锂离子电池电解液的黏度变化研究

电解液在锂离子电池正负极之间起到传导电子的作用，离子电导率正是高性能电解液最重要的指标，影响电解液离子电导率的三个影响因素有：锂盐的解离能力，电解液的溶剂化能力以及电解液的粘度。

与传统电解液的低黏度不同，浓缩电解液具有更高的黏度，而在确定某一配方的最佳盐浓度时，需要将该配方的不同盐浓度样品依次测量进而绘制出浓度-电导率曲线，从而确定曲线拐点对应的电解液黏度；因此在这个测量过程中，黏度计需要在进行最少操作的情况下覆盖较宽的测量范围，并且保持较高的测量速度。

在不同的地区和使用环境下电解液的温度可在-35 到+45（甚至更宽）范围内变化，粘度随着温度变化也会产生变化，从而对电导率也产生影响，尤其是低温可能会发生结晶等现象，因此需要对电解液在不同温度下进行黏度变化研究。

1 测量原理

SVM™黏度计的测量模块由黏度测量池和 U 型管密度测量池组成，分别测量得的动力粘度和密度，通过这两个 基础值计算出运动粘度，从而实现一次测量可以得到动 力粘度、运动粘度、密度这 3 个物理值。

▪ 粘度测量池的外转子以恒定的速率转动，内置磁铁 的内转子由液体的剪切力驱动，被涡流力抑制，最 终达到平衡，内转子的转速与样品粘度相关，通过 霍尔效应传感器测量转速，由此计算样品动力粘度

▪ 内置的 U 形密度测量管准确的测量液体的密度。运动粘度由动力粘度除以密度而得到

2 样品

锂电池电解液

3 实验仪器及工具

· SVMTM3001

· 5ml 注射器

4、实验步骤

4.1 设置温度和精度等级；

4.2 用注射器抽取大约 5ml 样品，将注射器插在垂直进样口，注入大约 2ml 直至样品流出出样口；

4.3 点”Start”开始，仪器自动进行预湿润，然后再注入

1ml 样品，仪器自动开始测量。

4.4 测量结束后，用空的注射器推出样品将 2 to 3 mL

溶剂注入到测量池, 启动清洗键，重复 2-3 次；

4.5 最后冲洗并打开内置空气泵干燥测量池。

5、实验方法与结果

· 单次测量仅需1.5mL样品，测量时间仅需2-3min。电解液样品成本较高，单一样品的制备量并不会很高，通常只会有几毫升

· SVM3001不加循环浴时最低可降温至-20℃，当配合循环冷浴使用时最低可降温至-60℃，升降温速率20℃/min，从-60到135的宽温度范围便于电解液做快速宽范围的温度扫描。

· 可升级哈氏合金材质的测量池，耐受HF腐蚀。锂离子电池电解液遇水会产生氢氟酸，长时间暴露在高湿度的环境中也会水解产生微量氢氟酸，因此仪器润湿部件的化学耐受性需要考虑，SVM升级成哈氏合金材质测量池后，化学防腐性能大大提高，最高可耐受40%的HF，可保证六氟磷酸锂电解液的长期稳定测量。

6、特点和优势

方法分析

电解液的黏度目前没有统一的检测标准，最前沿的电解液文献主要来自日本，大部分科研机构在查阅文献时会发现有些是用Lovis进行黏度测量，还有一些是比较高端的流变仪；其相对的弊端如下：

· 与传统电解液不同，浓缩电解液的黏度范围更广， 使用Lovis需要频繁地更换毛细管。

· 流变仪价格昂贵且对操作要求高。

在研发过程仅需求黏度值的情况下， SVM系列黏度计是理想的电解液黏度测量解决方案，其具有以下优点：

· 单一测量池即可覆盖0.2-30000mPas的黏度范围， 可覆盖传统电解液至浓缩电解液的黏度范围，与传

统解决方案相比极大地提高了操作便利性。

· 内置测量池，样品测量时处于管路内，最大限度地 避免了与空气的接触。由于样品吸潮会变质生成

HF，样品在空气中暴露的时间需要尽可能短。

· 可同时测量密度、动力黏度和运动黏度。