【摘要】 正如预期的那样，水通过其对SEI薄膜形成的影响影响了LIBs的性能。

近年来，无线耳机成为最常见的设备之一。大多数无线耳机都使用微型锂离子电池（LIB）作为其储能设备，主要是因为微型锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长、安全性高等优点，随着无线耳机的普及，为了满足未来的需求，从能量密度、倍率性能、循环性能、安全性等方面对微型锂离子电池提出了更高的要求。

 

众所周知，有很多因素会影响微型锂离子电池的性能。其中，可能来自电解液和电极的微量水是我们在生产过程中非常重视的关键因素（图1a）。已经有一些研究集中在这种关系上在含水量和锂离子电池性能之间，几乎所有的锂离子电池都得出结论，包括安全性、容量和阻抗在内的性能会随着含水量的增长而明显减弱。一方面，水是锂离子电池中至关重要的微量组分，与固体电解质界面（SEI）膜的形成密切相关。另一方面，过量水的存在会导致电解液的分解，反应产物会进一步腐蚀电极。更进一步，一些关注电解质中的水对锂离子电池性能影响机制的工作已经完成。

 

正如预期的那样，水通过其对SEI薄膜形成的影响影响了LIBs的性能。然而，电极中的水含量是商用微型锂离子电池生产过程中更常见的指标，因为典型的商用电解质中的水含量已经控制在20 ppm以下。因此，研究电极中水对商用微型锂离子电池性能的影响机制具有重要意义。

 

图1.（a） 商用微型锂离子电池的生产工艺;（b） M1254电池的示意图[1]

 

Zhou等人[1]利用广东麦克电源新能源有限公司的M1254电池，控制电极中的含水量，研究含水量对微型LIB性能的影响，该电池广泛应用于无线耳机。为了激活 H 组和 L 组的电池，所有样品在 3.0 V 至 4.2 V 的电压范围内经历了 3 个循环，电流速率为 0.2C （1C = 60 mA），电流为 25 °C，如图2所示。当水的含量增加时，电池的倍率性能和循环性能都会下降。在2C电流倍率下，在3.0 V至4.2 V的电压范围内，高含水率样品组H的电池在350次循环后，放电容量保持率为81.81%，而低含水率样品组L的电池在相同条件下的放电容量保持率为89.89%。在倍率性能方面，H组在5C时的放电容量仅为L组的58.66%。表演的退化可以归因于SEI薄膜的过度生长[21]。

 

因此，过量的锂离子被消耗掉，阳极的多孔结构被破坏。阐明电极中含水量对微型锂离子电池性能的影响机理，为开展微型电池失效分析提供理论依据。此外，还有望促进缩短微型锂离子电池生产过程的使用时间。

 

图2. 25 °C时的电化学性能：（a）0.2C时低含水率样品组L和高含水率样品组H的初始-第三次充放电曲线;（b） L组和H组在0.2°C、0.5°C、1°C、2°C、3°C、5°C、10°C和0.2°C下的倍率性能;（c）不同周期后L组和H组的阻抗;L组和H组在（d）0.5C和（e）2C下的循环性能[1]

 

1.Zhou H , Xie Y , Gao X ,et al.The influence of water in electrodes on the solid electrolyte interphase film of micro lithium-ion batteries for the wireless headphone[J].Journal of Colloid and Interface Science, 2021, 606(1).

 

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