摘要
锂离子电池中极片残留水分测试及所带来的影响
内容
1、水分危害电池性能的基本机理锂离子电池中水分如果过高，会与电解液反应。首先，水分与电解液里面的锂盐反应生成hf：h2o+lipf6→pof3+lif+2hf氢氟酸是一中腐蚀性很强的酸，它可以使电池内部的金属零件腐蚀，进而使电池最终漏液。而且hf破坏sei膜，会与sei膜主要成分继续发生反应：roco2li+hf→roco2h+lifli2co3+2hf→h2co3+2lif最后，在电池内部产生lif沉淀，使锂离子在电池负极片发生不可逆转的化学反应，消耗活性锂离子，电池的能量就减少了。当水分足够多时，产生的气体多，电池内部的压力就会变大，从而引起电池受力变形，出现电池鼓涨，漏液等危险。2、极片残留水分测试电池极片中残留的水分一般为几百ppm，相对而言水分含量较低，无法用简单方法测量，一般采用卡尔费休库伦法测试微量水分，其原理是一种电化学方法。仪器电解池中的卡氏试剂达到平衡时注入含水的样品，水参与碘、二氧化硫的氧化还原反应，在吡啶和甲醇存在的情况下，生成吡啶和甲基硫酸吡啶，消耗了的碘在阳极电解产生，从而使氧化还原反应不断进行，直至水分全部耗尽为止，依据法拉第电解定律，电解产生的碘同电解时耗用的电量成正比例关系的，其反应如下：h2o+i2+so2+3c5h5n→2c5h5n·hi+c5h5n·so3在电解过程中，电极反应如下：阳极：2i--2e→i2阴极：i2+2e→2i-2h++2e→h2↑从以上反应中可以看出，即1摩尔的碘氧化1摩尔的二氧化硫，需要1摩尔的水。所以电解碘的电量相当于电解水的电量，电解1摩尔碘需要2×96493库仑电量，电解1毫摩尔水需要电量为96493毫库仑电量。样品中水分含量根据式（1）计算：
式中：w---样品中的水分含量，μg；q---电解电量，mc；18---水的分子量。卡尔费休微量水分测试仪一般结构如图1所示，主要包含卡尔费休电解池和卡氏加热炉，极片样品放入密封样品瓶中，然后一定温度下加热样品瓶，样品中的水分蒸发，然后利用干燥气体将水蒸气送入电解池中参与反应，再测定电解过程中的电量，从而滴定水分含量。