随着能源紧张形势的加剧和人们环保意识的提高，纯电动汽车(EV)和混合电动汽车(HEV)的研究与开发越来越成为各国汽车巨头竞相追逐的热点，而性能由于与安全的电池组是EV/HEV的核心部件，其性能的合格与稳定性往往是EV/HEV性能的重要决定因素[1－3]。在几种EV/HEV的备选电源中，磷酸铁锂(LiFePO4)电池以其良好的安全性和综合电化学性能成为当前众多电池公司和汽车制造公司关注的重点[4]。

锂离子电池有机电解液中若存在痕量的水分和游离酸(HF)，即将与电解液中的锂盐作用形成氟化物并沉积在负极表面，此沉积物的存在将对SEI膜的形成有着重要的作用。但水和酸(HF)的含量过高，不仅会导致锂盐LiPF6的分解，而且会破坏SEI膜。LiPF6与水的反应速率随温度升高而增快，40℃下的反应速率常数是20℃时的3～4倍，60℃时增大到20℃时的8～12倍。锂盐的分解以及HF气体的产生，将造成电池循环寿命衰减，气胀严重，存在一定的安全问题。

我们一开始就曾说过，这一转变不是一个简简单单的词语用法的变化。现在，我们可以更加明确地指出，在我们的考察范围内，真之本质从无蔽到正确性的这一转变至少具有三重意义：

独立学院《电子技术》实验教学改革初探……………………………………………………………………………王东起（4.73）

文章针对水分较高，不易烘干的磷酸铁锂20 Ah动力电池，利用首次充电在电极表面发生的SEI成膜反应，将电池内部的水分取出，研究不同的预处理工艺对电池水分去除作用。考察预化成工艺、高温存储对电池性能(容量、极片状态、电池厚度、内阻)的影响。

考虑改变预处理参数以达到反应进行完全、排除多余水分及气体的目的。两种预处理流程见表1和表2，不同预处理流程后电池的充电、放电容量、内阻和厚度测试结果见表5。从表5可见流程1的平均放电容量为20.700 Ah，大于流程2的平均放电容量20.684 Ah。两种处理流程对电池内阻基本无影响。在化成电压为3.65 V时，预处理流程对电池厚度无影响。当化成电压升至3.9 V后，流程1的电池厚度为28.34 mm，明显低于流程2的28.51 mm，由此说明增加预处理时间对排除电池内部气体并无优势。综合考虑放电容量、内阻、厚度三方面考察因素，流程1优于流程2，说明延长预处理时间并未达到预期的效果。

1 实验

1.1 电池制作

所有电性能测试均采用Arbin BT2000电池测试系统进行测试。高温存储使用MTL-02S恒温箱进行控温。

1.2 预化成流程

预化成流程如表1，表2所示。

表1 预化成流程1

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1.3 化成流程

本实验是建立在电池内部水分较高的情况下进行的。对于电池容量较大的磷酸铁锂动力电池，当内部水分较高时，极易造成金属锂析出，影响电池的容量发挥，甚至产生死区。此外，电池内部的水分还会与锂盐(六氟磷酸锂)反应生成氟化氢(HF)。由于HF腐蚀性较高，对电池内部正负极都将产生一定的副作用，必将影响电池的循环寿命。在此情况下考虑采取不同的预处理流程、高温存储等方法排除水分。

表2 预化成流程2

表3 化成流程1

表4 化成流程2

1.4 测试设备

以磷酸铁锂为正极材料、石墨为负极材料，与粘结剂、导电剂、溶剂按照一定比例混合成正负极浆料，然后分别均匀涂覆在铝箔和铜箔表面上烘干，经过碾压、裁切、烘干，制成实验所需极片。极片经卷绕、装配、注液、预处理、封口等，制作出方形磷酸铁锂动力电池，标称容量为20 Ah。

2 结果与讨论

化成流程如表3，表4所示。

2.1 预处理流程的影响

突破定式思维：雅典民主制下的个人自由也有限制。学生受到西方民主思想的影响，觉得个人自由和民主政治是密不可分的。实际上，不管是雅典民主还是近代西方的代议制，公民都不会有绝对的自由，公民的自由只在法律规定的范围内才享有。

阅读理解一直在语文教学中被老师摆在突出的位置。这不仅仅是因为它在应试教育的考试中占到了相当一部分的分数，更在于它可以使学生感受到作品中所蕴含的人文内涵。它可以使学生与作者在深度交流中寻求共鸣，从而理解作者的思想，使自己受到启发。创新教育教学方式，培养阅读意识，加强阅读训练，才能真正提高阅读能力。

表5 预处理流程对电池性能的影响

2.2 高温存储的影响

由于LiPF6与水的反应速率随温度升高而加快，锂盐的分解将产生HF气体，造成电池鼓胀、循环寿命衰减。在预处理后，增加45℃高温存储8 h，以达到加快反应进行，去除电池内部多余水分的目的。在预处理流程1处理后，考察高温存储对电池充电、放电容量、内阻和厚度影响的测试结果见表6。从表6可见，没有高温处理的平均放电容量为20.700 Ah，大于高温存储8 h后的平均放电容量20.623 Ah。电池内阻在高温静置8 h后略有升高，可能是由于高温静置加速反应进行，造成电极表面成膜较厚。在没有进行高温静置处理时电池平均厚度为28.38 mm，高温静置8 h处理后电池厚度为28.62 mm，说明高温静置确实可以加速水分与锂盐的反应，产生更多的HF，有利于水分的消耗，但反应后的气体无法较好地排出，仍滞留于电池内部，造成电池鼓胀。

表6 高温存储对电池性能的影响

2.3 化成截止电压的影响

图1 不同实验参数条件下负极片状态图

表7 不同实验条件下极片状态汇总

通过调整化成电压，避免由于水分带来的负极片死区及析锂现象，尽可能减少不可逆容量损失。电池化成解剖后负极片形貌见图1，不同实验条件及极片状态汇总见表7。从实验结果可知，增加高温存储后，极片均存在大量析锂的现象，这将造成锂的大量损失，影响电池的各项性能。在不增加高温存储工序的四组实验中，由于电池内部水分的影响，在3.65 V化成截止电压条件下，虽然可以避免析锂现象，但均存在少量的死区，影响了电池的容量发挥。在3.9 V化成截止电压条件下，采用预化成流程1时，极片状态最好，无死区及析锂现象，而采用预化成流程2后，负极片上存在少量析锂。综合分析后可知，预化成流程1、无高温存储、化成截止电压为3.9 V时极片状态最好。

3 结论

锂离子电池中痕量水分的存在即可对电池性能造成明显的影响。针对电池水分较高情况下，通过调整预化成工艺、高温存储和化成电压，改善电池的各项性能及负极片状态。最终发现高温静置虽然可以加快反应进行，迫使水分完全反应，但并不能从电池中溢出，造成电池鼓胀，容量偏低。将化成截止电压由3.65 V提高至3.9 V后，电池厚度变薄，容量发挥较好，同时解剖后负极片无死区及析锂现象。

参考文献：

[1]郑洪河，轩小鹏，张虎成.锂离子电池电解液[M].北京：化学工业出版社，2007.

[2]黄可龙，王兆翔，刘素琴.锂离子电池原理与关键技术[M].北京：化学工业出版社，2007.

[3]GOODENOUGH J B，KIM Y.Challenges for rechargeable Li batteries[J].Chem Mater，2010，22(3)：587-601.

[4]张杰，陈潇，程磊，等.LiFePO4正极材料改性与商业化进展[J].物联网技术，2011，10：67-71.