摘要：运用库仑法水分测试仪对不同水分含量的磷酸铁锂正极片予以标定，接着把这些正极片制备成软包型锂离子电池，随后针对这样制成的电池，对其电化学循环性能、倍率性能以及交流阻抗展开了测试。测试的结果显示，由不同水分含量极片制备而成的电池，其循环性能以及倍率性能，跟电极的水分含量存在极大的关联。

关键词：电极水分；磷酸亚铁锂；软包电池；循环性能

被引述的内容为，锂离子电池具备工作电压高的特性，同时具有容量高这一特点，具有自放电小的特质，并拥有循环寿命长的优势，以及无记忆效应的良好属性，而且不存在环境污染等明显优点 。它是当前最具有实用价值的移动电子设备电源 。与此同时，还是电动汽车动力电池 。针对应用于电动汽车以及大型储能装置里的大容量型动力锂离子电池而言 ，限制其推广应用的主要因素是电池的循环性能 。再者，还有电池的安全性能 。另外，成本也是限制因素之一 。在电池制造过程当中 ，电极水分控制对于电池的循环寿命有着重要影响 。并且，对于电池的安全性同样有着重要影响 。

1水分含量对磷酸铁锂材料性能的影响

尺寸较小的磷酸铁锂材料颗粒，有着较大的比表面积，在制备进程里也会添加占比不同的碳，致使其自身对水分含量极为敏感。当处于水分含量较高的环境中露出时，磷酸铁锂材料会展现出明显的析锂现象，并且金属锂会跟空气中的水分以及二氧化碳产生化学反应，生成LiOH和Li2CO3，使材料活性降低，对电性能造成影响。参见表1，参照一般电池工厂材料存储条件，运用实验方式，针对不同存储时长的磷酸铁锂材料表面力度、比表面等开展分析，经分析发觉，伴随存储时间增长，材料表面碱性显著增强，水以及LiOH含量稳步上升。

表1不同存储时长下的物化指标

2水分对磷酸铁锂电池内阻的影响

按照通常工艺的要求，磷酸铁锂电池之中的水分，一定要把控在恰当的范围里，倘若过多或者过少，均会给电池性能带来负面的影响，最为显著的表现，便是电池内阻的增大。

如果水分含量处在过低的状况下，像是极片过度干燥这种情形，那么极片掉粉现象会变得更为显著，在组装时，因短路致使电池出现的不合格率会显著增多，与此同时，鉴于极片涂层表面的导电剂、活性材料以及粘结剂之间缺乏足量的连接，当电池开展预充激活操作时，电池内阻在短时间里面将呈现出明显的上升态势，一直到超出允许范围标点符号。

由图1能够知道，电池内阻跟随含水量的增多而显著增多。在电池进行预充的时候，鉴于多余的水分跟SEI产生反应，会在SEI膜表面形成POF3和LiF沉淀 ，致使电池内阻增加。与此同时 ，电池内部水分含量的增多，会致使隔膜水分含量超出标准，严重影响隔膜的绝缘性以及散热性，也会致使电池内阻增大，并且电池后期出现短路、胀气等热失控现象的概率大幅增加 。

图1水分含量与电池内阻关系

3水分对电池放电容量的影响

可以从上文结论看出，磷酸铁锂材料水分增多时，材料表面碱性上升，活性物质占比降低，这带来的最直接影响是电池初次放电容量随之减小。磷酸铁林材料表面金属锂析出会直接影响SEI膜构成，多余的水分会促使电解液中的LiPF6分解成LiF和PFs。也就是说，水分增加会致使构成SEI膜最关键的两个因素Li+和电解液有效含量降低，这会直接造成SEI的厚度、均匀性等达不到要求。而水分持续地跟SEI膜产生反应，而SEI膜持续地开展修复，消耗电解液，进而致使电池循环容量迅速衰减 。

4水分含量对电池厚度的影响

水分含量增加之际，电池的厚度也在变大，在SEI膜形成这个过程当中会产生CO2、CO等气体，并且当水分过量之时，多余的水会继续和电解液中的LiPF6产生反应进而产生HF气体，由图2能够知道，当电池内水分含量达至一定程度以后，电池厚度与水分含量几乎呈现正比例关系。

图2水分含量与电池厚度关系

5对短路测试的影响

因控制电板存在差异，且用户对电池的了解程度也有差异，所以在实际使用中，电池的滥用难以避免，对于锂离子电池而言，其安全性不仅体现在各种规范测试时不会出现冒烟、起火、漏液以及爆炸现象，而且在用户滥用的情形下，也要防止因电池出现上述问题而致使人身受到伤害。对于锂离子电池的安全保护，通常是在电池上设置安全阀以及热敏电阻，以此防止电池在外部短路、过充放等滥用状况下发生起火、爆炸等事故。对各项滥用而言，短路是在运输那个环节、装配这个过程以及客户使用阶段中，最容易出现的项目，金属物体像笔记本用蝴蝶夹或者钥匙环连接到电池外壁时，就会致使意外短路，进而导致温度上升，造成其他组件以及外围材料的毁坏，所以诸如ＵＬ等都规定短路是必须检测的项目之一 。图３呈现的是不同水分含量电极所组装电池的短路测试数据，从图当中，能够看出电极的水分含量对电池的短路测试存在较大影响，电极Ａ的含水量处于标准范围之内，其电池在短路测试进程里电池达到的最高温度是８６．６℃，然而含水量为标准１．５倍的电极Ｂ所组装的电池在短路测试之际最高温度显著上升到了９４．５℃，含水量为标准３倍的电极Ｃ所组装的电池在短路测试时的温度是最高的，为１１４．７℃。由此可见，含水量越低的电极，其电池在发生外部短路时安全性能越优良。有一种热现象，它是由化学或者电化学反应所引发的，存在于锂离子电池内部，被称作放热现象，倘若锂离子电池体系里热生成的速率比热散失的速率要大，那么体系之中反应的温度就会持续地上升，与此同时还会促使体系内部活性物质的分解，并且活性物质与电解液的反应也会加剧，在缺少安全阀或者安全阀失效的状况下，电池会因为温度急剧地上升从而产生起火爆炸的情况，对于短路测试来讲，电池体系内最高温度的高低在一定程度上能够体现出其安全特性，最高温度越低，其安全表现就越好。就锂离子电池而言，水分含量高低跟电池内部副反应发生程度存在一定关联，所以除了外设的安全阀以及热敏电阻安全部件之外，控制电池的含水量同样能够提升电池的安全表现。

具体如图3所示。

图３不同水分含量电极组装电池的短路测试

6对电池存储的影响

锂离子电池内部是个颇为复杂的化学体系，除了锂离子出现脱嵌时所发生的氧化还原反应之外，还存在着大量的副反应，像是电解液分解、活性物质溶解、锂沉积等情况。而电极内含水量的多少都会对上述反应过程产生影响，经过一定的时间积累到一定程度的时候，电池会发生较为显著的变化，进而直接在电池的电化学特性方面得以体现。电池内阻是指正负两端之间的电阻，它是集流体、电极活性物质、隔膜、电解液、导电柄、端子的电阻之和。其中，针对锂离子电池来讲，其内阻越小，那么在电池进行放电期间，所占用的电压就越小，进而也就越能够输出更为多些的能量。然而，面向长期存储的电池而言，其电阻常常会伴随存储时间的增添而出现升高的情况。一旦超过某一特定的电阻，便会致使电池内部超出基准范围，最终导致报废或者降级，所以必须要关注电池在长期存贮进程当中的电阻变化情况。

结语：在锂电池生产过程中，水分属于极需严格把控的关键因素，过多不行，过少也不行，无论过多还是过少，都会对锂电池各式各样的性能致使直观的负面作用。它不仅针对磷酸铁锂材料自身产生影响，对于正负极材料、集流体、隔膜等同样存在不小的影响，在使电池充放电性能降低之际，把电池的循环性能、安全性、结构稳定性等也一并降低了。对于不同的材料体系来说，怎样精确量化电池生产制造各个阶段的水分控制指标，以此来保证电池最终性能达到合格标准，这需要从材料测试层面深入研究，同时也需要从电池测试层面深入研究。