锂电池鼓气成分及原理分析ppt课件.ppt

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1、锂电池鼓气成分及原理分析锂电池鼓气成分及原理分析ECVCOOSOOOCOOOSOOOCOPCOOCOESPSDECCH3CH2OCOCH2CH3ODMCCH3OCOCH3OBPLi Li+ + e -3.045VCu Cu2+ + 2e 0.337 3.382(vsLi+/Li)Al Al3+ + 3e -1.66 1.385 (vsLi+/Li)LiC6 Li + e + 6C 3.2 (vsLi+/Li) LiCoO2 CoO2+ Li + e 约3.3 (vsLi+/Li)Fe2+ Fe3+ + e 0.771 3.816 (vsLi+/Li)物质还原电位V (vs Li+/Li)氧化电

2、位V (vs Li+/Li )溶点沸点粘度CP介电常数/（g.cm-3）EC0.0456.245372381.990PC0.0456.645-492421.265DEC0.0456.745-431270.982.8DMC0.0456.7453900.593.1EMC0.0456.745-551080.652.9MA1.0456.445-98580.376.7DME0.0455.145-58840.467.2THF0.0455.245-109660.467.4途径途径I I:化成工序产气化成工序产气l 文献资料索引文献资料索引l 化成过程产气机理分析化成过程产气机理分析l化成阶段产气成分分析化成

3、阶段产气成分分析l 文献资料索引文献资料索引n 化成电压对产气成分的影响化成电压对产气成分的影响 CV3.5V：由于SEI膜已经形成，故产气数量降低 CV3.75V：主要成分为C2H4C I0.02Cn SEI膜的具体成分膜的具体成分n 电池电压对容量的关系电池电压对容量的关系050010001500200025003000350040004500020406080100120140160180Capacity,mAhvoltage,mVn 电极电压对容量的关系电极电压对容量的关系0123450100200capacity,mAhvoltage,V(vs.Li+/Li)CathodeAnode

4、n 充放电过程中充放电过程中IR的变化的变化EC的单/双电子反应PC的单/双电子反应DEC的单/双电子反应DMC的单/双电子反应微量水分的助成膜反应正极附近的成膜反应l 产气机理分析产气机理分析 （钝化电位（钝化电位0.9V左右左右） 单电子反应双电子反应 EC + e EC EC +2 Li+ CH2=CH2 （g）+（CH2OCO2Li）2（s） EC + 2e CH2=CH2（g）+ CO32-CO32- + Li+ Li2CO3EC + 2e +2Li+ CH3OLi（s）+ CO（g）n PC的单的单/双电子反应（钝化电位双电子反应（钝化电位0.8V左右）左右） 单电子反应单电子反应

5、 双电子反应双电子反应PC + e PC PC +2 Li+ CH3CH=CH2 （g）+（CH2OCO2Li）2（s） PC + 2e CH3CH=CH2（g）+ CO32-CO32- + Li+ Li2CO3PC + 2e +2Li+ CH3OLi（s）+CH3CH2OLi(s)+ CO（g）DEC + e + 2Li+ C2H5OCO2Li (s) + CH3 DEC + e + 2Li+ C2H5OLi (s) + C2H5CO2 C2H5CO2 + CH3 CH3OCO2CH3单电子反应单电子反应双电子反应双电子反应DEC + 2e + 2Li+ C2H5OLi (s) + CO(g

6、) CH3 + 1/2H2 CH4CH3 + CH3 C2H6LiPF6 LiF + PF5 PF5 + H2O 2HF + PF3O Li2CO3 + 2HF LiF + H2CO3 H2CO3 H2O + CO2 产生CO2（量大）H2O + e OH + 1/2H2O H + Li+ LiOH(S)LiO H +Li+ + e Li2O(S) + H2 (g) 产生H2（微量，有利于SEI膜形成）低电位下 溶剂 + ne CO2气体成分H2COCH4CO2C2H6N1C2H4N2相对含量，%0.670.688.4527.78.50.6146.46.9l 化成阶段产气成分分析化成阶段产气成

7、分分析N代表未知成分010203040500246810气体种类气体含量，%H2CON2CH4CO2C2H6N1C2H4途径途径2：过充产气：过充产气 气体成分H2COCH4CO2C2H6NC2H4N相对含量，%0.0550.006517.139.90.821.5540.50.093010203040500246810气体种类气体含量，%H2CON2CH4CO2C2H6N1C2H4主要成分：主要成分：CO2、C2H4与化成阶段产气机理类似，与化成阶段产气机理类似，主要包括溶剂的正极氧化和主要包括溶剂的正极氧化和负极的还原负极的还原(SEI膜的破坏和膜的破坏和重振重振)故故CO2含量较高。含量较

8、高。 途径途径3：过放产气：过放产气途径途径4: 存储阶段产气存储阶段产气LiPF6 LiF + PF5 PF5 + H2O 2HF + PF3O Li2CO3 + 2HF LiF + H2CO3 H2CO3 H2O + CO2 H2O的飞梭效应SEI膜的破坏及CO2的生成H2O + e OH + 1/2H2O H + Li+ LiOH(S)Li2O H +Li+ + e Li2O(S) + H2 (g) H2O的电解及H2的产生电压在1.0V以上时，一般不会出现鼓胀现象，且电压下降比较缓慢。当电池的电压降至约720-850mV时，电池开始发生鼓胀现象，此时，电池的电压会在较短时间内迅速下降至

9、零。部分电池在电压下降到3.5-3.7V时，出现一个电压突降。自放电过程分析自放电过程分析鼓气成分析鼓气成分析理论推测理论推测理论解释理论解释产气机理分析产气机理分析n 自放电电池第一阶段电压变化自放电电池第一阶段电压变化自放电严重自放电严重自放电缓慢自放电缓慢自放电过程分析自放电过程分析n自放电电池第三阶段电压变化自放电电池第三阶段电压变化1-3电池电压数据804783784794792675765730732740729723717716698425000000020040060080010003090330904上30904下30905上30905下3090630908309093091130912309153091630917309183091930921309223092330924309253092630927采集日期电池电压mV产气转则点产气转则点气体成分H2O2COCH4CO2C2H4相对含量，%0.0150.00310.0773.791.15.06型号：TM0428 存储阶段02040608010002468气体种类气体含量，%H2COCH4CO2C2H4O2鼓气成分分析鼓气成分分析理论推测理论推测理论解释理论解释0123450102030405060容量衰减容量衰减氧化降解氧化降解ABCD 产气机理推测产气机理推测