Dampak air pada proses produksi baterai lithium

Dampak air pada proses baterai lithium

1. Dampak air terhadap keamanan baterai litium

Air adalah salah satu zat berbahaya dalam baterai lithium. Air yang berlebihan dapat menyebabkan masalah keamanan seperti korsleting, pemuaian, dan pecah di dalam baterai lithium. Cara utama air masuk ke bagian dalam baterai lithium adalah air yang dibawa dari bahan baku dan proses produksi. Oleh karena itu, dalam proses produksi baterai lithium, kadar air harus dikontrol secara ketat untuk memastikan keamanan baterai lithium.

2. Pengaruh air terhadap performa baterai lithium

Air tidak hanya memengaruhi keamanan baterai lithium, tetapi juga memengaruhi kinerjanya. Jumlah air yang tepat dapat meningkatkan reaksi elektrokimia baterai lithium, meningkatkan kapasitas dan pengisian dan pengosongan baterai lithium ion.

Namun demikian, air yang berlebihan akan menyebabkan penurunan performa baterai dan memperpendek masa pakai baterai. Oleh karena itu, dalam proses produksi baterai lithium, kandungan air perlu dikontrol secara ketat untuk mendapatkan performa baterai yang terbaik.

Bahaya air pada baterai lithium

Pembengkakan dan kebocoran baterai

Jika kandungan air dalam baterai lithium-ion terlalu banyak, maka akan bereaksi dengan garam lithium dalam elektrolit membentuk HF:

H2O + LiPF6 → POF3 + LiF + 2HF

Asam fluorida (HF) adalah asam yang sangat korosif, yang sangat merusak kinerja baterai:

HF akan menimbulkan korosi pada bagian logam di dalam baterai, wadah baterai, dan segel, yang pada akhirnya akan menyebabkan baterai rusak dan bocor.

HF akan menghancurkan Solid-Electrolyte-Interface di dalam baterai dan akan bereaksi dengan komponen utama membran SEI:

ROCO2Li + HF → ROCO2H + LiF
Li2CO3 + 2HF → H2CO3 + 2LiF

Akhirnya, pengendapan LiF dihasilkan di dalam baterai, menyebabkan reaksi kimia yang tidak dapat diubah dari ion lithium dalam anoda baterai lithium ionmengkonsumsi ion litium aktif, dan energi baterai berkurang.

Ketika ada cukup kelembaban, lebih banyak gas yang dihasilkan, dan tekanan di dalam baterai menjadi lebih besar, yang menyebabkan deformasi baterai di bawah tekanan, dan ada bahaya baterai menggembung dan bocor.

Di pasaran selama penggunaan ponsel atau produk elektronik digital yang ditemui dalam baterai menggembung, buka penutup situasi, kebanyakan dari mereka disebabkan oleh air internal baterai lithium yang tinggi, produksi gas yang disebabkan oleh penggelembungan.

Resistensi internal baterai menjadi lebih besar

Hambatan internal baterai adalah salah satu parameter kinerja baterai yang paling penting, ini adalah simbol utama untuk mengukur kesulitan transmisi ion dan elektron di dalam baterai, yang secara langsung memengaruhi masa pakai dan status pengoperasian baterai; semakin kecil hambatan internal, semakin kecil voltase yang digunakan saat baterai habis, dan semakin banyak energi yang dikeluarkannya.

Ketika kadar air meningkat, presipitasi POF3 dan LiF akan dihasilkan pada permukaan Solid-Electrolyte-Interface baterai, menghancurkan kepadatan dan homogenitas membran SEI, menghasilkan peningkatan bertahap dari resistansi internal baterai, dan kapasitas pengosongan baterai menurun secara terus menerus.

Siklus hidup yang lebih pendek

Kadar air yang berlebihan menghancurkan film SEI baterai, resistansi internal secara bertahap meningkat, kapasitas pengosongan baterai menjadi semakin kecil, dan waktu penggunaan baterai menjadi lebih pendek dan lebih pendek setiap kali baterai terisi penuh, berapa kali baterai dapat digunakan secara normal (siklus) secara alami akan menjadi lebih sedikit, dan waktu penggunaan (masa pakai) baterai akan diperpendek.

Sumber air dalam produksi baterai lithium

Dalam proses pembuatan baterai lithium, sumber uap air dapat dibagi menjadi beberapa aspek berikut:

1. Kelembaban yang dibawa oleh bahan baku

• Materi positif dan negatif: Zat aktif positif dan negatif adalah partikel mikron dan nanometer, yang sangat mudah menyerap air di udara; terutama terner atau biner bahan katoda dengan kandungan Ni (nikel) yang tinggi memiliki luas permukaan spesifik yang besar, dan permukaan material sangat mudah menyerap air dan bereaksi. Jika lingkungan penyimpanan potongan tiang yang dilapisi memiliki kelembapan yang tinggi, lapisan permukaan potongan tiang juga akan menyerap kelembapan di udara dengan cepat.
• Elektrolit: komponen pelarut dalam elektrolit baterai lithium ion akan bereaksi dengan molekul air; garam lithium terlarut dalam elektrolit juga cenderung menyerap air dan bereaksi secara kimiawi; oleh karena itu, akan ada sejumlah air di dalam elektrolit; jika elektrolit disimpan dalam waktu yang lama atau pada suhu yang terlalu tinggi di lingkungan penyimpanan, kandungan air di dalam elektrolit juga akan meningkat.
• Pemisah: Pemisah adalah film plastik berpori (bahan PP/PE) yang juga memiliki daya serap tinggi.

2. Air ditambahkan dalam pembuatan lembaran elektroda

Air akan ditambahkan ke dalam bubur elektroda negatif dan diaduk dengan bahan mentah, lalu dilapisi, sehingga lembaran elektroda negatif itu sendiri mengandung air. Pada proses pelapisan berikutnya, meskipun ada pemanasan dan pengeringan, namun masih ada sebagian besar air yang terserap di dalam lapisan potongan kutub.

3. Kelembaban lingkungan bengkel

• Kelembaban yang terkandung dalam udara di bengkel: Kelembaban di udara, umumnya diukur dalam kelembaban relatif. Musim yang berbeda, cuaca yang berbeda, kelembaban relatif sangat bervariasi; musim semi, kelembaban udara musim panas relatif besar (lebih dari 60%), musim gugur, udara musim dingin lebih kering, kelembaban lebih kecil (kurang dari 40%); kelembaban udara hari hujan lebih besar, kelembaban udara hari cerah lebih kecil. Jadi kelembaban udara yang berbeda, kandungan air di udara berbeda.
• Air yang dihasilkan oleh tubuh manusia (keringat manusia, napas yang dihembuskan, air cucian tangan)
• Air yang dibawa oleh berbagai bahan pembantu dan kertas (karton, kain, laporan)

Cara mengontrol air dalam baterai llithium

1. Pengendalian bahan baku

Dalam proses produksi baterai lithium, kontrol bahan baku sangat penting. Diantaranya, bahan baku seperti elektrolit, pemisah, bahan elektroda positif dan negatif mungkin mengandung air. Oleh karena itu, selama proses pengadaan, bahan baku ini perlu diperiksa kualitasnya secara ketat untuk memastikan bahwa kandungan airnya memenuhi standar.

Sementara itu, dalam proses penyimpanan dan penggunaan, langkah-langkah yang sesuai perlu diambil, seperti penyimpanan kering dan menghindari sinar matahari langsung, dll., untuk mencegah dampak air pada bahan baku.

2. Kontrol proses produksi

Di dalam lithium produksi baterai proses, serangkaian tindakan perlu dilakukan untuk mengendalikan air. Contohnya, dalam proses persiapan elektroda, perlu dipastikan bahwa proses pencampuran dan pelapisan bahan elektroda tidak memasukkan air yang berlebihan.

Sementara itu, dalam proses perakitan baterai, perlu untuk memilih diafragma dan elektrolit yang sesuai, dan memastikan bahwa lingkungan perakitan memiliki kelembaban relatif yang rendah. Selain itu, dalam proses pembentukan baterai, suhu dan waktu pembentukan perlu dikontrol untuk menghindari pengaruh air pada kinerja baterai.

3. Pemilihan dan kontrol peralatan

Dalam proses produksi baterai lithium, pemilihan dan pengendalian peralatan juga sangat penting. Untuk mengontrol kadar air secara efektif, perlu untuk memilih peralatan dan teknologi pengeringan yang sesuai, seperti pengeringan vakum, pengeringan udara panas, dan sebagainya.

Pada saat yang sama, pemeriksaan dan pemeliharaan rutin peralatan produksi juga diperlukan dalam proses produksi untuk memastikan operasi normal dan mencegah kebocoran air dan masalah lainnya.

4. Pengujian dan analisis

Untuk memastikan bahwa kualitas dan performa baterai lithium memenuhi persyaratan, baterai perlu diuji dan dianalisis. Di antara mereka, deteksi air adalah bagian yang sangat penting. Metode deteksi air yang umum digunakan termasuk kromatografi gas, spektrometri massa, metode Karl Fischer, dan sebagainya.

Kandungan air dalam baterai dapat dideteksi secara efektif dengan metode deteksi ini dan dikontrol serta diproses sebagaimana mestinya. Pada saat yang sama, uji performa baterai juga perlu dilakukan secara teratur untuk memahami penggunaan baterai dan tren perubahan performa.

Kesimpulan

Dalam proses baterai lithium, air merupakan faktor yang sangat penting. Untuk memastikan bahwa kualitas dan kinerja baterai lithium memenuhi persyaratan, kadar air harus dikontrol dengan ketat.

Melalui kontrol dan perawatan bahan baku yang komprehensif, proses produksi, peralatan, dan pengujian dapat secara efektif memastikan bahwa kandungan air baterai lithium memenuhi persyaratan dan mendapatkan kinerja baterai dan masa pakai terbaik.