Impacto da água no processo de produção de baterias de lítio
No processo da bateria de lítio, a água é um fator que não pode ser ignorado. A água tem um impacto muito importante no desempenho e na vida útil das baterias de lítio. Neste artigo, apresentaremos os efeitos e os perigos da água no processo da bateria de lítio e como controlar a água para garantir a qualidade e o desempenho das baterias de lítio.
Índice
Impacto da água no processo das baterias de lítio
1. Impacto da água na segurança das baterias de lítio
A água é uma das substâncias nocivas das baterias de lítio. O excesso de água pode provocar problemas de segurança, como curto-circuitos, expansão e rutura no interior das baterias de lítio. A principal forma de a água entrar no interior da bateria de lítio é a água trazida pelas matérias-primas e pelo processo de produção. Por conseguinte, no processo de produção da bateria de lítio, o teor de água deve ser rigorosamente controlado para garantir a segurança da bateria de lítio.
2. O efeito da água no desempenho da bateria de lítio
A água não só afecta a segurança da bateria de lítio, como também afecta o seu desempenho. A quantidade certa de água pode promover a reação eletroquímica da bateria de lítio, melhorar a capacidade e carga e descarga da bateria de iões de lítio.
No entanto, o excesso de água conduzirá a uma diminuição do desempenho da bateria e encurtará a sua vida útil. Por conseguinte, no processo de produção de baterias de lítio, o teor de água tem de ser rigorosamente controlado para obter o melhor desempenho da bateria.
Perigos da água nas baterias de lítio
Inchaço e fuga da bateria
Se o teor de água na bateria de iões de lítio for demasiado elevado, reagirá com o sal de lítio no eletrólito para formar HF:
H2O + LiPF6 → POF3 + LiF + 2HF
O ácido fluorídrico (HF) é um ácido muito corrosivo, que é muito destrutivo para o desempenho da bateria:
O HF corroerá as peças metálicas no interior da bateria, a caixa da bateria e o vedante, o que, por sua vez, acabará por provocar a rutura e a fuga da bateria.
O HF destruirá a interface sólido-eletrólito no interior da bateria e reagirá com os principais componentes da membrana SEI:
Por fim, a precipitação de LiF é gerada no interior da bateria, provocando reacções químicas irreversíveis dos iões de lítio na ânodo de bateria de iões de lítioA bateria é alimentada com iões de lítio activos e a energia da bateria é reduzida.
Quando há humidade suficiente, é produzido mais gás e a pressão no interior da bateria aumenta, o que provoca a deformação da bateria sob tensão, havendo o perigo de a bateria ficar saliente e de ocorrerem fugas.
No mercado, durante a utilização de telemóveis ou de produtos electrónicos digitais, a bateria fica abaulada, abre-se a tampa da situação, a maioria deve-se à elevada quantidade de água interna das baterias de lítio, à produção de gás causada pelo abaulamento.
A resistência interna da bateria torna-se maior
A resistência interna da bateria é um dos parâmetros de desempenho mais importantes da bateria, é o principal símbolo para medir a dificuldade de transmissão de iões e electrões no interior da bateria, o que afecta diretamente o ciclo de vida e o estado de funcionamento da bateria; quanto menor for a resistência interna, menor será a tensão ocupada quando a bateria é descarregada e maior será a energia que produz.
Quando o teor de água aumenta, a precipitação de POF3 e LiF será gerada na superfície da interface sólido-eletrólito da bateria, destruindo a densidade e a homogeneidade da membrana SEI, resultando no aumento gradual da resistência interna da bateria, e a capacidade de descarga da bateria diminui continuamente.
Ciclo de vida reduzido
O teor excessivo de água destrói a película SEI da bateria, a resistência interna aumenta gradualmente, a capacidade de descarga da bateria torna-se cada vez mais pequena e o tempo de utilização da bateria torna-se cada vez mais curto de cada vez que a bateria é totalmente carregada, o número de vezes que a bateria pode ser utilizada normalmente (ciclo) tornar-se-á naturalmente menor e o tempo de utilização (vida útil) da bateria será reduzido.
Fontes de água na produção de baterias de lítio
No processo de fabrico da bateria de lítio, a fonte de humidade pode ser dividida nos seguintes aspectos
1. Humidade trazida pelas matérias-primas
Materiais positivos e negativos: As substâncias activas positivas e negativas são partículas micrométricas e nanométricas, que absorvem muito facilmente a água no ar; especialmente as substâncias activas ternárias ou binárias materiais catódicos com elevado teor de Ni (níquel) têm uma grande área de superfície específica, e a superfície do material é muito fácil de absorver água e reagir. Se o ambiente de armazenamento da peça de poste revestida tiver uma humidade elevada, o revestimento da superfície da peça de poste também absorverá rapidamente a humidade do ar.
Eletrólito: o componente solvente no eletrólito de bateria de iões de lítio reagirá com as moléculas de água; o sal de lítio soluto no eletrólito também é propenso a absorver água e a reagir quimicamente; por conseguinte, haverá uma certa quantidade de água no interior do eletrólito; se o eletrólito for armazenado durante muito tempo ou a uma temperatura demasiado elevada no ambiente de armazenamento, o teor de água no interior do eletrólito também aumentará.
Separador: O separador é uma película de plástico poroso (material PP/PE) que é também altamente absorvente.
2. água adicionada na polpação da folha de eléctrodos
A água será adicionada à polpa do elétrodo negativo e agitada com matérias-primas, sendo depois revestida, pelo que a própria folha do elétrodo negativo contém água. No processo de revestimento subsequente, embora haja aquecimento e secagem, há ainda uma parte considerável de água adsorvida no interior do revestimento da peça do pólo.
3. Humidade no ambiente da oficina
A humidade contida no ar da oficina: A humidade do ar é geralmente medida em humidade relativa. A humidade relativa varia muito entre as diferentes estações do ano e as diferentes condições meteorológicas; na primavera, a humidade do ar no verão é relativamente elevada (mais de 60%), no outono, no inverno, a humidade do ar é mais baixa (menos de 40%); a humidade do ar em dias de chuva é maior, a humidade do ar em dias de sol é menor. Assim, a humidade do ar é diferente, o teor de água no ar é diferente.
Água produzida pelo corpo humano (suor humano, ar expirado, água para lavar as mãos)
Água introduzida por diversos materiais auxiliares e papel (cartão, trapos, declarações)
Como controlar a água nas baterias de lítio
1. Controlo das matérias-primas
No processo de produção da bateria de lítio, o controlo das matérias-primas é muito importante. Entre elas, as matérias-primas como o eletrólito, o separador, os materiais dos eléctrodos positivos e negativos podem conter água. Por conseguinte, durante o processo de aquisição, estas matérias-primas têm de ser rigorosamente inspeccionadas em termos de qualidade para garantir que o seu teor de água cumpre a norma.
Entretanto, no processo de armazenamento e utilização, é necessário tomar as medidas correspondentes, como o armazenamento a seco e evitar a luz solar direta, etc., a fim de evitar o impacto da água nas matérias-primas.
2. Controlo do processo de produção
No lítio produção de pilhas é necessário tomar uma série de medidas para controlar a água. Por exemplo, no processo de preparação do elétrodo, é necessário garantir que o processo de mistura e revestimento do material do elétrodo não introduz água em excesso.
Entretanto, no processo de montagem da bateria, é necessário selecionar o diafragma e o eletrólito adequados e garantir que o ambiente de montagem tem uma humidade relativa baixa. Além disso, no processo de formação da bateria, a temperatura e o tempo de formação precisam de ser controlados para evitar a influência da água no desempenho da bateria.
3. Seleção e controlo do equipamento
No processo de produção da bateria de lítio, a seleção e o controlo do equipamento são também muito importantes. Para controlar eficazmente o teor de água, é necessário escolher o equipamento e a tecnologia de secagem adequados, como a secagem a vácuo, a secagem a ar quente e assim por diante.
Ao mesmo tempo, a inspeção e manutenção regulares do equipamento de produção também são necessárias no processo de produção para garantir o seu funcionamento normal e evitar fugas de água e outros problemas.
4. Testes e análises
Para garantir que a qualidade e o desempenho das baterias de lítio cumprem os requisitos, a bateria precisa de ser testada e analisada. Entre eles, a deteção de água é uma parte muito importante. Os métodos de deteção de água habitualmente utilizados incluem a cromatografia gasosa, a espetrometria de massa, o método Karl Fischer, etc.
O teor de água na bateria pode ser eficazmente detectado por estes métodos de deteção e controlado e processado em conformidade. Ao mesmo tempo, o teste de desempenho da bateria também precisa de ser efectuado regularmente para compreender a utilização da bateria e a tendência das alterações de desempenho.
Conclusão
No processo da bateria de lítio, a água é um fator de influência muito importante. Para garantir que a qualidade e o desempenho das baterias de lítio cumprem os requisitos, o teor de água deve ser rigorosamente controlado.
Através do controlo e tratamento abrangentes das matérias-primas, do processo de produção, do equipamento e dos testes, é possível garantir eficazmente que o teor de água das baterias de lítio cumpre os requisitos e obter o melhor desempenho e vida útil da bateria.
Sorte
Olá, eu sou o Lucky, licenciado por uma universidade bem conhecida na China, agora principalmente envolvido na edição de artigos sobre baterias de lítio para motociclos e a estação de troca de baterias, estou empenhado em oferecer serviços e soluções sobre a estação de troca de baterias para várias indústrias.
Impacto da água no processo de produção de baterias de lítio
Impacto da água no processo das baterias de lítio
1. Impacto da água na segurança das baterias de lítio
A água é uma das substâncias nocivas das baterias de lítio. O excesso de água pode provocar problemas de segurança, como curto-circuitos, expansão e rutura no interior das baterias de lítio. A principal forma de a água entrar no interior da bateria de lítio é a água trazida pelas matérias-primas e pelo processo de produção. Por conseguinte, no processo de produção da bateria de lítio, o teor de água deve ser rigorosamente controlado para garantir a segurança da bateria de lítio.
2. O efeito da água no desempenho da bateria de lítio
A água não só afecta a segurança da bateria de lítio, como também afecta o seu desempenho. A quantidade certa de água pode promover a reação eletroquímica da bateria de lítio, melhorar a capacidade e carga e descarga da bateria de iões de lítio.
No entanto, o excesso de água conduzirá a uma diminuição do desempenho da bateria e encurtará a sua vida útil. Por conseguinte, no processo de produção de baterias de lítio, o teor de água tem de ser rigorosamente controlado para obter o melhor desempenho da bateria.
Perigos da água nas baterias de lítio
Inchaço e fuga da bateria
Se o teor de água na bateria de iões de lítio for demasiado elevado, reagirá com o sal de lítio no eletrólito para formar HF:
H2O + LiPF6 → POF3 + LiF + 2HF
O ácido fluorídrico (HF) é um ácido muito corrosivo, que é muito destrutivo para o desempenho da bateria:
O HF corroerá as peças metálicas no interior da bateria, a caixa da bateria e o vedante, o que, por sua vez, acabará por provocar a rutura e a fuga da bateria.
O HF destruirá a interface sólido-eletrólito no interior da bateria e reagirá com os principais componentes da membrana SEI:
ROCO2Li + HF → ROCO2H + LiF
Li2CO3 + 2HF → H2CO3 + 2LiF
Por fim, a precipitação de LiF é gerada no interior da bateria, provocando reacções químicas irreversíveis dos iões de lítio na ânodo de bateria de iões de lítioA bateria é alimentada com iões de lítio activos e a energia da bateria é reduzida.
Quando há humidade suficiente, é produzido mais gás e a pressão no interior da bateria aumenta, o que provoca a deformação da bateria sob tensão, havendo o perigo de a bateria ficar saliente e de ocorrerem fugas.
No mercado, durante a utilização de telemóveis ou de produtos electrónicos digitais, a bateria fica abaulada, abre-se a tampa da situação, a maioria deve-se à elevada quantidade de água interna das baterias de lítio, à produção de gás causada pelo abaulamento.
A resistência interna da bateria torna-se maior
A resistência interna da bateria é um dos parâmetros de desempenho mais importantes da bateria, é o principal símbolo para medir a dificuldade de transmissão de iões e electrões no interior da bateria, o que afecta diretamente o ciclo de vida e o estado de funcionamento da bateria; quanto menor for a resistência interna, menor será a tensão ocupada quando a bateria é descarregada e maior será a energia que produz.
Quando o teor de água aumenta, a precipitação de POF3 e LiF será gerada na superfície da interface sólido-eletrólito da bateria, destruindo a densidade e a homogeneidade da membrana SEI, resultando no aumento gradual da resistência interna da bateria, e a capacidade de descarga da bateria diminui continuamente.
Ciclo de vida reduzido
O teor excessivo de água destrói a película SEI da bateria, a resistência interna aumenta gradualmente, a capacidade de descarga da bateria torna-se cada vez mais pequena e o tempo de utilização da bateria torna-se cada vez mais curto de cada vez que a bateria é totalmente carregada, o número de vezes que a bateria pode ser utilizada normalmente (ciclo) tornar-se-á naturalmente menor e o tempo de utilização (vida útil) da bateria será reduzido.
Fontes de água na produção de baterias de lítio
No processo de fabrico da bateria de lítio, a fonte de humidade pode ser dividida nos seguintes aspectos
1. Humidade trazida pelas matérias-primas
2. água adicionada na polpação da folha de eléctrodos
A água será adicionada à polpa do elétrodo negativo e agitada com matérias-primas, sendo depois revestida, pelo que a própria folha do elétrodo negativo contém água. No processo de revestimento subsequente, embora haja aquecimento e secagem, há ainda uma parte considerável de água adsorvida no interior do revestimento da peça do pólo.
3. Humidade no ambiente da oficina
Como controlar a água nas baterias de lítio
1. Controlo das matérias-primas
No processo de produção da bateria de lítio, o controlo das matérias-primas é muito importante. Entre elas, as matérias-primas como o eletrólito, o separador, os materiais dos eléctrodos positivos e negativos podem conter água. Por conseguinte, durante o processo de aquisição, estas matérias-primas têm de ser rigorosamente inspeccionadas em termos de qualidade para garantir que o seu teor de água cumpre a norma.
Entretanto, no processo de armazenamento e utilização, é necessário tomar as medidas correspondentes, como o armazenamento a seco e evitar a luz solar direta, etc., a fim de evitar o impacto da água nas matérias-primas.
2. Controlo do processo de produção
No lítio produção de pilhas é necessário tomar uma série de medidas para controlar a água. Por exemplo, no processo de preparação do elétrodo, é necessário garantir que o processo de mistura e revestimento do material do elétrodo não introduz água em excesso.
Entretanto, no processo de montagem da bateria, é necessário selecionar o diafragma e o eletrólito adequados e garantir que o ambiente de montagem tem uma humidade relativa baixa. Além disso, no processo de formação da bateria, a temperatura e o tempo de formação precisam de ser controlados para evitar a influência da água no desempenho da bateria.
3. Seleção e controlo do equipamento
No processo de produção da bateria de lítio, a seleção e o controlo do equipamento são também muito importantes. Para controlar eficazmente o teor de água, é necessário escolher o equipamento e a tecnologia de secagem adequados, como a secagem a vácuo, a secagem a ar quente e assim por diante.
Ao mesmo tempo, a inspeção e manutenção regulares do equipamento de produção também são necessárias no processo de produção para garantir o seu funcionamento normal e evitar fugas de água e outros problemas.
4. Testes e análises
Para garantir que a qualidade e o desempenho das baterias de lítio cumprem os requisitos, a bateria precisa de ser testada e analisada. Entre eles, a deteção de água é uma parte muito importante. Os métodos de deteção de água habitualmente utilizados incluem a cromatografia gasosa, a espetrometria de massa, o método Karl Fischer, etc.
O teor de água na bateria pode ser eficazmente detectado por estes métodos de deteção e controlado e processado em conformidade. Ao mesmo tempo, o teste de desempenho da bateria também precisa de ser efectuado regularmente para compreender a utilização da bateria e a tendência das alterações de desempenho.
Conclusão
No processo da bateria de lítio, a água é um fator de influência muito importante. Para garantir que a qualidade e o desempenho das baterias de lítio cumprem os requisitos, o teor de água deve ser rigorosamente controlado.
Através do controlo e tratamento abrangentes das matérias-primas, do processo de produção, do equipamento e dos testes, é possível garantir eficazmente que o teor de água das baterias de lítio cumpre os requisitos e obter o melhor desempenho e vida útil da bateria.