在锂电池的制造工艺中,电解液浸润是决定电池性能的关键环节。电解液是锂离子电池研发的核心部分,不仅是保证离子传输的重要媒介,也是电池获得高电压、高比能的重要基础。当电解液在极片中的浸润效果不好时,离子传输路径变远,阻碍了锂离子在正负极之间的穿梭,未接触电解液的极片无法参与电池电化学反应,同时电池界面电阻增大,影响锂电池的倍率性能、放电容量和使用寿命。正因为如此,电解液对电极的浸润性评估,成为发展高性能锂离子电池的关键环节。 在众多浸润性测试方法中,毛细管法凭借其精准、量化、可重复的特点,正逐渐成为行业研究和工艺优化的重要工具。苏州利电的JR-210毛细管浸润系统正是用此方法测试电解液浸润效果。在毛细管内注入电解液,毛细玻璃管与极片表面垂直接触后,随着电解液不断浸润涂层,毛细管液面不断降低。视觉识别系统(CCD相机)实时记录毛细管液面高度,液面高度的动态演变过程就是电解液浸润的实时过程,高度变化量即电解液的浸润量。 1、测试样品:石墨极片、A、B、C三款电解液; 2、测试参数:极片裁剪为29mm×29mm贴在背胶板上,每个样品测试3个点,测试压力10g,测试时间150s。 图1:不同电解液对石墨负极浸润性对比 表1: 不同电解液对石墨负极浸润量对比 上图表为不同电解液对石墨负极的浸润效果的数据,对于石墨极片来说,电解液A浸润性能最好,C其次,B最差(浸润速率与吸附量排序:A>C>B)。在测试中电解液A表现出最快的液面下降速率和最大的吸附量,这表明A液与石墨极片的接触角较小、表面张力匹配度高,且具有较低的黏度阻力。使用A液可大幅缩短注液后静置时间,且能确保极片深层孔隙充分润湿,有效规避析锂风险。而电解液C虽然也能浸润,但效果较差,可以通过延长浸润时间来增加浸润性。电解液B则是几乎不浸润,表明与石墨负极不适配。 通过采用JR-210系列产品用不同电解液对石墨负极进行浸润测试,从数据结果可以直观看出浸润性能的差异,从而筛选适合的电解液配方,节省研发成本,提高研发效率。
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