[发明专利]离子传输电阻的测量方法，及极片涂层和隔膜曲折率的测试方法

说明书

本发明提供了一种离子在极片中的传输电阻和/或离子在隔膜中的传输电阻的测量方法，包括如下步骤：首先，制作对称电池，所述对称电池中设置有分离膜；其次，根据交流阻抗获取传输电阻Rion和/或Ro。本发明还提供一种电池极片涂层和/或隔膜的曲折率的测试方法，包括如下步骤：首先，制作对称电池，所述对称电池中设置有分离膜；其次，根据交流阻抗获取传输电阻Rion和/或Ro；再次，根据公式计算曲折率τ₁和/或τ₂。本发明解决了传输电阻和曲折率难以获取的问题，并提高了测试结果的准确度。

技术领域

本发明涉及一种离子在电池极片涂层和/或隔膜中的传输电阻的测量方法，还涉及电池极片涂层和/或隔膜的曲折率的测试方法。

背景技术

对于电池而言，能量密度和功率密度是最重要的两个指标。能量密度指的是电池单位体积或者单位质量所存储的能量多少，而功率密度指的是单位质量或者单位体积能够输出的功率大小。我们希望动力电池具有更高的续航里程，同时也希望动力电池具有更高的功率密度，满足在不同驾驶需求时的动力输出。但是在电池的设计和生产中这两个指标恰恰是相互矛盾的，一般而言为了提高能量密度就需要提高电极的涂布量，提高活性物质的比例；而为了提升功率密度，则需要降低涂布量，增加导电剂的比例。

目前，能量密度和功率密度之间的平衡通过调整极片的负载量和压实密度等来实现，该方式实质上是改变了极片上孔隙的分布状况。极片上孔隙的分布很大程度上决定了离子在其中传导的阻力，对于隔膜也是如此。孔隙分布设计时不仅要考虑孔的数量，还要考虑离子在孔隙中传播的路径。曲折率是用于表征薄膜或电极等材料内部孔隙的迂曲度的参量，其大小可以很好的表示极片涂层、隔膜的孔隙质量，其定义是通孔的实际长度(L)与垂直距离(d)的比值(见图1)。极片涂层或隔膜的曲折率越低，电荷载体在其中传导距离越短，通常意义上越利于离子的传导；相反，曲折率越高则越不利于离子的传导。

虽然曲折率可以很好地表示极片涂层或隔膜的孔隙分布状况，但是该参数难以获取。目前通常利用电化学模型的方式获取曲折率：先假设一个曲折率，输入模型后与实际电池充放电曲线对比，然后根据对比结果调整曲折率的值，直到获得一个良好的曲折率范围。此方法效率低下，而且易受其他参数的影响，得到的结果准确度低，不利于实际使用。

发明内容

本发明提供一种离子在极片中的传输电阻和/或离子在隔膜中的传输电阻的测量方法，包括如下步骤：

S1：制作对称电池：将两个相同的极片、中间层和电解质组装成对称电池，所述中间层设置在两个极片之间，电解质浸润中间层；所述中间层包括电池隔膜和分离膜；分离膜上设置有通孔，所述通孔的边缘与分离膜的边缘的最小距离大于0，所述通孔沿分离膜厚度方向延伸，离子通过所述通孔在两个极片之间传播，所述通孔的边缘远离电池隔膜和极片的边缘；

S2：获取传输电阻Rion和/或Ro：利用电化学工作站测量所述对称电池的交流阻抗，获取离子在极片中的传输电阻Rion和/或离子在隔膜中的传输电阻Ro。

在本发明的一种实施方式中，所述通孔为圆孔，通孔的边缘与分离膜的边缘的最小距离大于通孔的直径。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤S2中，利用等效电路对测得的交流阻抗进行拟合，从而获取Rion和/或Ro。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤S2中，根据测得的交流阻抗得到交流阻抗曲线，利用交流阻抗曲线获取Rion和/或Ro。

在本发明的一种实施方式中，所述通孔为圆孔，通孔的边缘与分离膜的边缘的最小距离大于通孔的直径。

在本发明的一种实施方式中，所述分离膜为麦拉膜。

本发明还提供一种电池极片涂层和/或隔膜的曲折率的测试方法，包括如下步骤：