas producido será mayor y la presión dentro de la batería aumentará, lo que hará que la batería se estrese, lo que provocará que la batería se hinche, gotee y otros peligros.

Por lo tanto, para materiales de ánodos con alto contenido de níquel, la humedad ambiental debe controlarse estrictamente en el proceso de conservación de la materia prima y preparación de la batería para producir baterías de iones de litio de alto rendimiento.

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