리튬 배터리 생산 공정에 미치는 물의 영향

리튬 배터리 공정에 미치는 물의 영향

1. 물이 리튬 배터리의 안전에 미치는 영향

물은 리튬 배터리의 유해 물질 중 하나입니다. 과도한 수분은 리튬 배터리 내부의 단락, 팽창 및 파열과 같은 안전 문제를 일으킬 수 있습니다. 리튬 배터리 내부로 물이 유입되는 주요 경로는 원재료와 생산 과정에서 유입되는 물입니다. 따라서 리튬 배터리의 생산 공정에서 리튬 배터리의 안전을 보장하기 위해 수분 함량을 엄격하게 관리해야 합니다.

2. 리튬 배터리의 성능에 미치는 물의 영향

물은 리튬 배터리의 안전에 영향을 미칠 뿐만 아니라 성능에도 영향을 미칩니다. 적절한 양의 물은 리튬 배터리의 전기 화학 반응을 촉진하고 용량을 향상시킬 수 있습니다. 리튬 이온 배터리 충전 및 방전.

그러나 과도한 수분은 배터리 성능을 저하시키고 배터리 수명을 단축시킵니다. 따라서 리튬 배터리 생산 공정에서는 최상의 배터리 성능을 얻기 위해 수분 함량을 엄격하게 관리해야 합니다.

리튬 배터리의 물로 인한 위험성

배터리 부풀어 오름 및 누수

리튬 이온 배터리의 수분 함량이 너무 많으면 전해질의 리튬 염과 반응하여 HF를 형성합니다:

H2O + LiPF6 → POF3 + LiF + 2HF

불산(HF)은 부식성이 매우 강한 산으로 배터리 성능을 매우 파괴합니다:

HF는 배터리 내부의 금속 부품, 배터리 케이스 및 씰을 부식시켜 결국 배터리가 파손되고 누출될 수 있습니다.

HF는 배터리 내부의 고체-전해질 인터페이스를 파괴하고 SEI 멤브레인의 주요 구성 요소와 반응합니다:

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

마지막으로, 배터리 내부에서 리튬 이온의 비가역적 화학 반응을 일으키는 리튬 이온 침전이 생성됩니다. 리튬 이온 배터리 음극활성 리튬 이온을 소모하여 배터리의 에너지가 감소합니다.

수분이 충분하면 더 많은 가스가 생성되고 배터리 내부의 압력이 커져 스트레스를 받아 배터리가 변형되고 배터리가 부풀어 오르고 누출 될 위험이 있습니다.

배터리 팽창에서 발생하는 휴대 전화 또는 디지털 전자 제품을 사용하는 동안 시장에서 상황의 덮개를 열면 대부분 리튬 배터리의 높은 내부 물, 팽창으로 인한 가스 생산으로 인한 것입니다.

배터리 내부 저항이 커집니다.

배터리 내부 저항은 배터리의 가장 중요한 성능 매개 변수 중 하나이며 배터리 내부의 이온 및 전자 전달의 어려움을 측정하는 주요 기호로 배터리의 사이클 수명과 작동 상태에 직접적인 영향을 미치며 내부 저항이 작을수록 배터리 방전시 점유하는 전압이 작아지고 더 많은 에너지를 출력합니다.

수분 함량이 증가하면 배터리 고체-전해질 계면 표면에 POF3 및 LiF 침전이 생성되어 SEI 막의 밀도와 균질성이 파괴되어 배터리 내부 저항이 점차 증가하여 배터리의 방전 용량이 지속적으로 감소합니다.

주기 수명 단축

과도한 수분 함량은 배터리의 SEI 필름을 파괴하고 내부 저항이 점차 상승하며 배터리의 방전 용량이 점점 작아지고 배터리를 완전히 충전 할 때마다 배터리의 사용 시간이 점점 짧아지고 배터리를 정상적으로 사용할 수있는 횟수 (사이클)가 자연스럽게 줄어들고 배터리의 사용 시간 (수명)이 단축됩니다.

리튬 배터리 생산에 사용되는 물의 공급원

리튬 배터리의 제조 공정에서 수분의 원인은 다음과 같은 측면으로 나눌 수 있습니다:

1. 원재료에 의해 유입되는 수분

• 포지티브 및 네거티브 자료: 양이온 및 음이온 활성 물질은 공기 중의 물을 매우 쉽게 흡수하는 미크론 및 나노미터 입자, 특히 삼원 또는 이원 입자입니다. 음극 재료 Ni(니켈) 함량이 높은 소재는 비표면적이 넓고 소재 표면이 물을 흡수하고 반응하기 매우 쉽습니다. 코팅된 폴 조각의 보관 환경이 습도가 높으면 폴 조각의 표면 코팅도 공기 중의 수분을 빠르게 흡수합니다.
• 전해질: 의 용매 성분을 리튬 이온 배터리 전해질 는 물 분자와 반응하고 전해질의 용질 리튬 염도 물을 흡수하여 화학적으로 반응하기 쉽기 때문에 전해질 내부에 일정량의 물이 존재하며, 보관 환경에서 장시간 또는 너무 높은 온도에서 전해질을 보관하면 전해질 내부의 수분 함량도 상승합니다.
• 구분 기호: 분리막은 다공성 플라스틱 필름(PP/PE 소재)으로 흡수성이 뛰어납니다.

2. 전극 시트의 펄프화에 물 첨가

음극 펄프에 물을 첨가하고 원료와 교반한 다음 코팅하므로 음극 시트 자체에 물이 포함되어 있습니다. 후속 코팅 공정에서 가열 및 건조가 이루어지더라도 극 조각의 코팅 내부에는 여전히 상당량의 물이 흡착되어 있습니다.

3. 작업장 환경 습도

• 작업장 내 공기 중에 습기가 포함되어 있습니다: 공기 중의 수분은 일반적으로 상대 습도로 측정됩니다. 계절, 날씨에 따라 상대 습도는 크게 달라집니다. 봄, 여름 공기 습도는 상대적으로 크고(60% 이상), 가을, 겨울 공기는 건조하고 습도는 작습니다(40% 미만); 비오는 날 공기 습도는 크고, 맑은 날 공기 습도는 작습니다. 따라서 공기 습도가 다르면 공기 중의 수분 함량도 달라집니다.
• 인체에서 생성되는 물(사람의 땀, 내쉬는 숨, 손 씻는 물)
• 각종 보조 재료 및 종이(상자, 헝겊, 명세서)에 의해 유입된 물

리튬 배터리의 수분을 조절하는 방법

1. 원자재 관리

리튬 배터리의 생산 공정에서 원재료의 관리는 매우 중요합니다. 그 중에서도 전해액, 분리막, 양극 및 음극재와 같은 원자재에는 물이 포함될 수 있습니다. 따라서 조달 과정에서 이러한 원자재는 수분 함량이 표준을 충족하는지 확인하기 위해 엄격한 품질 검사를 거쳐야 합니다.

한편, 보관 및 사용 과정에서 물이 원료에 미치는 영향을 방지하기 위해 건조 보관, 직사광선 피하기 등 적절한 조치를 취해야 합니다.

2. 생산 공정 제어

리튬 배터리 생산 공정에서는 물을 제어하기 위해 일련의 조치를 취해야 합니다. 예를 들어, 전극 준비 공정에서는 전극 재료 혼합 및 코팅 공정에 과도한 물이 유입되지 않도록 해야 합니다.

한편, 배터리 조립 공정에서는 적절한 다이어프램과 전해질을 선택하고 조립 환경의 상대 습도가 낮은지 확인해야 합니다. 또한 배터리 형성 과정에서 물이 배터리 성능에 미치는 영향을 피하기 위해 형성 온도와 시간을 제어해야 합니다.

3. 장비 선택 및 제어

리튬 배터리 생산 공정에서 장비의 선택과 제어도 매우 중요합니다. 수분 함량을 효과적으로 제어하기 위해서는 진공 건조, 열풍 건조 등과 같은 적절한 건조 장비와 기술을 선택해야 합니다.

동시에 생산 장비의 정상적인 작동을 보장하고 누수 및 기타 문제를 방지하기 위해 생산 공정에서 정기적인 점검 및 유지 관리도 필요합니다.

4. 테스트 및 분석

리튬 배터리의 품질과 성능이 요구 사항을 충족하는지 확인하려면 배터리를 테스트하고 분석해야 합니다. 그중에서도 수분 감지는 매우 중요한 부분입니다. 일반적으로 사용되는 수분 감지 방법에는 가스 크로마토그래피, 질량 분석법, 칼 피셔법 등이 있습니다.

배터리의 수분 함량은 이러한 감지 방법을 통해 효과적으로 감지하고 그에 따라 제어 및 처리할 수 있습니다. 동시에 배터리 사용 및 성능 변화 추세를 파악하기 위해 배터리 성능 테스트도 정기적으로 수행해야 합니다.

결론

리튬 배터리 공정에서 물은 매우 중요한 영향 요인입니다. 리튬 배터리의 품질과 성능이 요구 사항을 충족하려면 수분 함량을 엄격하게 관리해야 합니다.

원자재의 포괄적 인 제어 및 처리를 통해 생산 공정, 장비 및 테스트를 통해 리튬 배터리의 수분 함량이 요구 사항을 충족하고 최상의 배터리 성능과 서비스 수명을 효과적으로 보장 할 수 있습니다.