钜大LARGE | 点击量：710次 | 2021年04月09日
环境湿度对锂离子电池高镍正极材料有影响吗？
关于镍基材料，颗粒表面会发生自发反应，Ni3+转变为Ni2+，释放O2-，当镍含量高的材料（NMC622、NMC811、NCA等）暴露在空气中时，更容易吸收空气中的二氧化碳和水，发生如下反应：
这样在颗粒表面形成Li2CO3和LiOH层，材料中Ni比例高，PH值也越高，而Li2CO3和LiOH消耗了材料中的Li，又不具备电化学活性，因此会造成容量衰减，而且颗粒表面致密的Li2CO3层阻碍Li的扩散，影响电池性能。LiOH也会与PVDF和LiPF6反应，对电池工艺和性能出现不利影响。
材料与空气的反应会在原材料保存、电极制备、极片存储等整个过程进行，因此，关于高镍材料，从原材料到整个电池生产过程都要严格的环境控制，特别是水分控制。假如水分与材料已经发生了反应，通过常规的干燥过程根本无法再次去除水分的影响，电极浆料的制备、极片制造等环节都要在干燥环境内进行，一般地，高镍正极电池的生产过程都要露点-30℃环境。
假如高镍正极材料颗粒表面吸收空气中的水分，反应出现了LiOH，这就会对极片制造工艺过程出现严重的影响。在高镍正极浆料制备过程中，PVDF溶解于NMP中，材料表面的碱性基团会攻击相邻的C-F、C-H键，PVDF很容易发生双分子消去反应，会在分子链上形成一部分的碳碳双键，反应如下：
当PVDF内双键増加时，其粘结力也会増加，这会导致浆料粘度増加，甚至浆料形成凝胶状态。因此，高镍正极浆料在制备和涂布过程，环境湿度对其影响巨大，假如再工艺过程中吸水反应，特别容易造成浆料性质发生变化，导致极片制造过程出现品质不稳定，工艺一致性差等问题，形成凝胶浆料时，甚至涂布过程无法进行。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
而且，当PVDF内双键増加导致粘结力増加时，极片脆性増加特别容易发生断裂，极片辊压、分切等工艺收放卷过程中，极片断裂造成工艺过程无法进行。假如电池是方形卷绕工艺，在卷芯拐角处会造成极片断裂或者掉料的情况。
LiOH会与Al箔发生如下反应：
6OH-+2Al+6H2O→6OH-+2Al(OH)3+3H2
Al被腐蚀之后，机械强度降低，电池电化学性能和安全性都会受到影响，而且箔材被腐蚀表面性质变化，涂层剥离强度会降低，极片的机械性能和电性能都会受到影响。
此外，LiOH也会与LiPF6反应，消耗电解液中的Li离子，出现HF气体，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膜重要成分持续发生反应：
ROCO2Li+HF→ROCO2H+LiF
Li2CO3+2HF→H2CO3+2LiF
最后，在电池内部出现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。
高镍材料吸收水分反应产物Li2CO3在充电状态的高电位下容易分解出现CO2气体，造成电池鼓包漏液问题。当材料吸收的水分足够多时，出现的气体多，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。
因此，关于高镍正极材料，在原材料保存和电池制备过程中，环境湿度都要严格控制，才能生产高性能的锂离子电池。
