[發明專利]鋰離子電池電解液鋰離子遷移數的測試方法

在審

• 申請號: 202011501066.0
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112748160A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 孟繁慧;姜偉;朱莎;甄會娟;高凡;伍紹中;周江
• 申請（專利權）人: 天津力神電池股份有限公司
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26;G01N27/28;G01N27/30;G01N27/02
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 閆俊芬

1.一種鋰離子電池電解液鋰離子遷移數的測試方法，其特征是：步驟如下：

步驟1、在手套箱內(水分0.1ppm，氧含量0.1ppm)，根據測試需求配制需要測試的電解液；針對采用原位聚合方法制備的凝膠電解液、半固態電解液和固態電解質，按照配方要求配制出聚合物電解質單體溶液；

步驟2、在手套箱內(水分0.1ppm，氧含量0.1ppm)，組裝鋰離子遷移數測試的電解池，設絕緣墊片的厚度為d，絕緣環內徑為2r，首先將絕緣環放入對電極蓋形螺母中，選用2片直徑為2r的新鮮鋰金屬片，將絕緣墊片置于2片鋰金屬片之間平行緊密貼合放置，并將鋰片/絕緣墊片/鋰片置于絕緣環內并與對電極蓋形螺母底部緊密貼合；工作電極集流體與計算需注入電解液的體積V，V＝dπr²，并將體積為V的電解液注入電解池中；依次放入集流體、集流柱、彈簧和絕緣螺栓座，組裝好電解池、擰緊密封；

步驟3、根據測試需要對鋰離子電池電解液進行固化處理：將電解池進行加熱處理，溫度范圍為30-80℃，引發電解液中聚合物單體聚合，電解池中進行原位制備凝膠電解液、半固態電解液和固態電解質；

步驟4、采用恒電位計時電流法和電化學阻抗的測試方法，測試電解池的計時電流曲線和電化學阻抗譜圖，并獲取相關參數，根據以下公式，t+＝[I^ssR_b^ss(ΔV-I⁰R_el⁰)]/[I⁰R_b⁰(ΔV-I^ssR_el^ss)]，計算鋰離子遷移數t⁺，

其中：ΔV為施加于電池兩端的電壓、I⁰為初始電流、R_el⁰R_el⁰為初始電極反應電阻、I^ss為穩態電流、R_el^ss為穩態電極反應電阻、R_b⁰為初始電解質電阻、R_b^ss為穩態電解質電阻。

2.根據權利要求1所述的鋰離子電池電解液鋰離子遷移數的測試方法，其特征是：所述鋰離子電池電解液包括鋰離子電池凝膠電解液和半固態電解液。所述鋰離子電池凝膠電解液為原位聚合鋰離子電池凝膠電解液，所述半固態電解液為原位聚合鋰離子電池半固態電解液。

3.根據權利要求1所述的鋰離子電池電解液鋰離子遷移數的測試方法，其特征是：步驟2中組裝的所述鋰離子遷移數測試的電解池，包括工作電極結構件、對電極結構件和絕緣墊片，所述工作電極結構件通過絕緣墊片與對電極結構件螺紋連接后構成整體鋰離子遷移數測試的電解池，所述工作電極結構件包括絕緣螺栓座、彈簧、不銹鋼集流柱、限位柱、工作電極集流體、絕緣套、絕緣墊片和對電極蓋形螺母，所述絕緣螺栓座內設有階梯狀中心孔，所述彈簧套裝在不銹鋼集流柱前端，不銹鋼集流柱后端與限位柱滑動連接，不銹鋼集流柱前端貫穿絕緣螺栓座中心孔，不銹鋼集流柱后端貫穿限位柱后與工作電極螺紋旋接，限位柱與工作電極座內螺紋旋接，構成圓柱狀工作電極結構，所述對電極結構件形狀呈圓柱狀，其中心設有階梯孔，階梯孔底部設有絕緣套并構成對電極蓋形螺母，所述圓柱狀工作電極結構的絕緣螺栓座通過絕緣墊片與對電極蓋形螺母螺紋旋緊呈密封結構。

4.根據權利要求3所述的鋰離子電池電解液鋰離子遷移數的測試方法，其特征是：所述絕緣套采用PE、PP、PVDF、PTFE、PET或橡膠材料，厚度為0.5mm-2mm，高度為5mm-20mm；所述絕緣螺栓座采用PTFE或PET材料。

5.根據權利要求3所述的鋰離子電池電解液鋰離子遷移數的測試方法，其特征是：所述絕緣墊片包括依次連接的密封層、結構支撐層和密封層構成的通透型三層夾心結構，墊片總厚度為10μm-2mm，其中，結構支撐層厚度為8μm-1mm，密封層厚度分別為1μm-500μm。

6.根據權利要求3或5所述的鋰離子電池電解液鋰離子遷移數的測試方法，其特征是：所述絕緣墊片的結構支撐層為多孔圓形塑料片，材質為PE、PP、PVDF、PTFE或PET；密封層材質為橡膠層。