鋰電池電解液粘度測定

一、鋰電池電解液簡介

鋰離子電池是繼鉛酸電池、鎘鎳電池及氫鎳電池之后的新一代二次電池，具有工作電壓高、容量高、自放電小、循環壽命長、無記憶效應、無環境污染及工作溫度范圍寬等顯著優點，自問世以來已廣泛應用于移dong電話、筆記本電腦等便攜式電子設備中。電解液是鋰離子電池四大關鍵材料（正極、負極、隔膜、電解液）之一，號稱鋰電池的“血液"，在正負極之間起到傳到電子的作用，是電池儲能及能量轉化的核心，以及電池獲得高電壓、高比能等優點的保證。電解液一般由電解質鋰鹽（提供載流離子Li+）、高純度的有機溶劑（解離鋰鹽、提供Li+傳輸介質）、必要的添加劑等原料（改善性能），在一定的工藝條件下，按一定的比例配制并加工而成。

二、粘度測定及流變學研究的意義

電解液作為鋰電池的重要組成部分，起著連接著正負極、氧氣溶解在電解液中、鋰離子傳輸等重要作用，其基礎性能對鋰電池的充放電反應和循環性能具有十分重要的影響。電解液的粘度是評價電解液性能的重要參數指標之一，粘度大小直接影響離子在電解液中遷移的速率。粘度越小，離子與氧氣在電解液中的傳輸越快；電解液粘度過高，會阻礙電池內氧氣與離子的傳輸，導致與鋰負極的化學相容性相對較差，并與鋰負極發生一定的副反應，進而影響電池循環性能。

電解液的電導率與粘度成反比關系，電解液粘度越大，電導率越低；相反，電解液粘度越小，電導率越高。影響電解液粘度的因素包括：有機溶劑的種類和配方；鋰鹽的種類和濃度；添加劑的種類和用量，此外，鋰電池充放電過程中電解液產生的雜質會使體系的粘度不斷增加，影響離子傳輸速率。因此，在電解液的研發和生產過程中，必須對電解液進行優化配制，注意控制電解液雜質的產生，提高體系電池循環性能的同時降低粘度、提高電導率以及提高其與鋰負極的化學相容性。

三、電解液粘度測定

使用DV2T錐板粘度計+TC-650 AP循環水浴系統（如圖1所示）測量4種電解液（用戶提供）在25℃條件下的粘度。幫助用戶建立鋰電池電解液的生產及制備工藝過程中產品質量控制的測試方法。TC-650AP水浴循環系統用于控制樣品溫度（測試溫度為25℃），Rheocalc T軟件連接主機，進行程序編輯及數據采集，繪制粘度變化曲線（圖2）。使用“Multi Point"功能采集數據，“Test Averaging"功能計算粘度平均值，并觀察和分析測試過程中儀器穩定性及數據波動，根據上圖2及下表1可知，四種電解液在在不同的剪切率條件下測得的粘度值分別為0.34cP，25.74cP，2.03cP，228.3cP；測試過程中，數據波動非常小，即使是在測量粘度值小于1cP 的樣品1#時，相對標準偏差僅為1.14%，其他幾個樣品的RSD均小于0.5%。我司數顯粘度計獨you的連續感應器可以保證測試數據輸出的實時性和準確性。錐板粘度計測試所需樣品體積僅為0.5-2.0 mL（具體的樣品量與所使用的轉子型號相關），特別適用于微量樣品的粘度測試，可有效減少電解液的消耗；錐板粘度計使用錐形轉子及配套的樣品杯，可以計算精確的剪切率和剪切應力，得到絕對粘度；由于樣品量很少，可實現快速恒溫，有效提高測試效率。TC-650 AP循環水浴系統的控溫精度可達0.01℃，為粘度測試提供準確及穩定的溫度條件。