如何提高锂电电解液浸润效果？
来源：宝鄂实业
2019-08-02 18:06
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如何保证电解液在锂离子电池电芯内充分、均匀浸润是一个困扰锂电生产多年的难题，无数的锂电工程师为之付出了大量的心血，德国博世公司的工程师W.J. Weydanz等人【1】利用中子衍射技术成功的观测到了电解液在软包锂离子电池内部的浸润过程（如下图所示，a，b，c真空注液，d、e、f常压注液），可以看到注液2min后大部分电解液还停留在电芯的外部，在47min后真空注液的电池基本上完成了浸润，但是常压注液的锂离子电池仍然有相当部分的中间位置电芯没有浸润，电芯外部残留了大量的电解液。W.J. Weydanz的研究表明真空注液能够将锂离子电池的注液时间缩短50%，并提高10%的注液量，这对于提高注液质量和效率具有重要的意义。
一般我们认为重力对于锂离子电池的浸润性会有一定的影响，因此为了保证浸润效果，需要定时为注液后的锂离子电池进行“翻身”，但是W.J. Weydanz通过分析上、下两个方向上的浸润速度，发现重力对于电解液的浸润过程影响微乎其微，基本上可以忽略重力对于锂离子电池浸润的影响。
真空注液能够改善锂离子电池的浸润性和提高注液量，目前已经成为行业内的共识，但是什么样的真空注液制度才能将真空注液的效果发挥到最大呢？为此，慕尼黑工业大学的Thomas Knoche等人【2】对真空制度对注液效果的影响进行了分析，下面的两种真空工艺的主要区别在于注液时的真空度和封口的时机不同。
Thomas Knoche通过分析浸润面积占据的比例得到了浸润率数据，下图a为两种真空制度下电池注液后浸润情况与时间的关系曲线，从图a中能够看到注液后抽真空次数多的B制度，在850s时的平均浸润率为78.73%，而注液后抽真空次数较少的A制度850s的平均浸润率为73.18%，这表明注液后多抽几次真空有利于提升电解液的浸润效果。
下图b为不同真空度下注液后电芯浸润率与时间的关系，电芯分别在50mbar、400mbar和900mbar注液后的最终浸润率分别为82.3%、77.9%和70.1%，这表明注液真空度对于浸润效果有着显著的影响，注液时真空度越高则最终电解液对电芯的浸润效果越好。
