隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)、便攜式電子設備等領(lǐng)域的快速發(fā)展,對高能量密度、高安全性的電池需求日益增長(cháng)。固態(tài)電池因其具有高能量密度、高安全性和長(cháng)循環(huán)壽命等優(yōu)勢,被認為是有潛力的下一代電池技術(shù)之一。而固態(tài)電解質(zhì)作為固態(tài)電池的關(guān)鍵組成部分,其性能的優(yōu)劣直接決定了固態(tài)電池的性能,因此,固態(tài)電解質(zhì)測試至關(guān)重要。
(一)離子電導率
離子電導率是衡量固態(tài)電解質(zhì)傳導離子能力的重要指標,它反映了固態(tài)電解質(zhì)中離子遷移的難易程度。高離子電導率意味著(zhù)固態(tài)電解質(zhì)能夠快速傳導離子,從而提高電池的充放電效率。
(二)電化學(xué)穩定窗口
電化學(xué)穩定窗口是指固態(tài)電解質(zhì)在電化學(xué)反應中能夠保持穩定的電位范圍。它決定了固態(tài)電解質(zhì)與電極材料的兼容性,即固態(tài)電解質(zhì)在電池充放電過(guò)程中是否會(huì )發(fā)生分解反應。較寬的電化學(xué)穩定窗口可以使固態(tài)電池在更高的電壓下工作,從而提高電池的能量密度。
(三)機械性能
固態(tài)電解質(zhì)需要具備一定的機械強度和柔韌性,以承受電池在充放電過(guò)程中的體積變化和外部應力。良好的機械性能可以防止固態(tài)電解質(zhì)在電池使用過(guò)程中出現破裂、粉化等問(wèn)題,保證電池的穩定性和安全性。
固態(tài)電解質(zhì)測試的兩種常用方法:
(一)離子電導率測試
交流阻抗譜法(EIS):這是常用的測試固態(tài)電解質(zhì)離子電導率的方法。通過(guò)在固態(tài)電解質(zhì)兩端施加一個(gè)小幅度的交流電壓信號,測量其產(chǎn)生的交流電流響應,從而得到固態(tài)電解質(zhì)的阻抗譜。根據阻抗譜的特征,可以計算出固態(tài)電解質(zhì)的離子電導率。該方法具有測試精度高、對樣品無(wú)損傷等優(yōu)點(diǎn)。
直流極化法:在固態(tài)電解質(zhì)兩端施加一個(gè)恒定的直流電壓,測量通過(guò)固態(tài)電解質(zhì)的電流隨時(shí)間的變化。根據歐姆定律,可以計算出固態(tài)電解質(zhì)的離子電導率。該方法操作簡(jiǎn)單,但測試過(guò)程中可能會(huì )產(chǎn)生極化現象,影響測試結果的準確性。
(二)機械性能測試
硬度測試:采用硬度計對固態(tài)電解質(zhì)進(jìn)行硬度測試,常用的硬度測試方法有維氏硬度、洛氏硬度等。硬度測試可以反映固態(tài)電解質(zhì)的抵抗局部變形的能力。
拉伸測試:將固態(tài)電解質(zhì)制成標準試樣,在拉伸試驗機上進(jìn)行拉伸測試,測量其拉伸強度、斷裂伸長(cháng)率等力學(xué)性能指標。拉伸測試可以評估固態(tài)電解質(zhì)的抗拉性能和柔韌性。