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精确测量锂电池电解液的粘度
来源:东南科仪    发布时间:2020-07-24    阅读:91次
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介绍

电解液是锂离子电池四大关键材料(正极、负极、隔膜、电解液)之一,号称锂电池的血液,在电池中正负极之间起到传导电子的作用,是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。

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锂电池充放电原理

离子电导率正是高性能电解液最重要的指标,影响电解液离子电导率的三个影响因素有:锂盐的解离能力,电解液的溶剂化能力,电解液的粘度

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电解液的组成

有机电解液的基本成分包括锂盐(提供载流子:Li+)、有机溶剂(解离锂盐、提供Li+传输介质)、添加剂(少量使用、改善性能)。其中常用的有机溶剂有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等。由于不同的混合比例或者配方成分导致电解液粘度不同。

Fluidicam微流控可视仪可以精确测量低粘度电解液的粘度差异,本文利用Fluidicam测量了不同比例有机溶剂的电解液粘度,以期提高电解液的离子电导率,为电池研发者提供设计思路。

 

方法

仪器:法国Formulaction公司 Fluidicam微流控可视流变仪

EMC: 碳酸甲乙酯

DMC: 碳酸二甲酯

EC: 碳酸乙烯酯

LiClO4: 高氯酸锂.

测量纯溶剂在不同比例时(EMC:DMC:EC)的粘度差异。然后,研究了EC和锂盐浓度对电解液粘度的影响。

 

结果与讨论

不同成分有机溶剂的粘度:

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1 不同成分有机溶剂的粘度-温度曲线

两种不同成分的有机溶剂随温度增加粘度均有明显的下降,其中含有EC的有机溶剂粘度较大,但是随温度的增加粘度下降的较快。

1 不同成分有机溶剂的粘度数据表 

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两种成分有机溶剂的粘度在25℃下具有明显的差异:加入EC的有机溶剂粘度为1.021±0.004mPa·s,与水的粘度接近,而不含有EC的有机溶剂粘度仅为0.614±0.004mPa·s。

 

EC浓度对粘度的影响:

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2 电解液粘度随EC浓度变化曲线

 

2 电解液粘度随EC浓度变化数据表 

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结果显示,随着EC浓度逐渐增高粘度逐渐增大,较高的EC浓度可能会抑制电解液的离子电导率,降低电池性能。

 

锂盐浓度对电解液粘度的影响

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3 电解液粘度随高氯酸钾锂浓度变化曲线

 

3 电解液粘度随高氯酸锂浓度变化数据表

 

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 离子电导率与锂盐浓度成正比,与电解质的粘度成反比(电解质的斯托克斯定律电导率),配方工作者需要在两者中找到平衡点。

以上所有测量的总分析时间为1小时20分钟(17次试验),包括取样。微流控可视流变仪完全避免了挥发和干燥风险,突破了传统粘度计由于的粘度精度局限性和测量速度。Fluidicam微流控可视流变仪,是配方工作者必不可少的研究助手。




Formulaction代理:东南科仪