Corrosion of Ni-Coated Can Hardware of Li-Ion Batteries in Organic-Based LiPF6 Electrolytes

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作者
Ivan Stoševski,Arman Bonakdarpour,Scott R. Smith,Allan Jacobs,Brian Way,David P. Wilkinson
出处
期刊:Meeting abstracts [Institute of Physics]
卷期号:MA2022-01 (2): 196-196
标识
DOI:10.1149/ma2022-012196mtgabs
摘要

Water contamination of Lithium Ion Battery (LIB) electrolytes leads to hydrofluoric (HF) acid formation 1 , which impacts the formation 2 and degradation 3 of the SEI layer as well as causing corrosion of the positive electrode oxide materials and inactive components of the cell 4 . One of the inactive components that corrodes is the Ni-coated steel can used in the commercial 18650 cells. This paper presents for the first time a detailed report of Ni corrosion in water-contaminated organic-based LiPF 6 electrolytes. The study reveals the chemical and electrochemical nature of Ni corrosion. Cyclic voltammetry, chronoamperometry and Tafel analysis coupled with electrochemical quartz microbalance (EQCM) technique were used to investigate the mechanism of the Ni dissolution at OCV and near OCV potentials (2.5 V – 3.5 V vs. Li/Li + ). Chronoamperometry at a potential close to OCV gives a current and mass plateau for the first few hours (4 – 6 h) followed by a sudden oxidation current and mass loss due to Ni dissolution ( Figure 1 ) indicating the generation of electrolyte-soluble corrosive species, which was confirmed by testing a pristine Ni electrode in the same used electrolyte ( Figure 1 ). Speciation of dissolved Ni and generated corrosive species is of the great importance for revealing the mechanism and is in the focus of the ongoing research. SEM reveals pitting corrosion of Ni in LiPF 6 based electrolytes. References M. Stich, M. Göttlinger, M. Kurniawan, U. Schmidt, and A. Bund, J. Phys. Chem. C , 122 , 8836–8842 (2018). D. Strmcnik et al., Nat. Catal. , 1 , 255–262 (2018). J. G. Han et al., J. Power Sources , 446 , 227366 (2020). L. Yang, M. Takahashi, and B. Wang, Electrochim. Acta , 51 , 3228–3234 (2006). Figure 1. Three-electrode EQCM: Ni electrode mass change in 0.25 % water spiked 1 M LiPF 6 /EC/DEC (1:1) electrolyte during chronoamperometry at 3.35 V vs. Li/Li + . Figure 1

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