一种电池用铝箔的腐蚀速率测定方法技术

本发明专利技术涉及铝箔检测方法的技术领域，公开了一种电池用铝箔的腐蚀速率测定方法，包括如下步骤：S1、将待测铝箔、电解液和辅助电极组装成电解池；S2、将待测铝箔作为电池正极、辅助电极作为电池负极，通过给电解池恒压充电使铝箔发生氧化反应；S3、通过失重法表征铝箔的腐蚀速率。本发明专利技术采用恒压的方式使待测铝箔在电解液中进行氧化反应，因辅助电极电位恒定或变化微小，可从原理上防止溶剂氧化分解对腐蚀速率测定的影响，故而精度、稳定性较高；各条件参数的控制相互配合，使得铝箔腐蚀速率表征的准确性和稳定性更高，测定方法也更为便捷、快速。快速。快速。

【技术实现步骤摘要】
一种电池用铝箔的腐蚀速率测定方法


[0001]本专利技术涉及铝箔检测方法的
，尤其是涉及一种电池用铝箔的腐蚀速率测定方法。

技术介绍

[0002]铝箔作为锂离子电池的重要辅材，作为电池的电子导体，电池放电时，铝箔承担着收集活性物质产生的电子的作用，并将电子汇聚至极耳，保证电池高功率输出能量，电池充电时，铝箔将电流均分给活性物质，保证活性物质均能得到正电荷而被氧化。在电池的服役寿命期间，一方面因粘结剂的消耗、上浮等问题会造成活性物质与铝箔的接触不劳固、不紧密。另一方面，电解液中的组分，如LiFSI(双氟磺酰亚胺锂)、LiTFSI(双三氟甲烷磺酰亚胺锂)，会腐蚀铝箔，电解液中痕量的氢氟酸亦会侵蚀铝箔，均会造成活性物质与铝箔的接触电阻变大。1991年在《Journal of Power Sources》上刊登的《Electrolytes of advanced batteries》文献首次报道了这类电解质在锂离子电池中的应用，同时也报道了该类电解质腐蚀铝集流体的特性。铝箔与活性物质的粘附力及其耐腐蚀性能关系到电池的循环寿命、充放电容量以及倍率放电等性能。
[0003]六氟磷酸锂作为应用最广泛的一种电解质，与四氟硼酸锂相比，六氟磷酸锂有较好的成膜特性，与高氯酸锂相比，其稳定性较高，与砷酸锂相比，其对环境友好。近年来，随着储能、乘用车市场对锂离子电池需要量增加，市场对电池循环寿命、充放电倍率等性能提出了更高的要求，这迫使电池制作企业开始采用含LiFSI或LiTFSI的电解液。采用这类电解液的锂离子电池有着更加优异的循环寿命、充放电倍率性能，但也面临着新的风险，即铝箔腐蚀。
[0004]金属铝为一种子钝化的材料，电池用铝箔一般为1系铝合金多道轧制后得到的微米级箔材，1系铝合金在成分上接近纯铝，仅添加了极少量的Si、Fe、Cu等合金元素。一般而言，铝箔发生腐蚀会生成Al
3+
，属氧化反应。目前以镍钴锰氧化物为正极材料的锂离子电池能量密度最高，此类电池充满电时正极电极电位较高，具有较强的氧化能力，因此此时铝箔的抗腐蚀能力最弱，其正极的最高平衡电极电位为4.30~4.40 V(vs. Li/Li
+
)。

技术实现思路

[0005]为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种电池用铝箔的腐蚀速率测定方法，待测铝箔通过在电解液中恒压充电的方式进行氧化反应，使得铝箔腐蚀速率表征的准确性和稳定性更高，测定方法也更为便捷、快速。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：一种电池用铝箔的腐蚀速率测定方法，包括如下步骤：S1、将待测铝箔、电解液和辅助电极组装成电解池；S2、将待测铝箔作为电池正极、辅助电极作为电池负极，通过给电解池恒压充电使铝箔发生氧化反应；
S3、通过失重法表征铝箔的腐蚀速率。
[0007]本专利技术采用恒压的方式，因辅助电极电位恒定或变化微小，可从原理上防止溶剂氧化分解对腐蚀速率测定的影响，故而精度、稳定性较高。经大量实验表明，若采用恒定电流、动态电压的方式使金属发生腐蚀，在实际操作过程中，因箔材耐腐蚀性的差异，造成极化的差异，进而导致电极电位的差异，造成不可控实验因素较多，引起较大实验误差。在大电流密度的情况下，极易触及溶剂的氧化分解电压，使得溶剂氧化分解，因此，施加的阳极电流并非全部由M
→
M
n+
+e
‑
的电极反应产生，即不能完全排除溶剂氧化分解对腐蚀速率测定的影响。并且产气量大，电解质消耗快，较大程度的副反应无法评价精度，还存在一定安全隐患。
[0008]因而，本专利技术的待测铝箔在电解液中进行氧化反应，通过恒压充电的方式以及各种条件参数的控制，使得铝箔腐蚀速率表征的准确性和稳定性更高，测定方法也更为便捷、快速。
[0009]作为优选，所述腐蚀速率v的计算公式如下：v=(m1‑
m2)/(2.7*2*l*d*t)*1000，
µ
m/d；其中，m1为铝箔的初始重量，单位为mg；m2为恒压充电流程完成后，将待测铝箔取出，依次经清洗、烘烤、冷却后的称重重量，单位为mg；l为铝箔的长度，单位为mm；d为铝箔的宽度，单位为mm；t为电解池的恒压充电时间，单位为d，天。
[0010]作为优选，测试铝箔应裁剪呈规则形状，如矩形，并预留极耳，使用精度为0.1 mg的电子天平称量裁剪好的待测试铝箔重量，记为m1，使用精度为0.5 mm的长度量具测试裁剪好的待测铝箔的长度与宽度，分别记为l与d。极耳连接电池充放电柜的正极引线。
[0011]作为优选，恒压充电流程完成后，将待测铝箔取出，使用EMC或DEC清洗待测铝箔，为防止铝箔氧化，使用真空烤箱烘烤去除清洗溶剂，烘烤温度≤60℃，待测铝箔冷却后再次使用电子天平称重，记录此时重量为m2。
[0012]作为优选，所述电解液包括溶剂和电解质；所述电解液中电解质的浓度为0.8~1.2 mol/L。
[0013]该电解液组成可以防止电解液发生氧化分解，避免造成测试结果不准确。电解液的使用量应以保证液面刚好淹没待测铝箔长度方向。
[0014]作为优选，所述溶剂为EC（碳酸乙烯酯）和DEC（碳酸二乙酯）、EC（碳酸乙烯酯）和EMC（碳酸甲乙酯）、EC（碳酸乙烯酯）和DMC（碳酸二甲酯）、PC（碳酸丙烯酯）和DEC（碳酸二乙酯）、PC（碳酸丙烯酯）和EMC（碳酸甲乙酯）、PC和DMC（碳酸二甲酯）二元混合溶剂中的一种。
[0015]EC与PC，为环状溶剂，属高介电常数溶剂，可解离更多得锂盐，使得溶液中有更多的锂/钠离子，但粘度较高，不利于离子迁移。EMC/DEC/DMC是线性有机溶剂，介电常数很低，粘度很低，有利于提高锂/钠离子迁移。二元混配可平衡离子电导率与离子迁移阻力，使得铝箔腐蚀速率表征的准确性和稳定性更高。
[0016]作为优选，所述电解质为LiFSI与LiPF6的混合物，或者LiTFSI与LiPF6的混合物。
[0017]作为优选，所述LiFSI与LiPF6或者LiTFSI与LiPF6的质量比为0.2~5。
[0018]作为优选，所述辅助电极的展开面积不小于待测铝箔的展开面积。
[0019]辅助电极≥测试铝箔的展开面积是为了控制辅助电极的电流密度≤测试电极的电流密度，方便控制测试电极的电极电位，使得腐蚀速率测定更为准确。
[0020]作为优选，所述辅助电极为金属锂带或人造石墨负极片；所述人造石墨负极片在测试开始前应通过电化学的方法嵌锂，使其平衡电极电位为80~100 mV(vs. Li/Li
+
)。
[0021]石墨电极的电位仅在80~100mV范围内变化，有利于精确控制测试电极的电极电位。
[0022]作为优选，所述充电的电压控制范围为0~5 V，充电时间为24~72 h。正负极引线欧姆电阻≤1 mΩ。
[0023]电压控制在0~5V范围内，可控制测试电极发生良好的氧化反应。
[0024]作为优选，待测铝箔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池用铝箔的腐蚀速率测定方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将待测铝箔、电解液和辅助电极组装成电解池；S2、将待测铝箔作为电池正极、辅助电极作为电池负极，通过给电解池恒压充电使铝箔发生氧化反应；S3、通过失重法表征铝箔的腐蚀速率。2.如权利要求1所述电池用铝箔的腐蚀速率测定方法，其特征在于，所述腐蚀速率v的计算公式如下：v=(m1‑
m2)/(2.7*2*l*d*t)*1000，
µ
m/d；其中，m1为铝箔的初始重量，单位为mg；m2为恒压充电流程完成后，将待测铝箔取出，依次经清洗、烘烤、冷却后的称重重量，单位为mg；l为铝箔的长度，单位为mm；d为铝箔的宽度，单位为mm；t为电解池的恒压充电时间，单位为d，天。3.如权利要求1或2所述电池用铝箔的腐蚀速率测定方法，其特征在于，所述电解液包括溶剂和电解质；所述电解液中电解质的浓度为0.8~1.2 mol/L。4.如权利要求3所述电池用铝箔的腐蚀速率测定方法，其特征在于，所述溶剂为EC和DEC、EC和EMC、EC和DMC、PC和DEC、PC和EMC、PC和DMC二元混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷少帆，宁忠帅，齐敏杰，常林荣，杨丹丹，苏锋，何福俭，陈广有，陆鹏飞，
申请(专利权)人：浙江超恒动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：