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为什么锂离子电池在使用过程中会产气体?产生了哪些气体?

发布者:【浩博电池资讯】 发布时间:2023-07-25 17:07:46 点击量:131

锂离子电池在使用过程中会产气,产气会影响电池的性能与安全。那么产气的原因是什么?产生了哪些气体呢?

一.锂离子电池产气的原因如下:

在正常使用过程中:

1.电解液的氧化还原分解

伴随着正负极片电压的变化,电解液倾向于在高度脱锂的正极/完全锂化的负极表面被氧化/还原,导致气体产生。这是由于Li离子的脱嵌与嵌入,负极处费米能级高于电解质溶液的LUMO能级,电解质溶液将接受来自负极处电子,引发还原反应。同样,正极处费米能级低于电解质溶液的最高已占据分子轨道(HOMO)能级,则电解质溶液会失去电子,触发氧化反应,而被氧化。具体关于LUMO与HOMO的介绍请看文章。(锂电-锂离子电池中为什么会生成SEI膜?SEI膜生成的具体步骤是什么?SEI膜是什么样的结构?)

2.正极材料处的残留物杂质

在材料制备和储存过程中,会在正极表面形成的杂质(Li2CO3等). 电池在循环使用过程中, 这些杂质会分解反应产生气体.

3.干燥不足导致的残留H2O与副反应生成的H2O

H2O一方面会产生H2, 一方面H2O与其反应生成的OH-会促进EC的水解产生其他气体.

4.串扰反应

来自一个电极的产物(如气体、分解产物等)可以在另一个电极吸收或消耗,从而产生更多的物质。原则上,产生的气体产物和氧化物质可以散落在正极表面或溶解在电解质中,然而,它们也可以到达负极并在那里被还原。例如H2的产生: 电解液氧化物(R-H+),它从正极扩散到负极被还原,以增加H2

在高温使用过程中,除上述4点外, 还包括:

5.SEI膜的分解

在首次化成中形成的SEI膜,在高温条件下, SEI会分解产生气体.

6.正极材料释放活性氧

脱锂态的正极材料在受到高温作用时,其晶体结构会发生一系列的改变,在该过程中会放热与释放一部分的高活性氧,而活性氧会氧化电解液产生大量的气体.


二.锂离子电池会产生的气体种类:

从气体产生的位置来划分, 包括正极侧与负极侧:

1.正极侧

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2.负极侧

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三.锂离子电池常用电解液会产生的气体

1.EC

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2.PC

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3.DMC

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4.DEC

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5.EMC

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以上内容为电池人阅读文献后的总结,为此感谢前辈们的研究,为我们后来者的学习提供了便利!

“我相信科学技术的难关都将被一步步攻克,因为我们站在巨人的肩膀上,也奋力在成为巨人。”


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