前 言
鋰離子電池制造過程中，有三個非常關鍵項目必須嚴格控制：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，直接會導致電池內部短路、起火燃燒的安全事故 ；而水分若未能有效控制，也同樣會對電池性能造成較大危害、導致嚴重的質量事故！
所以對于制程中極片、隔膜、電解液等主材的水含量控制，非常關鍵，不可有絲毫放松，必須常抓不懈！
下面從水分對鋰電池的危害、制程中水分的來源、制程中水分的控制三個方面來具體說明。
1、水分對鋰電池的危害
1. 電池鼓脹、漏液
鋰離子電池中水分含量如果過多，會與電解液當中的鋰鹽發生化學反應，生成HF：
H2O + LiPF6 → POF3 + LiF + 2HF
氫氟酸（HF)是一種腐蝕性很強的酸，對電池性能的破壞性很強：
HF會腐蝕電池內部的金屬零件、電池外殼、封口，進而使電池最終出現破口、漏液。
HF會破壞電池內部的SEI膜（固體電解質界面，英文為：Solid-Electrolyte-Interface），會與SEI膜主要成分發生反應：
ROCO2Li + HF → ROCO2H + LiF
Li2CO3 + 2HF → H2CO3 + 2LiF
最后，在電池內部產生LiF沉淀，使鋰離子在電池負極片發生不可逆轉的化學反應，消耗活性鋰離子，電池的能量就減少了。
當水分足夠多時，產生的氣體多，電池內部的壓力就會變大，從而引起電池受力變形，出現電池鼓漲、漏液等危險。
市場上手機或數碼電子產品使用過程中遇到的電池鼓脹、撐開機蓋的情形，多數都是因鋰電池內部水分高、產氣鼓脹造成。
2.電池內阻變大
電池內阻是電池的最為重要的性能參數之一，是衡量離子和電子在電池內部傳輸的難易程度的主要標志，直接影響到電池的循環壽命和運行狀態；內阻越小，電池放電時所占用的電壓越少，輸出的能量越多。
當水含量增加，會在電池SEI膜（固體電解質界面，英文為：Solid-Electrolyte-Interface）表面產生POF3 和LiF沉淀，破壞SEI膜的致密性和均勻性，導致電池的內阻逐漸增加變大，電池的放電容量不斷降低。
3. 循環壽命縮短
水含量過大，破壞了電池的SEI膜，內阻逐漸升高，電池的放電容量越來越小，每次充滿電后電池的使用時間也越來越短，電池能夠正常使用的充放次數（循環）也自然就會變少，電池的使用時間（壽命）也就會縮短。
2、鋰電池生產過程中水分的來源
鋰電池的生產工藝流程基本如下：
在鋰電池的制造過程中，水分的來源可以分為以下幾個方面：
1.原材料帶入的水分
1.1正、負極材料：正、負極活性物質都是微米、納米級別的顆粒，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生反應。涂布后的極片，若儲存環境濕度較大，極片表面涂層也會快速吸收空氣中的水分。
1.2電解液：電解液當中的溶劑成分會與水分子發生化學反應；電解液當中的溶質鋰鹽也容易吸收水分并發生化學反應；因此電解里面也會有一定量的水含量；若電解液存儲時間過長、或存儲環境溫度過高，電解液內的水含量還會升高。
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
負極制漿時會加入水與原材料一起攪拌，然后進行涂布，所以負極片本身就含水。在后續的涂布過程中，雖然有加熱烘干，但仍然有相當一部分水分吸附在極片的涂層內部。
3.車間環境水分
3.1 車間空氣里含有的水分
空氣中的水分，一般用相對濕度來衡量。不同季節，不同天氣，相對濕度相差很大；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小（40%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、報表）
3、鋰電池生產過程中水分的控制
1. 嚴格控制生產車間環境濕度
1.1電極生產車間勻漿攪拌，相對濕度≦10%；
1.2電極生產車間涂布(機頭、機尾）、輥壓露點濕度≦-10℃DP；
1.3電極生產車間分切，相對濕度 ≦10%；
1.4疊片、卷繞、裝配車間，露點濕度≦-35℃ DP
1.5.電芯注液、封口，露點濕度≦-45℃ DP。
2.嚴格管控人體、外界水分帶入車間
2.1作業遵守度管理:
--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：
--嚴禁將紙箱帶入干燥車間；
--干燥間內紙質的張貼、標識牌須塑封；
--干燥間禁止用水拖地。
3.嚴格管控極片的存儲、暴露時間
3.1低濕存儲的管理：
--輥壓、分切后的極片必須在30分鐘內放入低濕環境下存儲（≦-35℃ DP)
--烘烤后未能及時制片、卷繞的極片必須抽真空存儲（≦-95kpa）
3.2暴露時間的管理：
--極片烘烤后，制片、卷繞、封裝、注液、封口須在72h之內全部完成（車間露點濕度≦-35℃）
3.3先進先出管理：
--極片使用須遵循先進先出規定，即批次在前先使用；先烘烤先使用。
4.嚴格控制極片、隔膜的烘烤過程
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極片或電芯烘烤過程中，須嚴格監控烘箱參數（溫度、時間、真空度）；
4.4烘箱溫度、真空度須定期校驗，確保準確。
5.水含量測試和控制
5.1極片、隔膜（或電芯）、電解液必須測試水含量，合格才能注液；
5.2測試方法：按照規定抽樣；使用卡爾費休水分測試儀測量；
5.3水含量合格標準：
--極片水含量≦200ppm（預控≦150ppm）
--隔膜水含量≦600ppm
--電解液水含量≦20ppm
綜上所述，在鋰電池的制造過程中，對環境濕度、極片的儲存和暴露時間、極片和隔膜的烘烤除水過程、電解液的有效期、水含量的測試等各環節的水分控制都是必不可少的，一旦失控，將會導致批量電池性能的致命缺陷，后果是非常嚴重的！
所以，無論是管理人員、生產作業人員、質量檢驗人員，要強化電池水分的管控意識，始終嚴格遵守制程中的各項規定，確保電池水分一直處于受控、合格狀態！
