材料中的水分含量是电池中水分的主要来源,因此,控制材料的水分含量十分关键。在控制材料含水量之前,必须准确测试出材料含水的数值。锂电池各种材料中的水分含量的要求及测定原理。
一、锂电池的组成与材料含水量标准
锂电池一般由如下几种材料构成:
由于锂电体系有非常多的组成方式,而且各家的具体材料详细组成在文献中一般不予公开。这就提高了水分测量的难度。
一般情况下,都最终需要确保材料的含水量低于相关标准的要求。在相关国标或行业规范中,对锂电材料含水量有如下的要求:
二、材料的水分测量原理
1、材料特性
正负极材料:
(1)在工艺中,水分含量对电池制浆影响很大,影响正极浆料的粘结。
(2)正极材料的水分含量与其颗粒物的比表面、颗粒大小及分布、表面孔隙度、表面包覆物种类、含量等都有密切相关。
(3)一般都属于易吸水材料。
隔膜材料:
目前还没有统一的技术标准,但各家企业有自身的品控标准。
2、测试方法
材料的测量分为材料的监控和成品材料测量,二者所用的方法和要求基本相同。
待测材料以固体或半固体的形式存在。由于样品难溶解,不适合直接进样。
一般采用卡式炉+卡式库伦法的方式。
由于电极材料形式种类比较多,测量的样本通量比较大,大部分用户自动卡式炉+卡式库伦法。
3、水分测量原理
卡尔费休库仑法测定水分是一种电化学方法。
其原理是当仪器电解池中的卡氏试剂达到平衡时,加入含水的样品,样品中的水分将参与到I2、SO2 的氧化还原反应,消耗了的I2 在阳极电解而重新产生,从而使样品中的水分不断被耗尽为止。
电解产生的I2 与电解时消耗的电量成正比关系,也与样品中水分成正比。
锂电池关键材料包括正负极、隔膜、电解液等。每一种材料因形态与成分不同,含水量的测试方法也各不相同。这为水分测试带来了挑战。