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卷绕房内的湿度大时,极片吸水量大,增加了极片的水份含量,在电池中产生气体量增加,使电池的内压增加,危害电池的安全性能。水份的增加多消耗电池中的活物质,使电池容量下降。湿度小反之,
一、为什么卷绕车间对湿度如此敏感?
在卷绕或叠片过程中,经过烘烤干燥但仍具吸湿性的正负极片、隔膜完全暴露在车间环境中进行精密堆叠。此时环境中的任何水分,都可能成为电池内部的"隐形炸引弹”:
1.水分侵入材料内部:极片中的活性物质(尤其是正极))和导电剂具有微孔结构,极易吸附空气中的水分。隔膜同样会吸收水分,影响其离子传导性和机械强度。
⒉电解液"死敌":后续注入的电解液核心成分LiPF。(六氟磷酸锂)是水分的天敌。一旦接触,立即发生不可逆的水解反应:LiPF。+ H0 → LiF + POF3+ 2HF。这些反应产物,尤其是腐蚀性极强的 HF(氰化氢),将成为电池内部长期存在的破坏源。
二、湿度失控对电池质量的致命影响
卷绕车间湿度超标(>10%RH),将引发一系列连锁反应,最终导致电池性能劣化乃至报废:
1.电解液变质与有效成分损耗:
·水分与LiPFe反应,消耗掉关键的锂盐和导电添加剂。
生成的HF等腐蚀性物质会持续破坏电极材料(特别是负极SEI膜)、集流体(铜箔、铝箔)和隔膜。·后果:电池内阻显著增加,容量快速衰减,循环寿命大幅缩短。
2.锂离子损失与不可逆反应:
·电解液中的锂离子(Li*)会与水分或反应副产物发生消耗性副反应。
·在负极,可能发生析锂或形成非活性的锂化合物。后果:电池可逆容量永久性下降,能量密度受损。3.隔膜性能劣化与短路风险:
·吸湿后的隔膜可能发生溶胀、变形或微观结构改变。
·后果:离子电导率下降(影响倍率性能),机械强度降低(易被刺穿),甚至导致正负极微短路,增加自放电和热失控风险。
4.灾难性自放电(HSD) :
·内部残留水分及反应副产物形成微小的“内部短路"通路和持续的寄生反应。
后果:
。用户端:电池"一夜没电”,满电电动车无法启动,手机待机时间急剧缩短,客户体验极差。
。生产端:HSD电池是主要报废原因。即使仅有5%的HSD率(日产量4万只时意味着每夭报废2000只,日损14万元,年损超500万),其经济损耗也极为惊人(相当于每年烧掉几十辆轿车)。
5.产气与安全风险:
·水分与LiPF,反应本身就会产生气体(POFs,HF蒸气)。
·持续的副反应(如电解液分解、负极反应)进—步加剧产气。后果:电池内部压力升高,轻则导致:
。圆柱电池:壳体轻微形变(磕碰易产生凹点)、防爆阀(CID)提前开裂(电池立即报废)。。软包电池:鼓包(鼓壳)。
。严重时,压力过高可能导致壳体爆裂,电解液喷溅,碎片飞散,存在起火和伤人的重大安全隐患。