【摘要】 正极极片浸润性是指正极材料（如锂离子电池中的正极材料）与电解液之间的相互作用能力。

01科学指南针-知识课堂

 

正极极片浸润性是指正极材料（如锂离子电池中的正极材料）与电解液之间的相互作用能力。在电池运行过程中，电解液会渗透进正极材料中，与其中的活性物质发生化学反应，释放出电子。这种正极材料对电解液的浸润性越好，越能有效地接触到电解液，从而提高电池的性能。

浸润性好的正极材料能够更快地与电解液中的离子接触，增加电荷传输效率，并提高电池的能量密度和充电速度。而浸润性差的正极材料则会导致电解液无法有效地渗透进去，限制了电荷传输速度，降低了电池的性能。

因此，正极极片浸润性是一个重要的性能指标，对于电池的容量、循环寿命和充电速度都有着重要的影响。研发浸润性好的正极材料可以提高电池的性能和使用寿命，推动电池技术的发展。

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02极片浸润性概念

 

接触角是衡量正极极片表面润湿性的一个很好的指标。电解液液滴被滴到平整均匀的极片表面，液滴可能会扩散到极片基底上，完全润湿则表示固液接触角接近于零。相反，如果润湿只是部分的，则所得接触角在材料表面能的范围内达到平衡。接触角越小，基底的润湿性或表面能就越大。表征极片与电解液的润湿性能对电池的倍率性能、容量等方面进行更加准确的评估。

 

接触角

 

03浸润性测试原理

 

接触角(θ)是液体在固体表面形成液滴并达到平衡时，在气、液、固三相交点处作气液界面的切线，该切线与固液交界线之间包含液滴的夹角；接触角测量仪是在水平试样表面滴加规定体积的液滴，液滴达到平衡时，用光学成像装置获取液滴与界面的图像，测定接触角，表征样品的润湿性能。

润湿速度则反应了极片在电解液中完全润湿所需要的时间(或单位时间内隔膜被润湿的面积)，不仅和极片的材质(主要是表面张力大小)有关，同时也受孔大小、孔隙率和曲折度等的影响。虽然没有特定的测试方法，但仍然可以采用较为简单的方法对其表征。可以将一定体积的电解液滴落在极片表面，然后观察电解液在极片中完全扩散所需要的时间 ；或者将隔膜垂直悬挂于电解液上方(一部分浸没在电解液中)，再观察电解液上升的高度。

 

正极极片浸润性检测

 

04浸润性测试资料

 

固体表面能的大小决定了其可润湿性质，液体在固体表面能自发铺展的基本条件是液体的表面能要小于固体的表面能，液体的表面能越低（固体的表面能越高）越有利于铺展进行，反之不利于铺展进行。θ<90°，是亲液状态，角度越小，亲液性越好，即液体较易润湿固体；θ<10°是超亲液态；θ>90°，是疏液状态，角度越大，疏水性越好，即液体不容易润湿固体，θ>150°是超疏液态。电解液与极片间的润湿效果好坏会显著影响电池的内阻，而电池的内阻又会对电池的倍率性能造成很大的影响；较好的电解液润湿性也会使电解液更好地与电极材料接触，润湿性会影响电极材料的容量释放。

 

正极极片浸润检测方法与流程

 

05浸润性测试方法与流程

 

  1. 准备测试样品：选择要测试的正极极片样品，并确保样品表面没有明显的污垢或损坏。

  2. 准备测量设备：需要一台浸润性测试仪器，该仪器一般包括一个容器用于盛放电解液，一个可以浸入样品的夹具，以及一个能够记录样品吸液量的测量装置。

  3. 清洁样品：在进行测试之前，用适当的方法清洁样品表面，确保表面没有任何杂质或污垢。

  4. 安装样品：将正极极片样品安装到浸润性测试仪器的夹具上，确保样品与电解液接触的表面完全暴露。

  5. 准备电解液：选择适用的电解液，一般是与正极材料相匹配的溶液。根据测试要求，在浸润性测试仪器的容器中放入足够的电解液。

  6. 进行浸润测试：将装有样品的夹具缓慢地浸入电解液中，直到样品完全浸没。根据设备指示，等待一段固定的时间，让电解液充分浸润样品。

  7. 记录吸液量：在浸润测试的指定时间后，提起夹持装置，使样品从电解液中抬出。使用测量装置记录样品吸液量的数据。这个值反映了样品吸液的能力，即浸润性。

  8. 分析结果：根据吸液量的数据，可以评估样品的浸润性能。浸润性越好，吸液量越大，样品与电解液的接触越好。

 

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