[發(fā)明專利]鋰離子電池電解液鋰離子遷移數(shù)的測(cè)試方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011501066.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112748160A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟繁慧;姜偉;朱莎;甄會(huì)娟;高凡;伍紹中;周江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津力神電池股份有限公司
• 主分類號(hào): G01N27/26
• 分類號(hào): G01N27/26;G01N27/28;G01N27/30;G01N27/02
• 代理公司: 天津市三利專利商標(biāo)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(shù)的測(cè)試方法，其特征是：步驟如下：

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

步驟2、在手套箱內(nèi)(水分0.1ppm，氧含量0.1ppm)，組裝鋰離子遷移數(shù)測(cè)試的電解池，設(shè)絕緣墊片的厚度為d，絕緣環(huán)內(nèi)徑為2r，首先將絕緣環(huán)放入對(duì)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(huán)內(nèi)并與對(duì)電極蓋形螺母底部緊密貼合；工作電極集流體與計(jì)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(jù)測(cè)試需要對(duì)鋰離子電池電解液進(jìn)行固化處理：將電解池進(jìn)行加熱處理，溫度范圍為30-80℃，引發(fā)電解液中聚合物單體聚合，電解池中進(jìn)行原位制備凝膠電解液、半固態(tài)電解液和固態(tài)電解質(zhì)；

步驟4、采用恒電位計(jì)時(shí)電流法和電化學(xué)阻抗的測(cè)試方法，測(cè)試電解池的計(jì)時(shí)電流曲線和電化學(xué)阻抗譜圖，并獲取相關(guān)參數(shù)，根據(jù)以下公式，t+＝[I^ssR_b^ss(ΔV-I⁰R_el⁰)]/[I⁰R_b⁰(ΔV-I^ssR_el^ss)]，計(jì)算鋰離子遷移數(shù)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(yīng)電阻、I^ss為穩(wěn)態(tài)電流、R_el^ss為穩(wěn)態(tài)電極反應(yīng)電阻、R_b⁰為初始電解質(zhì)電阻、R_b^ss為穩(wěn)態(tài)電解質(zhì)電阻。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池電解液鋰離子遷移數(shù)的測(cè)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(tài)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(tài)電解液為原位聚合鋰離子電池半固態(tài)電解液。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池電解液鋰離子遷移數(shù)的測(cè)試方法，其特征是：步驟2中組裝的所述鋰離子遷移數(shù)測(cè)試的電解池，包括工作電極結(jié)構(gòu)件、對(duì)電極結(jié)構(gòu)件和絕緣墊片，所述工作電極結(jié)構(gòu)件通過(guò)絕緣墊片與對(duì)電極結(jié)構(gòu)件螺紋連接后構(gòu)成整體鋰離子遷移數(shù)測(cè)試的電解池，所述工作電極結(jié)構(gòu)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(duì)電極蓋形螺母，所述絕緣螺栓座內(nèi)設(shè)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(dòng)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(nèi)螺紋旋接，構(gòu)成圓柱狀工作電極結(jié)構(gòu)，所述對(duì)電極結(jié)構(gòu)件形狀呈圓柱狀，其中心設(shè)有階梯孔，階梯孔底部設(shè)有絕緣套并構(gòu)成對(duì)電極蓋形螺母，所述圓柱狀工作電極結(jié)構(gòu)的絕緣螺栓座通過(guò)絕緣墊片與對(duì)電極蓋形螺母螺紋旋緊呈密封結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池電解液鋰離子遷移數(shù)的測(cè)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(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池電解液鋰離子遷移數(shù)的測(cè)試方法，其特征是：所述絕緣墊片包括依次連接的密封層、結(jié)構(gòu)支撐層和密封層構(gòu)成的通透型三層夾心結(jié)構(gòu)，墊片總厚度為10μm-2mm，其中，結(jié)構(gòu)支撐層厚度為8μm-1mm，密封層厚度分別為1μm-500μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的鋰離子電池電解液鋰離子遷移數(shù)的測(cè)試方法，其特征是：所述絕緣墊片的結(jié)構(gòu)支撐層為多孔圓形塑料片，材質(zhì)為PE、PP、PVDF、PTFE或PET；密封層材質(zhì)為橡膠層。