[发明专利]测量电解液对电极材料的渗透能力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及借助于测定材料的物理性质来测试分析材料性能的方法，尤 其是可直接反应电解液对电极材料的渗透能力的测量方法。

背景技术

相对于铅酸电池、镍氢电池和镍镉电池等传统的二次电池，锂离子电池 具有不可比拟的优越性能和外形加工多样性，目前已经广泛应用于手机、笔 记本电脑、PDA、摄像机、数码相机、移动DVD、MP3和MP4等移动电子 终端设备中，同时锂离子电池也被用作电动工具和电动自行车的动力源。作 为新一代绿色环保动力，锂离子电池发展迅猛，已成为国际电化学研究的热 点领域之一。

市场需求的多样性对锂离子电池的电化学性能、安全、造型和体积等方 面的特性提出了越来越高的要求，研发人员为满足使用需要而对锂离子电池 进行着不断深入的研究。电解液是锂离子电池的重要组成部分之一，它直接 决定着电池的循环寿命、安全性能、倍率放电特性、放电的平台时间和正负 极的容量发挥等性能指标。因此，电解液是电池研发工作的重点。对于高容 量体系锂离子电池，特别是体积比能量大于450Wh/L的铝壳电池，涂布于电 极片上的正负极材料的压实密度较大、空隙率小，且现有结构设计中电池内 部预留空间越来越小，这对电解液的注液过程造成了很大困难。因此，在不 牺牲电解液的其它常规性能的前提下，要求电解液相对涂布于极片上的电极 材料具有良好的渗透性，在研究和了解电解液对电极材料的渗透性的基础上， 根据电池综合性能的需要对电极材料和电解液进行科学筛选和合理搭配。

关于电解液对电极材料的渗透性，目前锂离子电池制造商和电解液供应 商所采用的评价方法是：空气环境下，在涂布有电极材料的电极片表面滴加 碳酸丙烯酯(PC)，记录电极片吸收PC的时间。PC只是电解液的一种溶剂， 而且并不是所有的电解液中都包含PC，PC的性质与电解液本身的性质相去 甚远，相对于实际电解液，PC与电极片的界面性质、PC在电极材料表面的 表面张力都完全不同。因此这种方法及其评价结果不能反应电解液与电极材 料适配性的真实情况。高容量体系电解液对电极片的渗透性的评价也可以通 过测定电解液的表面张力和黏度来进行。但是，因为锂离子电池电解液是非 水体系，测定时要求环境水分含量在100ppm以下，加之电解液中的溶剂组 分易于挥发，要求的测试条件非常严格，操作很复杂；由于电极片上的电极 材料是几种原料的微小颗粒混合压制在一起，具有一定的孔隙率，表面张力 的测定非常困难。采用这两种方法所得到的结果都没有直接反应电解液对电 极材料的渗透性，不能直接指导电池的设计。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可直接反应电解液对电极材料的 渗透能力的测量方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种测量电解液对电极材料的渗透能 力的方法，测定定量电解液在电极材料中的渗透时间t和渗透面积S，结合 电极材料的压实密度ρ和厚度l，通过公式

K=SρlVt=(ρlV)·St]]>计算得到渗透能力值K；

式中，K--电解液对电极材料的渗透能力；

S--电解液在时间t内因渗透而形成于电极材料表面的印迹的面积；

ρ--电极材料的压实密度；

l--电极材料的厚度；

V--渗透到电极材料中的电解液的体积；

t--体积为V的电解液在电极材料中的渗透时间。

测量时，使定量电解液在压实密度为ρ、厚度为l的电极材料中渗透，读 取或测算定量电解液在电极材料中的渗透时间t和渗透面积S，计算渗透能 力值K。

测量对水和空气敏感的非水电解质电解液对电极材料的渗透能力时，测 定定量电解液在电极材料中的渗透时间t和渗透面积S的过程在干燥的密闭 环境(如干燥手套箱中)中进行；优选的密闭环境的湿度低于1％。