[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

本發明涉及一種鋰離子電池電解液鋰離子遷移數的測試方法，根據測試需求配制待測鋰離子電池電解液；在手套箱內組裝電解池，將待測鋰離子電池電解液注入電解池中；對鋰離子電池電解液進行固化處理；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。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，有益效果：本發明可以對包括凝膠電解液和半固態電解液等進行鋰離子遷移數的測試。鋰離子電池電解液鋰離子遷移數測試方法的測試對象覆蓋范圍廣，測試方法簡單，易于應用推廣。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種鋰離子電池電解液鋰離子遷移數的測試方法。

背景技術

鋰離子電池工作過程伴隨著鋰離子和電子的傳輸，其中，鋰離子電解液的傳輸動力學影響鋰離子電池的綜合性能(電池倍率、內阻、產熱、循環等性能)。鋰離子電池的能量和功率密度不只與電解液的離子電導率有關，例如，Li⁺在電解液中時會有溶劑化現象，即在其表面有一層溶劑化的外殼，Li⁺的遷移速度受到限制。對于陰離子而言，很少發生溶劑化。過多的陰離子聚集在正極表面，產生陰離子的濃度梯度，造成濃差極化，進而產生過電勢，降低了鋰離子電池能量密度和功率密度。

鋰離子電池的工作過程伴隨著電極活性物質的氧化還原反應，即鋰離子的正負極側的嵌入和脫出過程。在鋰離子電池的充放電過程中，陰陽離子在正負極之間進行遷移，其中，Li⁺帶正電荷，會在電場的作用下向負極進行遷移，電解液中Li⁺的遷移對于鋰離子在正負極側的嵌入脫出密切相關，通常定義Li⁺的遷移數量占電解液中所有的離子遷移數量的比例為Li⁺的遷移數。通過鋰離子電池電解液鋰離子遷移數的測試可以預測鋰離子電池的性能。高的遷移系數對于提高鋰離子電池的功率密度和能量密度具有重要的意義。如：授權公告號為CN 202494660 U的專利文獻公開了一種電解液的鋰離子遷移性能的測試裝置，包括容器和與所述容器匹配的密封蓋，所述密封蓋上設有電極，所述電極的一端和置于所述容器內的固定管相連，另一端穿過密封蓋上的中心插孔露出用于連接測試儀器的測試接頭。授權公告號為CN 210514170 U的專利文獻公開了一種鋰離子電池電解質鋰離子遷移數測試裝置，包括隔膜(1)、鋰片(2)、電池外殼(4)，其特征在于，還包括集流板(3)，極耳(5)分體或一體成型在集流板(3)，兩個鋰片(2)由隔膜(1)分隔，隔膜(1)位于兩個集流板(3)間，集流板(3)具有安裝鋰片(2)的定位槽(6)并將所述鋰片(2)限位其內，且兩個定位槽(6)在各自集流板(3)的位置對稱。

鋰離子電池通過電解質的凝膠化或者固態化，用來改善鋰離子電池的安全性。對于凝膠電解質及半固態電解質而言，它們不同于液態電解液和全固態電解質，不具備液態電池的流淌性同時沒有全固態電解質的機械強度。目前，對于凝膠電解質及半固態電解質而言，因為它們不具備液態電解液和全固態電解質的特性，其鋰離子遷移數的測試尚無固定的方法。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術的不足，而提供一種鋰離子電池電解液鋰離子遷移數的測試方法，可以對鋰離子電池凝膠電解液和半固態電解液進行鋰離子遷移數的測試。

本發明為實現上述目的，采用以下技術方案：一種鋰離子電池電解液鋰離子遷移數的測試方法，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；