[發明專利]測量電解液對電極材料的滲透能力的方法

有效

• 申請號: 200710076742.2
• 申請日: 2007-08-29
• 公開（公告）號: CN101377459A
• 公開（公告）日: 2009-03-04
• 發明（設計）人: 張亞利;陳輝
• 申請（專利權）人: 深圳市比克電池有限公司
• 主分類號: G01N13/04
• 分類號: G01N13/04;G01N27/26;G06F19/00
• 代理公司: 深圳創友專利商標代理有限公司
• 代理人: 丁銳

技術領域

本發明涉及借助于測定材料的物理性質來測試分析材料性能的方法，尤 其是可直接反應電解液對電極材料的滲透能力的測量方法。

背景技術

相對于鉛酸電池、鎳氫電池和鎳鎘電池等傳統的二次電池，鋰離子電池 具有不可比擬的優越性能和外形加工多樣性，目前已經廣泛應用于手機、筆 記本電腦、PDA、攝像機、數碼相機、移動DVD、MP3和MP4等移動電子 終端設備中，同時鋰離子電池也被用作電動工具和電動自行車的動力源。作 為新一代綠色環保動力，鋰離子電池發展迅猛，已成為國際電化學研究的熱 點領域之一。

市場需求的多樣性對鋰離子電池的電化學性能、安全、造型和體積等方 面的特性提出了越來越高的要求，研發人員為滿足使用需要而對鋰離子電池 進行著不斷深入的研究。電解液是鋰離子電池的重要組成部分之一，它直接 決定著電池的循環壽命、安全性能、倍率放電特性、放電的平臺時間和正負 極的容量發揮等性能指標。因此，電解液是電池研發工作的重點。對于高容 量體系鋰離子電池，特別是體積比能量大于450Wh/L的鋁殼電池，涂布于電 極片上的正負極材料的壓實密度較大、空隙率小，且現有結構設計中電池內 部預留空間越來越小，這對電解液的注液過程造成了很大困難。因此，在不 犧牲電解液的其它常規性能的前提下，要求電解液相對涂布于極片上的電極 材料具有良好的滲透性，在研究和了解電解液對電極材料的滲透性的基礎上， 根據電池綜合性能的需要對電極材料和電解液進行科學篩選和合理搭配。

關于電解液對電極材料的滲透性，目前鋰離子電池制造商和電解液供應 商所采用的評價方法是：空氣環境下，在涂布有電極材料的電極片表面滴加 碳酸丙烯酯(PC)，記錄電極片吸收PC的時間。PC只是電解液的一種溶劑， 而且并不是所有的電解液中都包含PC，PC的性質與電解液本身的性質相去 甚遠，相對于實際電解液，PC與電極片的界面性質、PC在電極材料表面的 表面張力都完全不同。因此這種方法及其評價結果不能反應電解液與電極材 料適配性的真實情況。高容量體系電解液對電極片的滲透性的評價也可以通 過測定電解液的表面張力和黏度來進行。但是，因為鋰離子電池電解液是非 水體系，測定時要求環境水分含量在100ppm以下，加之電解液中的溶劑組 分易于揮發，要求的測試條件非常嚴格，操作很復雜；由于電極片上的電極 材料是幾種原料的微小顆粒混合壓制在一起，具有一定的孔隙率，表面張力 的測定非常困難。采用這兩種方法所得到的結果都沒有直接反應電解液對電 極材料的滲透性，不能直接指導電池的設計。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種可直接反應電解液對電極材料的 滲透能力的測量方法。

為解決上述技術問題，本發明提供一種測量電解液對電極材料的滲透能 力的方法，測定定量電解液在電極材料中的滲透時間t和滲透面積S，結合 電極材料的壓實密度ρ和厚度l，通過公式

K=SρlVt=(ρlV)·St]]>計算得到滲透能力值K；

式中，K--電解液對電極材料的滲透能力；

S--電解液在時間t內因滲透而形成于電極材料表面的印跡的面積；

ρ--電極材料的壓實密度；

l--電極材料的厚度；

V--滲透到電極材料中的電解液的體積；

t--體積為V的電解液在電極材料中的滲透時間。

測量時，使定量電解液在壓實密度為ρ、厚度為l的電極材料中滲透，讀 取或測算定量電解液在電極材料中的滲透時間t和滲透面積S，計算滲透能 力值K。

測量對水和空氣敏感的非水電解質電解液對電極材料的滲透能力時，測 定定量電解液在電極材料中的滲透時間t和滲透面積S的過程在干燥的密閉 環境(如干燥手套箱中)中進行；優選的密閉環境的濕度低于1％。