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    準確測試鋰電材料的親疏水性對優化電池設計至關重要

    更新時間:2025-06-30點擊次數:285

      鋰離子電池的性能高度依賴于電極材料與電解液的界面潤濕性。良好的浸潤性可確保電解液充分滲透至電極孔隙,降低界面阻抗,提高離子傳輸效率。相反,若材料疏水性過強,電解液難以均勻分布,導致局部極化加劇,影響電池倍率性能和循環壽命。因此,準確測試鋰電材料的親疏水性對優化電池設計至關重要。

    一、鋰電材料親疏水性的測試方法

    1接觸角測量法

    接觸角(θ)是衡量材料表面潤濕性的關鍵指標:

    θ < 90°:親液性(如石墨負極在電解液中通常θ≈60°)

    θ > 90°:疏液性(如部分聚合物隔膜θ≈110°)

    θ < 10°:超親液,θ > 150°:超疏液5

    測試時,將電解液滴于極片或隔膜表面,通過光學成像和圖像分析計算接觸角。該方法簡單直觀,但受表面平整度、液滴揮發等因素影響9

    2動態潤濕分析

    通過測量前進角(θ?)和后退角(θ?),計算接觸角滯后(Δθ = θ? - θ?),可評估材料表面的化學均勻性和粗糙度。例如,改性后的正極材料θ?可能從80°降至50°,表明浸潤性顯著提升5

    3表面能計算

    采用Owens-Wendt模型,通過測量不同液體(如水、二dian甲烷)的接觸角,計算材料的極性分量(γ??)和色散分量(γ??),從而預測其與電解液的相容性

    二、親疏水性對電池性能的影響

    電解液滲透速率:接觸角每降低10°,滲透速率提升30%以上5

    界面阻抗:良好浸潤可使固液界面電阻下降40-60%5

    循環壽命:浸潤不良可能導致局部析鋰,使循環衰減風險增加5-85

    例如,鈉電池正極材料經表面改性后,接觸角從75°降至30°,電池容量保持率提高20%

      鋰電材料的親疏水性測試是優化電池設計的關鍵環節。接觸角測量法操作簡便,而動態潤濕分析和表面能計算可提供更深入的界面特性信息。未來,結合新型表征技術和智能化數據分析,將進一步提升電池材料的潤濕性調控水平。


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