锂离子电池电解液离子传导特性：混合溶剂、温度影响与锂离子迁移数

锂离子电池电解液离子传导特性：混合溶剂、温度影响与锂离子迁移数

锂离子电池是现代电子设备中广泛使用的可充电电池类型，其性能在很大程度上取决于电解液的离子传导特性。本文将详细介绍锂离子电池电解液的离子传导特性，包括混合溶剂、温度影响和锂离子迁移数等方面的内容。

电解液的离子传导过程

锂离子在电解液中都是以溶剂化的形式Li+(S)n存在的，配位数n通常在2-3之间。电解液的离子传导包括两个过程：

1. 锂盐的解离和溶剂化
2. 溶剂化的离子在溶剂中的迁移

电导率是由溶液中各种离子的数量及其迁移率决定的。电解液中解离出来的自由离子数量越多，离子的迁移率越大，则电导率越高。

离子传导特性之混合溶剂

通常一种溶剂难以同时满足高的介电常数和低粘度的要求，因此需要采用混合溶剂体系：一种溶剂提供高的介电常数；另一种溶剂提供低的粘度。二元溶剂体系的介电常数和粘度可以按下式计算：

常用碳酸酯类溶剂对电导率的提高作用：EC>PC, DMC>EMC>DEC

混合溶剂体系的电导率随低粘度溶剂含量的变化存在一个极大值，这个极大值一般出现在低粘度溶剂的体积分数为50%附近。

离子传导特性之温度的影响

离子传导特性随温度变化符合Vogel-Tammann-Fulcher（VTF）方程，这是一种描述玻璃态物质中离子或分子扩散行为的经验方程。

离子传导特性之锂离子迁移数

电导率反应出来的是阴阳离子迁移的总和，而实际上对电池的充放电有意义的是锂离子的迁移，因此有必要关注锂离子迁移数。锂离子迁移数通常通过实验进行测试，并按下述公式计算：

实验表明锂离子迁移数通常在0.2-0.4之间，也就是说阴离子的迁移对电导率的贡献更大。锂离子迁移数随锂盐浓度的提高而降低。