电池电解液接触角测量的重要性及对电化学储能的影响

       一个锂电池就像一座多层结构的建筑，而锂离子需要在正极、隔膜、负极这些“楼层"之间来回穿梭。电解液就是填充在楼层之间和内部的“电梯和走廊"。测量电池电解液的接触角并评估其亲疏水性，是优化电池性能、安全性和寿命的核心环节之一。电解液在电池内部的浸润效果，直接决定了离子传输的效率和均匀性，从而影响电池的几乎所有关键性能指标。

       一、经纬接触测量仪测量接触角是量化浸润效果的“尺子"。

       1.接触角小 (<90°)：液体容易铺展，称为亲液（对于电解液，就是亲电解液或亲锂/亲钠等）。意味着材料表面能被电解液很好地浸润。

       2.接触角大 (>90°)：液体趋于成球，称为疏液（疏电解液）。意味着材料表面排斥电解液，难以浸润。

       二、测量电解液接触角的实际意义

       在电池研发和制造中，测量接触角并评估亲疏水性，主要服务于以下目标：

       1.筛选和优化材料：快速判断新隔膜、新电极材料或新集流体的浸润性能，为材料选择提供关键数据。

       2. 指导电解液配方开发：不同的锂盐、溶剂和添加剂会显著改变电解液的表面张力，从而影响其在不同材料上的接触角。通过测量，可以设计出“万能浸润"的电解液配方。

       3.优化制造工艺：如评估电极的干燥工艺、注液和化成工艺（浸润时间）是否足够，确保电解液充分渗透。

       4.诊断电池问题：当电池出现高内阻、低容量或产气时，通过分析各组件与电解液的接触角，可以帮助定位是否是界面浸润不良导致的。

      三、电解液亲疏水性分析方法

       1.接触角测量法

       座滴法标准测量：将电解液液滴（通常1-3μL）沉积于电极材料或隔膜表面，通过高速相机记录液滴形貌，计算静态接触角

动态接触角分析：测量前进/后退接触角，评估接触角滞后，揭示表面对电解液的捕捉/释放能力

环境控制：在惰性气氛手套箱内操作，避免空气和水分干扰

       2.实际浸润性评估

      1） 隔膜浸泡实验：记录电解液wan全浸润隔膜所需时间，评估实际应用中的润湿动力学。

      2） 电极截面分析：通过冷冻切片观察电解液在电极内部的渗透深度，

       3.表面张力表征 悬滴法：通过分析悬垂电解液液滴的形状，计算表面张力 Wilhelmy板法：测量电解液对标准铂金板的润湿力，计算表面张力。

       总而言之，电解液与电池内部各组件的接触角，是衡量固液界面相容性的“晴雨表"。一个良好浸润的界面是构建高效、稳定、安全电池的基础。忽视这一点，就如同建造了一座电梯无法到达所有楼层的摩天大楼，其性能和安全性必然大打折扣。