一种电解质锂离子迁移数测试装置的制作方法

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Is。锂离子迁移数的计算公式如下：

其中：I0和Is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。

技术实现要素：

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。

本实用新型中，所提出的电解质锂离子迁移数测试装置，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。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种电解质锂离子迁移数测试装置的结构示意图。

图2为本实用新型提出的一种电解质锂离子迁移数测试装置的爆炸分解图。

具体实施方式

如图1-2所示，图1为本实用新型提出的一种电解质锂离子迁移数测试装置的结构示意图。图2为本实用新型提出的一种电解质锂离子迁移数测试装置的爆炸分解图。

参照图1-2，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1、两片铜箔2、两片锂箔3、一片绿胶4、一片隔膜5和两片铝塑膜6；绿胶4设有通孔，隔膜5嵌入通孔中，两片锂箔3分别设置在绿胶4两侧，两片铜箔2分别设置在两片锂箔3外侧，两片极耳1分别固定在两片铜箔2顶部，两片铝塑膜6设置在铜箔2外部。

实施例一、

本实施例的电解质锂离子迁移数测试装置在具体工作过程中，首先将两片极耳1分别固定在两片铜箔2顶部，然后将两片锂箔3分别固定在两片铜箔2的一侧，然后将隔膜5嵌入绿胶4的通孔中，将绿胶4放置在两个锂箔3之间，将两片铝塑膜6固定在铜箔2外部，将组装好的装置顶封和侧封后注入待测液体电解质，然后对其抽真空密封，搁置四个小时以上，然后对组装好的电池进行交流阻抗和恒压电极化测试，最后根据公式(a)计算出待测液体电解质的锂离子迁移数。

实施例二、

本实施例的电解质锂离子迁移数测试装置在具体工作过程中，首先将两片极耳1分别固定在两片铜箔2顶部，然后将两片锂箔3分别固定在两片铜箔2的一侧，将绿胶4放置在待测固体电解质一侧，然后再将固定有然后再将固定有两个锂箔3的两个铜箔2放置在固体电解质两侧，将两片铝塑膜6固定在铜箔2外部，将组装好的装置顶封和侧封后对其抽真空密封，搁置四个小时以上，然后对组装好的电池进行交流阻抗和恒压电极化测试，最后根据公式(a)计算出待测固体电解质的锂离子迁移数。

在本实施例中，所提出的电解质锂离子迁移数测试装置，采用具有通孔的绿胶4嵌入隔膜5的方法，对隔膜5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6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。

在具体实施方式中，所述的电解质锂离子迁移数测试装置还包括用于约束所述装置的夹具7，保证两个电极之间相对距离的稳定性。

进一步地，为进一步确保两个电极所有位置之间相对距离的稳定性，夹具7包括两个平面夹板71，两个平面夹板71相对平行设置，所述装置安装在两个夹板之间。

更进一步地，为了便于安装和拆卸，所述的电解质锂离子迁移数测试装置还包括螺钉72和螺母73，两个平面夹板71端部相应位置均设有与螺钉72相配合的螺孔，螺钉72穿过两个夹板的螺孔，与螺母73进行螺纹连接。

在其他具体实施方式中，为保证极耳1与铜箔2连接的紧固性以及有效降低接触阻抗，极耳1采用超声焊接的方法固定在铜箔2顶部。

进一步地，锂箔3与铜箔2采用滚压的方法固定，可以有效降低其接触阻抗。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。