如何评估锂离子电池电解液的浸润效果？

2025-07-21 11:15

锂电解码

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大家好！我是不言，这是我的第165篇原创文章。

今天来聊一聊如何评估锂离子电池电解液的浸润效果？

电解液浸润效果需通过毛细爬升速率（K值）、吸液量（Δm）及高频阻抗（R）等量化指标评估。本文解析悬挂法、电芯吸液法与EIS曲折度分析的核心逻辑，并阐述超声成像对干区定位的工程价值。

1. 悬挂法/爬升速率测试（直接测量）

原理：通过电解液在垂直悬挂的极片中的毛细爬升高度（ΔH）随时间（t）的变化，计算浸润速率K（公式：ΔH = K√t）。K值越大，浸润性越好。

关键参数：

压实密度：压实密度↑ → 孔隙率↓ → K值↓。

温度：温度↑ → 电解液粘度↓ → K值↑。

电解液配方：低粘度溶剂（如DMC）或添加润湿剂（如氟苯）可提升K值。

适用场景：极片级快速筛选（如不同压实密度、集流体类型的影响）。

2. 电芯吸液法（整体评估）

原理：直接测量电芯吸收电解液的质量增量（Δm），拟合Δm/ρA = K√t（A为极片截面积）。吸液量饱和时间越短，浸润性越好。

优势：操作简便、成本低，直接反映电芯级浸润效果。

应用案例：

隔膜类型：陶瓷隔膜（AlO@PE）吸液速率比PE隔膜快59%，因表面能更高。

注液工艺：真空注液比常压注液浸润时间短。

3. 超声/CT成像（可视化分析）

原理：

超声成像：未浸润区域阻抗高，显示为蓝色；饱和区域为红色。

CT/中子成像：追踪电解液分布。

优势：直观显示浸润均匀性，定位干区（如极片中心易出现浸润死角）。

4. 电化学阻抗谱（EIS）与曲折度分析

原理：

EIS：高频区阻抗（R）反映离子传输阻力，R↓ 表明浸润充分。

曲折度（τ） ：τ = R·κ·A/d（κ为电解液电导率），τ值↓ 表明离子路径更通畅。

应用：量化评估浸润程度。

5. 浸润效果差的电性能表现

容量衰减：未浸润区域活性物质无法参与反应。

内阻升高：界面接触不良导致电荷转移阻抗（R）↑。

析锂风险：局部电流密度过大引发锂枝晶（常见于厚电极中心区域）。

6. 结论

优先选择电芯吸液法或EIS曲折度法进行定量评估，结合超声成像定位缺陷。若需快速筛选材料（如隔膜、电解液），可用悬挂法。评估时需同步监测电性能（容量、内阻）以验证实际影响。

以上内容均为本人日常工作，交流，阅读文献所得，由于本人能力有限，文中阐述观点难免会有疏漏，欢迎业内同仁积极交流，共同进步！

参考资料：

1.锂离子电池的电解液浸润的研究进展，张双虎

2.曲折度法检测锂离子电池的电解液浸润性，李丽娟

原文标题 : 如何评估锂离子电池电解液的浸润效果？

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