A influência da umidade no processo de fabricação da bateria de lítio
Apr 10, 2024
Durante o processo de fabricação de baterias de íon-lítio, existem três itens cruciais que devem ser rigorosamente controlados: poeira, partículas metálicas e umidade. Se a poeira e as partículas metálicas não forem controladas adequadamente, isso levará diretamente a acidentes de segurança, como curtos-circuitos internos e incêndios na bateria. Se a umidade não for controlada de forma eficaz, também causará danos significativos ao desempenho da bateria e causará sérios acidentes de qualidade! Portanto, é crucial controlar rigorosamente o teor de água dos principais materiais, como eletrodos, separadores e eletrólitos, durante o processo de fabricação. Não deve haver relaxamento e vigilância constante! A seguir está uma explicação detalhada de três aspectos: os danos da umidade às baterias de lítio, a fonte de umidade durante o processo de fabricação e o controle da umidade durante o processo de fabricação. 1. Os danos da umidade às baterias de lítio (1) Inchaço e vazamento da bateria: Se houver umidade excessiva nas baterias de íon de lítio, ela reage quimicamente com o sal de lítio no eletrólito, gerando HF: H2O + LiPF6 → POF3 + LiF + 2HF O ácido fluorídrico (HF) é um ácido altamente corrosivo que pode causar danos significativos ao desempenho da bateria: O HF corrói os componentes metálicos, o invólucro da bateria e a vedação dentro da bateria, eventualmente causando rachaduras, rupturas e vazamentos. O HF também destrói o filme SEI (Solid-Electrolyte-Interface) dentro da bateria, reagindo com seus componentes principais: ROCO2Li + HF → ROCO2H + LiF Li2CO3 + 2HF → H2CO3 + 2LiF Eventualmente, o LiF precipita-se dentro da bateria, causando reações químicas irreversíveis no eletrodo negativo que consomem íons de lítio ativos, reduzindo assim a capacidade de energia da bateria. Quando há umidade suficiente, mais gás é gerado, aumentando a pressão interna da bateria. Isso pode causar deformação, inchaço e até vazamento, representando um risco à segurança. Muitos casos de inchaço da bateria e estouro da tampa encontrados em telefones celulares ou produtos eletrônicos digitais no mercado são frequentemente atribuídos ao alto teor de umidade e geração de gás dentro da bateria de lítio. (2) Aumento da resistência interna da bateria: A resistência interna da bateria é um dos parâmetros de desempenho mais críticos, servindo como um indicador primário da facilidade com que íons e elétrons podem viajar dentro da bateria. Afeta diretamente o ciclo de vida da bateria e o estado operacional. Uma resistência interna mais baixa significa que menos tensão é consumida durante a descarga, resultando em maior produção de energia. Um aumento no teor de umidade pode levar à formação de precipitados de POF3 e LiF na superfície do filme SEI (Solid-Electrolyte-Interface). Isto degrada a densidade e uniformidade do filme SEI, aumentando gradativamente a resistência interna da bateria e diminuindo sua capacidade de descarga. (3) Ciclo de vida reduzido: A umidade exces...
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