铝电池电解液浸润性的评估及测试方法

      铝电池因其高能量密度和低成本优势成为储能领域的研究热点。电解液作为电池的核心组分，其浸润性直接影响电极/电解液界面的离子传输效率。对铝电池电解液进行接触角测量，评估其浸润性，根本目的是为了预测和优化电池的实际电化学性能，特别是倍率性能、循环寿命和安全性。

      一、测量接触角、评估浸润性主要有以下几个关键原因：

      1.确保充分的界面接触，降低电池内阻。电池内部的离子传导依赖于电解液与电极活性物质、导电剂、隔膜的充分接触。内阻高的电池，在充放电时会产生严重的电压极化，导致能量效率低下、充电慢、放电平台低、且在大电流下容量急剧衰减。

      2.实现均匀的电流分布，避免局部极化与副反应。如果浸润不均匀，电流会优先集中在那些浸润良好的区域，而浸润差的区域则几乎没有电流通过。不均匀的电流分布会加速电池容量衰减，缩短循环寿命，并可能带来安全隐患。

      3.促进稳定固态电解质界面膜的形成。在铝电池中，特别是在使用离子液体电解液时，铝负极表面会形成一层保护性的界面膜。这层膜的性质至关重要，直接关系到铝负极的可逆性、库伦效率和循环稳定性。

      二、电池电解液浸润性的主流测试方法：

      样品准备阶段：

      1.电极材料处理

      将铝箔/石墨电极切割为1×1cm²标准样品

      依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗10分钟

      氩气环境下60℃真空干燥12小时

      2.电解液配制

      在手套箱中配制离子液体电解液

      使用分子筛去除微量水分（控制H₂O＜50ppm）

      三、接触角测试步骤

      1.接触角测量法

      这是最直接、经典的表征液体对固体表面浸润性的方法。

      原理：通过测量电解液液滴在电极材料或隔膜表面形成的接触角（θ）来量化浸润性。

      θ < 90°：浸润性好（亲液）

      θ > 90°：浸润性差（疏液）

      θ = 0°：全部铺展，全部浸润

      2.测试方法

      将待测的电极片或隔膜平整固定在样品台上。

      使用微量注射器滴加一小滴（通常1-5 μL）电解液。

      通过高速相机捕捉液滴形态，仪器软件自动计算静态接触角。

      四、测试结果

      1.接触角＜30°为超浸润

      2.毛细管法K值＞10⁻⁴cm²/s视为快速渗透

      3.Rct值30min内下降＞50%表明良好浸润

      因此，在铝电池的研发过程中，接触角测量是一项用于筛选电解液配方、评估电极材料改性效果和优化隔膜性能的关键预判工具。通过优化浸润性，可以从源头上解决许多电池性能瓶颈。