[实用新型]一种电解质锂离子迁移数测试装置

说明书

本实用新型公开了一种电解质锂离子迁移数测试装置，包括：两片极耳、两片铜箔、两片锂箔、一片绿胶、一片隔膜和两片铝塑膜；绿胶设有通孔，隔膜嵌入通孔中，两片锂箔分别设置在绿胶两侧，两片铜箔分别设置在两片锂箔外侧，两片极耳分别固定在两片铜箔顶部，两片铝塑膜设置在铜箔外部。本实用新型采用具有通孔的绿胶嵌入隔膜的方法，对隔膜进行限域，保证了两侧两片锂箔有效区域的完全对称性；采用铝塑膜密封，保证了整个测试装置的密封性，可进行多次重复测试，提高资源利用率；不仅可对液体电解质进行测试，同时也可以对固体电解质进行锂离子迁移数测试；该装置简单、易于操作。

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电解质锂离子迁移数测试装置。

背景技术

在大规模储能、智能电网、清洁能源汽车和消费电子产品迅猛发展的今天，人们对储能器件的性能、可靠性、安全性的要求越来越高。锂离子电池因高能量/功率密度、长循环寿命、高倍率性能等优势成为应用最广泛、技术最成熟的电化学储能器件之一。

作为锂离子电池的重要组成部分，电解质在正负极之间起传输锂离子的作用。因此，电解质的性能对锂离子电池至关重要。用于锂离子电池的电解液应当满足电化学窗口宽、热稳定性好、电导率高、锂离子迁移数高等特点。在表征电解液的众多参数中，离子迁移数是对某一种离子迁移能力的反映，既每一种离子所传输的电荷量在通过溶液的总电荷量中所占的分数，是锂离子迁移能力的度量，其影响着电池的循环性能和倍率性能。在充放电过程中，锂离子与阴离子向相反的方向移动。由于锂离子电荷密度大，迁移慢，而对应阴离子迁移快，这种迁移率的差异会产生浓度梯度，形成浓差极化，产生和外加电场方向反向的极化电压，增大界面传输的电阻，降低电池的能量效率和使用寿命。因此，锂离子迁移数对电池的性能具有较大的影响。

电化学方法中测量锂离子迁移数最经典方法就是Bruce和Vincent提出的稳态电流法。采用两端不闭塞Li/Lithium salt+solvents/Li锂对称电池装置，两个对称的锂片采用隔膜分隔，不锈钢电极将对称的锂片夹紧，整个装置浸入电解液中进行测试。文献中的装置虽然能测试离子迁移数，但是因为锂片难以完全对称，两电极间的距离不完全固定，装置密封性难以保证等因素，导致测试重复性差、不易操作等问题。

基于Bruce和Vincent的方法，对电极施加一小而恒定的电势差(10mV)，记录电流随时间的变化。起始电流最大(所有可迁移组分都对电荷传输产生贡献)记为I₀，随着极化的进行，体系形成稳定的浓度梯度，抑制了阴离子的迁移，仅阳离子在电场作用下定向移动，此时电流趋于稳定，称为稳态电流I_s。锂离子迁移数的计算公式如下：

其中：I₀和I_s分别为极化前后的电流；和分别为极化前后电极与电解液的界面阻抗。

实用新型内容

为解决背景技术中存在的技术问题，本实用新型提出一种电解质锂离子迁移数测试装置。

本实用新型提出的一种电解质锂离子迁移数测试装置，包括：两片极耳、两片铜箔、两片锂箔、一片绿胶、一片隔膜和两片铝塑膜；绿胶设有通孔，隔膜嵌入通孔中，两片锂箔分别设置在绿胶两侧，两片铜箔分别设置在两片锂箔外侧，两片极耳分别固定在两片铜箔顶部，两片铝塑膜设置在铜箔外部。

优选地，还包括用于约束所述装置的夹具。

优选地，夹具包括两个平面夹板，两个平面夹板相对平行设置，所述装置安装在两个夹板之间。

优选地，还包括螺钉和螺母，两个平面夹板端部相应位置均设有与螺钉相配合的螺孔，螺钉穿过两个夹板的螺孔，与螺母进行螺纹连接。

优选地，极耳采用超声焊接的方法固定在铜箔顶部。

优选地，锂箔与铜箔采用滚压的方法固定。