Macumullin数量确定

电池主要由正极和负电极和电解质组成。离子和电子电导率发生在两个电极处，而是仅在电解质中进行前者。

最广泛使用的电解质是液体，因此需要固体支撑材料，以物理地将电极分离以避免短路。最常见的是，隔板是一片聚合物，具有多孔结构，在组装电池之前在电解质中浸泡。薄片物理地将电极分开，同时孔带与电解质接触，从而确保离子电导率。

分离器的问题是它限制了电解质性能。这是因为由于传质限制，自由电解质具有比隔膜孔内的电解质更低的电解率。因此，这些必须具有低电阻率以促进足够的离子电导率。

通过观察上述两个电阻性之间的差异，即电解质浸泡分离器的差异和自由电解质的差异，可以比较电池分离器。_九月和ρ._el分别。macmullin号码N_m源自这些值的比率，如下所示：

（1）

或就逆词而言，即导电性，它可以表示为

（2）

该计算在电化学阻抗光谱（EIS）之前，以测量电解质的电阻（R._el）和分隔符（R._九月），其用于通过电化学电池的几何因子计算其产品来找到电阻率。

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实验装置

基于EIS测量和数据配件计算电阻率值。配备FRA32M模块的Metrohm-Autolab PGSTAT204用于执行EIS。

图1。Metrohm-Autolab PGSTAT204，带FRA32M模块。

还采用Autolab Rhd Microcell HC设置来调节实验温度条件，包括能够根据施用保持许多不同类型的电池的电池支架，佩塞尔元件装配到支架中，以及Nova相关的可固化温度控制器。

图2。Autolab Rhd Microcell HC设置，由细胞架（左侧）和温度控制器（右侧）组成。

使用TSC1600封闭电池测量自由电解电阻率，该电池已安装为1.6ml容量为1.6mL容量（图3A）。使用具有平行两个平面扁平盘电极的TSC SW闭合电池测量浸泡电解质电阻率（图3B）。使用MetroHM 3M氯化钾溶液用作电解质。

图3。TSC1600闭孔（A）和TSC SW闭合电池（B）。

对于自由电解质值，电池用该溶液填充到容量并关闭。为了测量分离器电阻率，通过将厚度为180μm和孔径11μm的厚度为180μm和孔径为11μm的CAS 1001090，作为TSC SW电池的磁盘电极，将CAS 1001090，厚度为180μm和孔径为相同的直径来制造临时分离器。它在测试电解质中。

几何因素

由于细胞的几何因子在计算中发挥着重要作用，因此必须正确计算它们。在TSC SW电池的情况下，几何因子K._sw通过将分离器厚度除以样品区域来发现，产生K._sw= 1.68e-4 cm^-1。

TSC 1600闭孔的几何因子更难以计算，但最佳方式可以首先测量电导率标准的电阻（R._英石）具有电导率值（σ_英石），几何因子（K.₁₆₀₀）是衍生的。

（K.₁₆₀₀）=R._英石。σ._英石（3）

然后安装EIS测量数据以提供所选的R._英石。

该实验使用了6.2324.010的Metrohm电导率标准，而σ_英石是μ.厘米^-1在25^0.C. TSC 1600电池填充有电导率标准，电池关闭并放置在支架中，保持在25^0.C.采用双电极EIS读数，数据配有一个显示的电路[R._英石问：_DL.相当于。这读了一下R._英石=661.ω.。使用等式3，发现了K.₁₆₀₀=15.13厘米^-1。

步骤

在稳定温度为25后，使用双电极配置在开路电位（OCP）处拍摄EIS测量值^°用于游离电解质和浸泡分离器的达到C。此时，频率开始于10个MV振幅，从1kHz到10 Hz以10 MV振幅以10个频率应用。

每次测量后，数据都配有[rq._DL.]等效电路。这里r = R._el和r = R._九月，对应于自由电解质和浸泡分离器的电阻，以及问：_DL.是表示双层的恒相元素。

重要值是电阻r，r，当除以每个单元的几何因子（k以cm为单位）^-1）在所选水平处产生电阻率，即，ρ_el和ρ_九月分别如等式4描述。TSC 1600和TSC SW闭合单元的几何因子表示K.₁₆₀₀和K._sw分别。

（4）

结果和讨论

在该实验中，奈奎斯特图用于拟合衍生电阻的数据点。R._九月用于游离电解质的139kΩ（图4），而且R._九月浸泡分离器233.35Ω（图5）。

图4。自由电解质溶液的奈奎斯特图。点指的是数据点，实线是拟合结果。

图5。浸泡分离器的奈奎斯特图。点指的是数据点，而实线是拟合结果。

然后从等式4计算电阻率，并且这些值以及细胞常数和电导率值被列在表1中。

表格1。无电解电解质和浸泡隔膜的电阻R，电阻率ρ和电导率σ值。还列出了各自的细胞常数k。

	r（ω）	k（cm.-1）	ρ（ω.cm）	σ（S.cm.-1）
自由电解质（TSC 1600关闭）	1.39E5	15.13	9.92E3.	1.01E-4.
浸泡的分离器（TSC闭合）	233.35.	1.68E-4	1.39E6.	7.18E-7

在等式1中使用这些值，计算macmullin编号，N_m= 140._。这意味着与游离电解质或换句话说，多孔隔膜中电解质的电阻率增加了140次，或者换句话说，通过分离器的存在，自由电解质的电导率降低至1/140。

结论

电池单元中的电解质浸泡分离器的质量由描绘离子电导率的Macullin数确定。使用从两种材料的EIS测量产生的数据点确定该数量，装配并乘以用于测量的细胞的几何因子。亚博网站下载

在该实验中，使用商业电解质的多孔过滤器来模拟电池细胞条件。源自这些测量的Macmullin号揭示了与其自由状态相比，电解质与多孔隔膜相关联的电解率高。

这些信息已被源，从Metrohm AG提供的材料进行审核和调整。亚博网站下载

有关此来源的更多信息，请访问Metrohm AG。