水電解液與鋰離子電池

水電解液與鋰離子電池第1頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月主要內(nèi)容水在電解液中的反應(yīng)原理存放環(huán)境對(duì)電解液水分酸度的影響穩(wěn)定劑對(duì)電解液的穩(wěn)定作用不同水分含量的電解液對(duì)電池性能的影響結(jié)論第2頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月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。第3頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月2.不同水含量電解液的LSV曲線圖1TC-E208加與不加水的LSV曲線加水后，LSV曲線出現(xiàn)較寬的峰，對(duì)應(yīng)水在此電位區(qū)間分解。第4頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月存放環(huán)境對(duì)電解液水分酸度的影響1.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）第5頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月2.添加了穩(wěn)定劑的電解液的存放實(shí)驗(yàn)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。第6頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月穩(wěn)定劑對(duì)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，因此能優(yōu)先穩(wěn)定電解液中的HF含量。第7頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月圖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)第8頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月圖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)第9頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月不同水分電解液的電池性能圖6TC-E208注入不同含量水分的電池循環(huán)性能TC-E208注入不同含量水分，對(duì)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(duì)SEI膜的破壞，從而保證了電池循環(huán)性能。第10頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月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；在電解液中添加穩(wěn)定劑后，電解液的抗環(huán)境干擾能力明顯增強(qiáng)，即使電解液中水含量超過1000ppm，其酸度