編者按

電解液是電池正負(fù)極之間起傳導(dǎo)作用的離子導(dǎo)體，充放電過(guò)程中，在正負(fù)極間往返地傳輸鋰離子。電解液對(duì)電池的充放電性能(倍率高低溫)、壽命(循環(huán)儲(chǔ)存)、溫度適用范圍都有著比較大的影響。

1.電解液概念

電解液是電池正負(fù)極之間起傳導(dǎo)作用的離子導(dǎo)體，充放電過(guò)程中，在正負(fù)極間往返地傳輸鋰離子。電解液對(duì)電池的充放電性能(倍率高低溫)、壽命(循環(huán)儲(chǔ)存)、溫度適用范圍都有著比較大的影響。

適合的溶劑需其介電常數(shù)高，粘度小，常用的有烷基碳酸鹽如PC、EC等極性強(qiáng)，介電常數(shù)高，但粘度大，分子間作用力大，鋰離子在其中移動(dòng)速度慢。而線性酯，如DMC（二甲基碳酸鹽）、DEC（二乙基碳酸鹽）等粘度低，但介電常數(shù)也低，因此，為獲得具有高離子導(dǎo)電性的溶液，一般都采用PC+DEC，EC+DMC等混合溶劑。

用于鋰離子電池的電解質(zhì)一般應(yīng)該滿足以下基本要求：

a.高的離子電導(dǎo)率，一般應(yīng)達(dá)到1×10-3~2×10-2 S/cm；

b.高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，在較寬的電壓范圍內(nèi)不發(fā)生分離；

c.較寬的電化學(xué)窗口，在較寬的電壓范圍內(nèi)保持電化學(xué)性能的穩(wěn)定；

d.與電池其他部分例如電極材料、電極集流體和隔膜等具有良好的相容性；

e.安全、無(wú)毒、無(wú)污染性。

2.電解液浸潤(rùn)效果

當(dāng)鋰電池使用達(dá)到廢棄的標(biāo)準(zhǔn)后或者突然失效時(shí)，常常對(duì)其進(jìn)行拆解來(lái)分析，是什么目的導(dǎo)致電池的性能衰減或驟降的。小編在對(duì)鋰電池進(jìn)行拆解分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)循環(huán)性能不太好的電池往往與電解液對(duì)極片的浸潤(rùn)效果不好有關(guān)。電解液浸潤(rùn)效果不好時(shí)，離子傳輸路徑變遠(yuǎn)，阻礙了鋰離子在正負(fù)極之間的穿梭，未接觸電解液的極片無(wú)法參與電池電化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)電池界面電阻增大，影響鋰電池的倍率性能、放電容量和使用壽命。

那么，為了避免出現(xiàn)種種弊端，我們需要想辦法使電解液盡可能的浸潤(rùn)極片。當(dāng)然了考慮到成本問(wèn)題，我們需要使用盡可能適量的電解液，電解液量多少對(duì)電池的性能影響參考下文：【技術(shù)π】電解液量對(duì)電池性能有什么影響？

3.如何提高電解液的浸潤(rùn)性

電解液對(duì)極片的浸潤(rùn)，涉及到固、液、氣三相接觸的內(nèi)容。當(dāng)把電解液注入電池殼內(nèi)時(shí)，首先電解液要排出殼內(nèi)的空氣，之后電解液會(huì)附著在正負(fù)極活物質(zhì)的表面，有的電解液會(huì)通過(guò)卷芯的隔膜進(jìn)入正極-隔膜-負(fù)極之間。隨著時(shí)間的延續(xù)，會(huì)出現(xiàn)電解液浸潤(rùn)極片、隔膜內(nèi)電解液反向浸潤(rùn)極片的現(xiàn)象，當(dāng)靜置時(shí)間長(zhǎng)到一定程度時(shí)，在表面張力的作用下，對(duì)極片的浸潤(rùn)就達(dá)到一個(gè)平衡的狀態(tài)。

在這個(gè)過(guò)程中，會(huì)涉及到物理化學(xué)中的一個(gè)概念“接觸角”（潤(rùn)濕角）。如下圖所示，圖中藍(lán)色區(qū)域代表液體，灰色區(qū)域代表固體界面。那么藍(lán)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(gè)角度θ，其中接觸角θ越小說(shuō)明電解液對(duì)極片或隔膜的浸潤(rùn)性越好。

但是，在實(shí)際的操作過(guò)程中，往往無(wú)法把握電解液對(duì)極片的浸潤(rùn)效果，根據(jù)上面提到的電解液浸潤(rùn)的原理，我們可以從以下幾點(diǎn)來(lái)想辦法提高電解液對(duì)極片的浸潤(rùn)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(shí)間、注液方式等方面可以有效改善電解液的浸潤(rùn)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(duì)電解液注入的阻力，有助于電解液對(duì)極片的浸潤(rùn)。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(rùn)時(shí)間。

通過(guò)延長(zhǎng)真空下靜置的時(shí)間，可以保證電解液充分浸潤(rùn)極片。注液之后，隨著靜置時(shí)間延長(zhǎng)，電極液與極片的潤(rùn)濕角逐漸減小，潤(rùn)濕半徑逐漸增大，最終達(dá)到良好的浸潤(rùn)效果。

為了避免電解液對(duì)隔膜、極片浸潤(rùn)不充分的現(xiàn)象，可以分批次注入電解液，便于電解液對(duì)極片充分浸潤(rùn)，此種操作方式從原理來(lái)講就是提高固液接觸幾率，擴(kuò)大接觸面積，在電解液量不變的情況下，可以縮短浸潤(rùn)時(shí)間。

（2）改善卷芯工藝

電解液浸潤(rùn)效果與電極材料顆粒性質(zhì)、極片壓實(shí)密度、卷芯松緊度等不無(wú)關(guān)系。不同形貌、粒徑的正負(fù)極活物質(zhì)、導(dǎo)電劑，電解液對(duì)極片的浸潤(rùn)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(rùn)時(shí)間越短。當(dāng)極片的壓實(shí)密度過(guò)大時(shí)，極片內(nèi)孔隙率降低，不利于電解液對(duì)極片的浸潤(rùn)，需要調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)膲簩?shí)密度，在保證電池低阻抗的條件下，滿足電解液的浸潤(rùn)程度。同樣，電芯堆疊或者卷繞的松緊度也會(huì)影響電解液的浸潤(rùn)。

卷繞較松時(shí)，正極-隔膜-負(fù)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(wú)疑對(duì)電池的性能影響很大。當(dāng)卷繞較緊時(shí)，又會(huì)影響電解液的浸潤(rùn)速度和效率，也是不足取的。

（3）添加電解液浸潤(rùn)劑

通常采用的電解液為有機(jī)溶劑，極片為無(wú)機(jī)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(rùn)。劉方方等采用了一種氟醚材料作為電解液的添加劑，試驗(yàn)結(jié)果表明電解液中加入少量的浸潤(rùn)劑可以有效縮短電池注液時(shí)間，并明顯提高電池的循環(huán)性能，但是需要注意的是當(dāng)浸潤(rùn)劑添加量達(dá)到1%時(shí)，則會(huì)對(duì)循環(huán)性能有負(fù)面影響。

浸潤(rùn)劑的實(shí)質(zhì)是表面活性劑，此類浸潤(rùn)劑具有高表面活性、高耐熱穩(wěn)定性、低可燃性和高化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，在電解液中添加浸潤(rùn)劑后能夠降低液體的表面張力，提高電解液對(duì)極片的潤(rùn)濕能力和滲透能力，從而提高電池的電化學(xué)性能。

通過(guò)以上的幾種辦法，可以有效改善電解液對(duì)極片的浸潤(rùn)效果。縮短浸潤(rùn)時(shí)間，可以節(jié)約生產(chǎn)成本，提高浸潤(rùn)效果，可以降低電池界面阻抗，提高活物質(zhì)的利用效率，進(jìn)而提升電池容量、改善放電倍率特性。