怎么提高鋰電池電解液浸潤效果？
來源：寶鄂實業(yè)
2020-10-23 10:30
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電解液對極片的浸潤，涉及到固、液、氣三相接觸的內(nèi)容。當把電解液注入電池殼內(nèi)時，首先電解液要排出殼內(nèi)的空氣，之后電解液會附著在正負極活物質(zhì)的表面，有的電解液會通過卷芯的隔膜進入正極-隔膜-負極之間。隨著時間的延續(xù)，會出現(xiàn)電解液浸潤極片、隔膜內(nèi)電解液反向浸潤極片的現(xiàn)象，當靜置時間長到一定程度時，在表面張力的作用下，對極片的浸潤就達到一個平衡的狀態(tài)。
在這個過程中，會涉及到物理化學中的一個概念“接觸角”（潤濕角）。藍色區(qū)域代表液體，灰色區(qū)域代表固體界面。那么藍色與灰色接觸的區(qū)域則是固液相接觸界面，液體的切線與固體界面交叉的位置形成了一個角度θ，其中接觸角θ越小說明電解液對極片或隔膜的浸潤性越好。
但是，在實際的操作過程中，往往無法把握電解液對極片的浸潤效果，根據(jù)上面提到的電解液浸潤的原理，我們可以從以下幾點來想辦法提高電解液對極片的浸潤效果：
（1）改善注液工藝
改善注液工藝是最常規(guī)的一種辦法，從注液效率、注液條件、靜置時間、注液方式等方面可以有效改善電解液的浸潤效果。
在真空條件下注液，不僅有利于電芯內(nèi)氣體的排出，還能夠減少氣體對電解液注入的阻力，有助于電解液對極片的浸潤。其原理是抽真空注液可以減少固-氣-液三相界面的存在氣相阻力，讓電解液與極片直接接觸，減少了浸潤時間。
通過延長真空下靜置的時間，可以保證電解液充分浸潤極片。注液之后，隨著靜置時間延長，電極液與極片的潤濕角逐漸減小，潤濕半徑逐漸增大，最終達到良好的浸潤效果。
為了避免電解液對隔膜、極片浸潤不充分的現(xiàn)象，可以分批次注入電解液，便于電解液對極片充分浸潤，此種操作方式從原理來講就是提高固液接觸幾率，擴大接觸面積，在電解液量不變的情況下，可以縮短浸潤時間。
（2）改善卷芯工藝
電解液浸潤效果與電極材料顆粒性質(zhì)、極片壓實密度、卷芯松緊度等不無關(guān)系。不同形貌、粒徑的正負極活物質(zhì)、導電劑，電解液對極片的浸潤效果明顯不同，原材料的粒徑越大，越接近于球形，其電解液滲透速率越大，浸潤時間越短。當極片的壓實密度過大時，極片內(nèi)孔隙率降低，不利于電解液對極片的浸潤，需要調(diào)節(jié)適當?shù)膲簩嵜芏?，在保證電池低阻抗的條件下，滿足電解液的浸潤程度。同樣，電芯堆疊或者卷繞的松緊度也會影響電解液的浸潤。
卷繞較松時，正極-隔膜-負極之間的孔隙較大，積存的電解液量就較多，造成了部分地方富集和某些地方的缺乏，這樣無疑對電池的性能影響很大。當卷繞較緊時，又會影響電解液的浸潤速度和效率，也是不足取的。
（3）添加電解液浸潤劑
通常采用的電解液為有機溶劑，極片為無機材料，吸收電解液的能力較弱。在電解液中加入外加劑也能夠改善電解液的浸潤。劉方方等采用了一種氟醚材料作為電解液的添加劑，試驗結(jié)果表明電解液中加入少量的浸潤劑可以有效縮短電池注液時間，并明顯提高電池的循環(huán)性能，但是需要注意的是當浸潤劑添加量達到1%時，則會對循環(huán)性能有負面影響。
浸潤劑的實質(zhì)是表面活性劑，此類浸潤劑具有高表面活性、高耐熱穩(wěn)定性、低可燃性和高化學穩(wěn)定性等優(yōu)點，在電解液中添加浸潤劑后能夠降低液體的表面張力，提高電解液對極片的潤濕能力和滲透能力，從而提高電池的電化學性能。
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