锂电池中电池电解液的粘度检测方案(流变仪)

DKSH 精确测量锂电池电解液的粘度 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。 而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，体系的粘度。 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。 鉴于 Fluidicam 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 LiCIO4：高氯酸里 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： 图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。 表1不同成分有机溶剂的粘度数据表 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： 图2电解液粘度随EC浓度变化曲线 表2电解液粘度随EC 浓度变化数据表 EMC DMC EC Viscosity [mPa.s] 1 1 0 0.614±0.007 1 1 0.245 0.726±0.007 1 1 0.497 0.806±0.001 1 1 0.724 0.908±0.012 1 1 1 0.965±0.008 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： 图3电解液粘度随高氯酸钾浓度变化曲线 表3电解液粘度随高氯酸钾浓度变化数据表 EMC： DMC：Li Viscosity Viscosity Viscosity mPa.s] [mPa.s] [mPa.s] (w/w) 25°C 35°C 45°C 1：1：0 0.614±0.002 0.534±0.002 0.461±0.002 1：1：0.0286 0.684±0.001 0.562±0.004 0.512±0.004 1：1：0.056 0.791±0.006 0.598±0.003 0.588±0.003 1：1：0.113 0.893±0.003 0.723±0.001 0.662±0.001 1：1：0.216 1.397±0.008 1.005±0.002 0.994±0.002 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)，所以配方工作者需要在两者中找到合适的平衡点。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 这种高效测量工具，是配方工作者必不可少的研究助手。 选择大昌华嘉，就是选择仪器应用专家Think Asia. Think DKSH.www.dksh-instrument.cn 电话： 邮箱： ins.cn@dksh.com 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。而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，体系的粘度。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。鉴于Fluidicam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。