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1、环境湿度对锂电池高镍正极材料的影响指出在国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项的支持 下，宁德时代、天津力神、国轩高科等几只团队，已经基本 实现了 300瓦时/公斤动力电池的研发，具体考核指标为： 电池单体能量密度N300Wh/kg,循环寿命N1500次，成本W 0.8元/Wh，安全性等达到国标要求。这三个团队目前基本上 米用的技术路线大同小异，均为正极高镍三元，负极是硅碳。 高镍正极配硅碳负极已经被行业内公认为高比能量锂离子 动力电池的技术路线。而高镍正极面临很多问题，其中原材 料的保存、电池生产环境要求高是巨大的挑战。本文简单总 结下环境因素，特别是湿度对高镍正极材料特性的影响，理 解错误
2、之处请大家批评指正。对于镍基材料，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：O?- + CO2/H2O t CO|-/2 OH-Li4 + CO；2 OH- t Li2CO3/2LiOH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
3、电池工艺和性能产生不利影响。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，对于高镍材料，从原材料到整个 电池生产过程都需要严格的环境控制，特别是水分控制。如 果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 都需要在干燥环境内进行，一般地，高镍正极电池的生产过 程都需要露点-30C环境。如果高镍正极材料颗粒表面吸收空气中的水分，反应产 生7LiOH，这就会对极片制造工艺过程产生严重的影响。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
4、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:FIC FHlr一Hu c n H- -JF -/ B CIF公HI c/CIFI %HIC当PVDF内双键增加时，其粘结力也会增加，这会导致 浆料粘度增加，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，如果再工艺 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。而且，当PVDF内双键增加导致粘结力增加时，极片脆 性增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。如果
5、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-+2A1+6HO一6OH-+2Al(OH) +3HAl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，产生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。而且仰破坏SEI膜，会与SEI膜主要 成分持续发生反应：ROCO Li + HF 一 ROCOH + LiF22Li2CO3 + 2HF 一 H2CO3 + 2LiF最后，在电池内部产生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 下容易分解产生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，产生的气体多，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，对于高镍正极材料，在原材料保存和电池制备过 程中，环境湿度都需要严格控制，才能生产高性能的锂离子 电池。
环境湿度对锂电池高镍正极材料的影响
