[发明专利]一种电解液中锂离子去溶剂化活化能的测量装置及方法

说明书

本发明提供一种电解液中锂离子去溶剂化活化能的测量装置和方法，所述测量装置包括：第一金属壳体、第二金属壳体，第一金属壳体与第二金属壳体可拆卸绝缘连接，形成密闭腔体；和固态电解质层，其将密闭腔体分成两部分；和第一保液层、第二保液层，分别设置在固态电解质层的两侧，第一保液层和第二保液层均为吸附有电解液的保液材料；和第一锂工作电极、第二锂工作电极，分别设置在第一保液层和第二保液层远离固态电解质层的一侧；第一金属壳体、第一锂工作电极、第一保液层和固态电解质层中的相邻两者间相互接触；第二金属壳体、第二锂工作电极、第二保液层和固态电解质层中的相邻两者间相互接触。本发明利用该测量装置能准确测得活化能。

技术领域

本发明涉及电池动力学分析领域，更具体地，涉及一种电解液中锂离子去溶剂化活化能的测量装置及方法。

背景技术

锂离子电池在充放电过程中涉及液相Li⁺传输、Li⁺去溶剂化、界面Li⁺传输、电荷转移及固相扩散步骤，这些步骤发生的快慢直接影响着电池的倍率性能以及低温性能等。因此，为了提出电池倍率性能、低温性能等方面的改善措施，首先需要确定电池在充放电过程中的控制步骤，一般通过对比各步骤活化能大小来确定。

其中，Li⁺去溶剂化步骤的活化能很难在电池充放电过程中准确测得，这限制了电池动力学控制步骤的研究。为了减少充放电过程中其它步骤对Li⁺去溶剂化过程的影响，Abe等人(Journal of The Electrochemical Society,2005,152(11):A2151-A2154)提出一种四电极的Li⁺去溶剂测试方法，在固态电解质两侧的电解液内分别设置参比电极和测试电极(均采用锂电极)，通过交流阻抗测试获得不同温度下Li⁺穿过固态电解质发生去溶剂化过程的阻抗进而求得该过程的活化能。

但是，上述四电极测试方法采用的装置(如图1所示)结构复杂、密封性差，封装操作复杂，电解液填充较多，测试后废液处理难度大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种电解液中锂离子去溶剂化活化能的测量装置及方法。

本发明提供一种电解液中锂离子去溶剂化活化能的测量装置，包括：

第一金属壳体、第二金属壳体，所述第一金属壳体与所述第二金属壳体可拆卸绝缘连接，形成密闭腔体；和

固态电解质层，所述固态电解质层将所述密闭腔体分成两部分；和

第一保液层、第二保液层，分别设置在所述固态电解质层的两侧，所述第一保液层和所述第二保液层均为吸附有电解液的保液材料；和

第一锂工作电极、第二锂工作电极，分别设置在所述第一保液层和所述第二保液层远离所述固态电解质层的一侧；

其中，所述第一金属壳体、所述第一锂工作电极、所述第一保液层和所述固态电解质层中的相邻两者间相互接触；

所述第二金属壳体、所述第二锂工作电极、所述第二保液层和所述固态电解质层中的相邻两者间相互接触。

进一步地，所述固态电解质层中的固态电解质为Perovskite型、NASICON型、LISICON型、LiPON型、Li₃PO₄-Li₄SiO₄型、GARNET型、Hydride型或Sulfides型。

进一步地，所述固态电解质层的厚度为10～500μm。

进一步地，所述保液材料为玻璃纤维、聚丙烯、聚乙烯中的一种或多种，厚度为10μm～1mm。

进一步地，所述保液材料中电解液的添加量为20～600μL/cm³保液材料。