前 言
鋰離子電池制造過(guò)程中，有三個(gè)非常關(guān)鍵項(xiàng)目必須嚴(yán)格控制：一是粉塵；二是金屬顆粒；三是水分。
粉塵和金屬顆粒未控制好，直接會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部短路、起火燃燒的安全事故 ；而水分若未能有效控制，也同樣會(huì)對(duì)電池性能造成較大危害、導(dǎo)致嚴(yán)重的質(zhì)量事故！
所以對(duì)于制程中極片、隔膜、電解液等主材的水含量控制，非常關(guān)鍵，不可有絲毫放松，必須常抓不懈！
下面從水分對(duì)鋰電池的危害、制程中水分的來(lái)源、制程中水分的控制三個(gè)方面來(lái)具體說(shuō)明。
1、水分對(duì)鋰電池的危害
1. 電池鼓脹、漏液
鋰離子電池中水分含量如果過(guò)多，會(huì)與電解液當(dāng)中的鋰鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成HF：
H2O + LiPF6 → POF3 + LiF + 2HF
氫氟酸（HF)是一種腐蝕性很強(qiáng)的酸，對(duì)電池性能的破壞性很強(qiáng)：
HF會(huì)腐蝕電池內(nèi)部的金屬零件、電池外殼、封口，進(jìn)而使電池最終出現(xiàn)破口、漏液。
HF會(huì)破壞電池內(nèi)部的SEI膜（固體電解質(zhì)界面，英文為：Solid-Electrolyte-Interface），會(huì)與SEI膜主要成分發(fā)生反應(yīng)：
ROCO2Li + HF → ROCO2H + LiF
Li2CO3 + 2HF → H2CO3 + 2LiF
最后，在電池內(nèi)部產(chǎn)生LiF沉淀，使鋰離子在電池負(fù)極片發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的化學(xué)反應(yīng)，消耗活性鋰離子，電池的能量就減少了。
當(dāng)水分足夠多時(shí)，產(chǎn)生的氣體多，電池內(nèi)部的壓力就會(huì)變大，從而引起電池受力變形，出現(xiàn)電池鼓漲、漏液等危險(xiǎn)。
市場(chǎng)上手機(jī)或數(shù)碼電子產(chǎn)品使用過(guò)程中遇到的電池鼓脹、撐開(kāi)機(jī)蓋的情形，多數(shù)都是因鋰電池內(nèi)部水分高、產(chǎn)氣鼓脹造成。
2.電池內(nèi)阻變大
電池內(nèi)阻是電池的最為重要的性能參數(shù)之一，是衡量離子和電子在電池內(nèi)部傳輸?shù)碾y易程度的主要標(biāo)志，直接影響到電池的循環(huán)壽命和運(yùn)行狀態(tài)；內(nèi)阻越小，電池放電時(shí)所占用的電壓越少，輸出的能量越多。
當(dāng)水含量增加，會(huì)在電池SEI膜（固體電解質(zhì)界面，英文為：Solid-Electrolyte-Interface）表面產(chǎn)生POF3 和LiF沉淀，破壞SEI膜的致密性和均勻性，導(dǎo)致電池的內(nèi)阻逐漸增加變大，電池的放電容量不斷降低。
3. 循環(huán)壽命縮短
水含量過(guò)大，破壞了電池的SEI膜，內(nèi)阻逐漸升高，電池的放電容量越來(lái)越小，每次充滿電后電池的使用時(shí)間也越來(lái)越短，電池能夠正常使用的充放次數(shù)（循環(huán)）也自然就會(huì)變少，電池的使用時(shí)間（壽命）也就會(huì)縮短。
2、鋰電池生產(chǎn)過(guò)程中水分的來(lái)源
鋰電池的生產(chǎn)工藝流程基本如下：
在鋰電池的制造過(guò)程中，水分的來(lái)源可以分為以下幾個(gè)方面：
1.原材料帶入的水分
1.1正、負(fù)極材料：正、負(fù)極活性物質(zhì)都是微米、納米級(jí)別的顆粒，極易吸收空氣中的水分；特別是含Ni（鎳）量高的三元或二元正極材料，比表面積偏大，材料表面極易吸收水分并發(fā)生反應(yīng)。涂布后的極片，若儲(chǔ)存環(huán)境濕度較大，極片表面涂層也會(huì)快速吸收空氣中的水分。
1.2電解液：電解液當(dāng)中的溶劑成分會(huì)與水分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；電解液當(dāng)中的溶質(zhì)鋰鹽也容易吸收水分并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；因此電解里面也會(huì)有一定量的水含量；若電解液存儲(chǔ)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、或存儲(chǔ)環(huán)境溫度過(guò)高，電解液內(nèi)的水含量還會(huì)升高。
1.3隔膜：隔膜是一種多孔性的塑料薄膜（PP/PE材料)，其吸水性也是很大的。
2.極片制漿加入的水分
負(fù)極制漿時(shí)會(huì)加入水與原材料一起攪拌，然后進(jìn)行涂布，所以負(fù)極片本身就含水。在后續(xù)的涂布過(guò)程中，雖然有加熱烘干，但仍然有相當(dāng)一部分水分吸附在極片的涂層內(nèi)部。
3.車間環(huán)境水分
3.1 車間空氣里含有的水分
空氣中的水分，一般用相對(duì)濕度來(lái)衡量。不同季節(jié)，不同天氣，相對(duì)濕度相差很大；春季、夏季空氣濕度比較大（60%以上），秋季、冬季空氣比較干燥濕度較?。?0%以下）；下雨天空氣濕度較大，晴天空氣濕度較小。所以不同的空氣濕度，空氣中的水含量是不同的：
3.2 人體產(chǎn)生的水（人體出汗、呼出的口氣、洗手后水分）
3.3各種輔材、紙張帶入的水分（紙箱、碎布、報(bào)表）
3、鋰電池生產(chǎn)過(guò)程中水分的控制
1. 嚴(yán)格控制生產(chǎn)車間環(huán)境濕度
1.1電極生產(chǎn)車間勻漿攪拌，相對(duì)濕度≦10%；
1.2電極生產(chǎn)車間涂布(機(jī)頭、機(jī)尾）、輥壓露點(diǎn)濕度≦-10℃DP；
1.3電極生產(chǎn)車間分切，相對(duì)濕度 ≦10%；
1.4疊片、卷繞、裝配車間，露點(diǎn)濕度≦-35℃ DP
1.5.電芯注液、封口，露點(diǎn)濕度≦-45℃ DP。
2.嚴(yán)格管控人體、外界水分帶入車間
2.1作業(yè)遵守度管理:
--入干燥車間須換裝、戴帽、換鞋、戴口罩；
--禁止裸手觸摸極片、電芯；
2.2 輔材水分帶入管理：
--嚴(yán)禁將紙箱帶入干燥車間；
--干燥間內(nèi)紙質(zhì)的張貼、標(biāo)識(shí)牌須塑封；
--干燥間禁止用水拖地。
3.嚴(yán)格管控極片的存儲(chǔ)、暴露時(shí)間
3.1低濕存儲(chǔ)的管理：
--輥壓、分切后的極片必須在30分鐘內(nèi)放入低濕環(huán)境下存儲(chǔ)（≦-35℃ DP)
--烘烤后未能及時(shí)制片、卷繞的極片必須抽真空存儲(chǔ)（≦-95kpa）
3.2暴露時(shí)間的管理：
--極片烘烤后，制片、卷繞、封裝、注液、封口須在72h之內(nèi)全部完成（車間露點(diǎn)濕度≦-35℃）
3.3先進(jìn)先出管理：
--極片使用須遵循先進(jìn)先出規(guī)定，即批次在前先使用；先烘烤先使用。
4.嚴(yán)格控制極片、隔膜的烘烤過(guò)程
4.1使用前，極片、隔膜須先烘烤才能使用；
4.2若制片卷繞前，極片、隔膜不能烘烤，注液前，須烘烤電芯；
4.3極片或電芯烘烤過(guò)程中，須嚴(yán)格監(jiān)控烘箱參數(shù)（溫度、時(shí)間、真空度）；
4.4烘箱溫度、真空度須定期校驗(yàn)，確保準(zhǔn)確。
5.水含量測(cè)試和控制
5.1極片、隔膜（或電芯）、電解液必須測(cè)試水含量，合格才能注液；
5.2測(cè)試方法：按照規(guī)定抽樣；使用卡爾費(fèi)休水分測(cè)試儀測(cè)量；
5.3水含量合格標(biāo)準(zhǔn)：
--極片水含量≦200ppm（預(yù)控≦150ppm）
--隔膜水含量≦600ppm
--電解液水含量≦20ppm
綜上所述，在鋰電池的制造過(guò)程中，對(duì)環(huán)境濕度、極片的儲(chǔ)存和暴露時(shí)間、極片和隔膜的烘烤除水過(guò)程、電解液的有效期、水含量的測(cè)試等各環(huán)節(jié)的水分控制都是必不可少的，一旦失控，將會(huì)導(dǎo)致批量電池性能的致命缺陷，后果是非常嚴(yán)重的！
所以，無(wú)論是管理人員、生產(chǎn)作業(yè)人員、質(zhì)量檢驗(yàn)人員，要強(qiáng)化電池水分的管控意識(shí)，始終嚴(yán)格遵守制程中的各項(xiàng)規(guī)定，確保電池水分一直處于受控、合格狀態(tài)！
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