NMP残留对电池性能的影响是什么?

发布时间:2025-04-27 阅读次数:10

  NMP作为锂电池正极的溶剂,在正极搅拌和正极涂布过程中发挥着关键作用,但NMP如果未挥发完全,或残留过多,会对电池性能有着影响。今天我们从内阻,安全,容量,循环性能四个方面进行浅要分析。


一、增大内阻:


1、阻碍锂离子传输:

  NMP残留会影响电解液的性质,使电解液的粘度增加。高粘度的电解液不利于锂离子在其中的迁移,增加了锂离子在电解液中移动的阻力,从而导致离子阻抗增大。


2、破坏电极结构:

  部分残留的 NMP 可能会吸附在正负极材料的表面,影响锂离子在电极材料中的嵌入和脱出。如果锂离子在电极材料中的嵌入和脱出过程受到阻碍,会导致电极的反应动力学变慢,进而增加电池的内阻。 


3、对电子阻抗的影响:

  影响活性物质与集流体的接触:在锂电池中,活性物质需要与集流体良好接触才能保证电子的有效传输。NMP 残留可能会干扰活性物质与集流体之间的粘结,使活性物质与集流体的接触电阻增大,从而增加电子阻抗。


  改变隔膜的孔隙结构:NMP 残留可能会渗入隔膜中,影响隔膜的孔隙结构和孔隙率。如果隔膜的孔隙结构被破坏,孔隙率降低,那么锂离子通过隔膜的难度就会增加,从而导致电池的内阻增大。


二、安全性能影响:


1、NMP可燃性:     

  NMP具有一定的可燃性,当电池中NMP残留量较高时,在电池的使用过程中,如果遇到高温、过充、过放等异常情况,NMP可能会发生燃烧或分解,产生大量的热量和气体,导致电池内部压力急剧增加,甚至引发电池的爆炸或起火等安全事故。


2、引发电解液的分解:

  在一定的条件下,NMP可能会催化电解液的分解反应。电解液的分解会产生大量的气体,如氢气、二氧化碳等,这些气体的积累会增加电池内部的压力。当压力超过电池外壳的承受极限时,就会引发电池的爆炸或破裂。


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三、对电池容量的影响:


  NMP残留可能会干扰电池的正常充放电过程,影响锂离子的嵌入和脱出。在充电过程中,残留的NMP可能会占据电极材料中的一些孔隙或活性位点,阻碍锂离子的嵌入,导致电池的充电容量降低;在放电过程中,NMP可能会影响锂离子从电极材料中的脱出,使电池的放电容量减少。此外,NMP残留还可能会影响电池的首次充放电效率,使电池的不可逆容量增加。


四、对电池循环影响:

  在锂电池的负极片加热干燥过程中,残留的NMP会吸附在负极材料石墨的表面,使得SEI(固体电解质界面)膜与石墨结合不牢固。SEI膜是在电池充放电过程中,在负极表面形成的一层稳定的、能够阻止电解液与负极活性物质直接接触的界面膜。


  SEI膜的稳定性对于电池的循环性能至关重要。当NMP残留导致SEI膜结合不牢固时,在电池的循环过程中,SEI膜容易破裂和重构,不断消耗电解液和锂离子,导致电池的容量逐渐衰减,循环性能下降。