[发明专利]一种固态电解质离子导电性的检测方法

说明书

本发明公开了一种固态电解质离子导电性的检测方法，制备固态电解质薄片，然后用太赫兹时域光谱系统对所述固态电解质薄片进行测试，计算得到固态电解质的离子导电率；该方法还包括用太赫兹时域光谱系统对所述固态电解质薄片进行二维扫描，得到固态电解质的离子电导率二维图像，通过对固态电解质的离子导电率和离子电导率二维图像进行分析，评价固态电解质的离子导电性。本发明作为一种非接触式测量方式，避免了电学测量中焊接不好导致的各种问题，能更准确、更高效地得到固态电解质的离子电导率；本发明还通过采用二维扫描的方式，得到材料电导率的二维图像，从而可以检验材料的一致性并帮助进行材料性能分析。该测量方法能够高效、准确地对比和分析固态电解质的离子导电性，为固态电解质的开发提供了可靠的参考数据。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种固态电解质离子导电性的检测方法。

背景技术

相对于传统液态电解质锂离子电池，全固态锂离子电池具有以下优点：高安全/热稳定性、电化学窗口可达5V以上，可匹配高电压材料、只传导锂离子不传导电子、可以在电池包内串联组成高电压的单体电池，但是也存在这亟待解决的问题：电极/电解质间界面阻抗较大，倍率性能差；单位面积离子电导率较低，常温下比功率差；成本高，工业化生产大容量电池有很大困难。

随着行业的发展和普及，人们对锂电池性能的需求进一步提高，譬如高能量密度、安全性能、使用寿命等。从安全性和高能量密度方面考虑，全固态锂电池将来会在便携式电子器件、医疗器件、玩具、电动车辆等领域拥有巨大的市场。

对于全固态锂电池而言，固态电解质是关键，需要满足高离子电导率、好的机械性能和化学相容性等要求，此外，形成固体电解质与电极材料的良好接触、降低界面电阻也是改善全固态电池性能的重要手段。未来对于全固态锂电池的一大研究重点是就是进一步增加固态电解质的离子电导率。因此，开发一种快速有效的测量、对比和分析固态电解质离子电导性的方法至关重要。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种快速有效的测量、对比和分析固态电解质离子电导性的固态电解质离子导电性的检测方法。

本发明提出的一种固态电解质离子导电性的检测方法，包括：制备固态电解质薄片，然后用太赫兹时域光谱系统对所述固态电解质薄片进行测试，得到太赫兹透射强度-时间的太赫兹时域谱，将太赫兹时域谱进行傅里叶变换得到太赫兹透射强度-频率的太赫兹频域谱，然后根据太赫兹频域谱提取固态电解质的折射率和吸光系数，计算得到复电导率，采用Drude模型对复电导率进行拟合得到固态电解质的离子导电率。

优选地，固态电解质离子导电性的检测方法还包括用太赫兹时域光谱系统对所述固态电解质薄片进行二维扫描，得到固态电解质的离子电导率二维图像，评价离子电导率检测的一致性；若二维图像均匀度高，检测一致性好；否则检测一致性差。

优选地，根据太赫兹频域谱提取固态电解质的折射率和吸光系数的公式分别如式(1)、式(2)所示：

其中n为折射率，k为吸光系数，A为强度，为相位，w为频率，d为固态电解质薄片厚度，c为光速；式(1)、式(2)是通过菲涅耳方程和边界条件得到；

复电导率的计算公式如式(3)所示：

其中ε₀为绝对介电常数，i为虚数单位，σ为复电导率，n为折射率，k为吸光系数，w为频率；

拟合复电导率采用的Drude模型公式如式(4)所示：

其中σ₀为离子电导率，γ为输运散射率，i为虚数单位，w为频率。

优选地，所述的固态电解质离子导电性的检测方法包括下述步骤：