电解液为什么容易吸水

我们知道，锂电池中如有水分含量超标，对电池性能会有很大的负面影响。水分的来源可能从多个方面而来：极片（材料，尤其是高比表材料）、隔膜、电解液、车间环境（尤其是注液车间）中。电池中的水分影响电池的性能，主要是水分与电解液的反应，包括产生HF等气体。

下面我们来说说水分与电解液的关系及影响。

1.电解液为什么容易吸水？

1.1 电解液的溶剂结构中均存在电负性较大的羰基以及亚稳定的双键，容易与极性H2O分子作用形成络合体或反应生成相应的醇。

1.2 电解液的溶质锂盐容易吸水并与水反应。

2.电解液存放吸水实验

通过电解液的存放实验，来看电解液的吸水情况

电解液在不同环境中存放，其水分和酸度的变化

环境1：水分低于10ppm的手套箱；

环境2：水分低于50ppm的手套箱；

环境3：通风橱

以上三种环境均为半敞开实验（即电解液瓶盖未盖紧存放）

从上面的结果可以看出，在水分低于50ppm和通风橱中存放的电解液，其水分和酸度上升都很明显。原因是电解液具有很强的吸水性。

3.水与电解液的作用

归结于由水与LiPF6反应引发的一系列反应。 

H2O + LiPF6 → POF3 + LiF + 2HF  

LiPF6 → LiF + PF5

H2O + PF5 → POF3 + 2HF

H2O + POF3 → PO2F + 2HF

2H2O + PO2F → H3PO4 + HF

H2O + (CH2OCO2Li)2 → Li2CO3 + CO

ROCO2Li + HF → ROCO2H + LiF      

Li2CO3 + 2HF → H2CO3 + 2LiF 

通过上述反应方程式，水对电池的破坏主要体现在：

(1)与锂盐反应生成HF；

(2)HF破坏SEI膜，引起二次成膜，导致电池性能恶化。

杨立等人研究了LiFP6与水反应的动力学特性，发现其满足动力学方程：

从上式子可以得出：在LiPF6电解液中，1个LiPF6分子与2个H2O分子发生反应。

20℃时三种电解液中水分随时间的变化

研究还发现：20～60℃温度范围内，在3种混合溶剂中LiPF6与水的反应速率常数k大小为：EC+DMC＜EC+DEC＜EC+DEC+DMC（如表1）；LiPF6与水的反应速率随温度升高而大大加快，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。