电解液浸润性的评测方法多种多样，常用的方法有：接触角测量法、浸润时间法(静滴法)、浸润高度、表面张力测量法、润湿天平法。其中接触角测量法是通过测量电解液滴在固体表面后形成的接触角大小来评估电解液的浸润性能；接触角接近0°表示电解液良好地浸润在表面上，而接近90°则表示电解液在表面上有较差的浸润性能。

浸润时间法是取一定量的电解液滴加于固体表面(如隔膜),测试电解液完全渗透所需的时间。时间越短,表示浸润性能越好。浸润高度法是将固定尺寸的固体材料(如隔膜)完全浸入或一端浸入电解液中,根据一定时间内极片中浸入电解液的质量来评估浸润性能。表面张力测量法是表面张力是液体表面相对固体表面的作用力。电解液的表面张力越大, 其浸润性能越差。通过测量电解液的表面张力, 可以间接评估其在固体表面上的浸润性能。

本文我们以常规浸润剂氟苯和DMC考察以上方法，评测这几种方法适用性，并开发新的测试方法。

1. 实验

1.1 实验原料

实验所选正极为磷酸铁锂正极，磷酸铁锂、粘结剂、导电碳黑的比例为94.5%、3.0%、2.5%，单面面密度为164g/m2，设计压实密度为2.5g/cm3。实验所选负极为人造石墨，人造石墨、粘结剂、分散剂、导电碳黑的比例为94.0%、2.5%、2.0%、1.5%，单面面密度为76g/m2,设计压实密度为1.5g/cm3。实验所选隔膜为湿法PE基膜，厚度(12±2)μm。

1.2 实验配方

本实验采用电解液的配方设计如表1所示：

1.3 实验仪器

实验仪器：电子天平，梅特勒；极片悬挂装置，自制；接触角张力测量仪， LSA100视频光学接触角张力测量仪。

1.4 实验方法

悬挂法测试电解液爬升高度，操作过程如下：将装置竖立放置，往其内部注入电解液，液面高度略低于壳体高度，将上述需要测试的样品裁剪成20mm×260mm的长条。实验平台尺寸为 55mm(厚度)×174mm(长度)×200mm(高度)，样品裁切长度建议≥1.2倍壳体高度。将样品用双面胶固定在的隔板上下两端的凹槽中，固定过程需保证样品拉直无弯曲，再将固定有样品条的隔板缓慢放入壳体内，记录时间和液面高度对应刻度。隔板每条凹槽左边都设计有刻度线，分度为0.5mm，作为浸润实验的起点，再缓慢移出移液管并用橡胶塞密封注液孔。后续每隔一定的时间对极片内爬升电解液的高度ΔH进行记录。

浸润天平法, 操作同悬挂法测试电解液爬升高度类似，极片挂在天平下，记录时间和初始极片质量：后续每隔一定的时间对极片电解液引起质量变化进行记录。

接触角法和表面张力法，操作参照 LSA100视频光学接触角张力测量仪的通用方法。电芯吸液法，操作参照浸润天平法, 将极片换为电芯。

2. 结果与讨论

2.1 浸润高度法

结果分析：其中浸润高度法法测试结果如图1所示，随着浸润剂FB、DMC添加量越多，浸润高度越高，满足实际情况，但是不同组别之间数值差异较小，数据偏差较大，结果难重现，极片一致性难以保证；其可能原因是由于测试过程中存在多种不可控因素，如电解液的均匀性、 极片表面的微观结构等，可能导致每次测试的结果存在较大差异，难以获得稳定可靠的重复结果。

无法准确评估真实浸润情况：同时浸润高度法主要依赖于极片在一定时间内浸入电解液的质量来评估浸润性能，但这种方法可能无法全面反映电解液在极片内部的真实浸润情况，特别是对于浸润不均匀或存在微观结构差异的极片来说，评估结果可能不够准确。并且对极片尺寸和形状的依赖性强：测试时需要固定尺寸的极片，这限限制了该方法在不同尺寸和形状极片上的适用性。对于非标准尺寸或特殊形状的极片，可能需要额外的处理和转换，增加了测试的复杂性和不确定性。此类方法测试时间较长：为了获得较为准确的浸润性能评估结果，通常需要在电解液中浸泡一段时间,这可能导致测试周期较长，不利于快速研发和生产过程中的及时评估。

2.2 润湿天平法

结果分析：润湿天平法可以看出，不同组别之间数值总体差异较小，数据偏差较大， 存在数值异常现象，无法体现浸润剂实际的效果，如FB。 

测试主要问题在于试条件控制难：浸润质量法需要精确控制测试条件，如电解液温度、浓度、极片尺寸等，任何微小变化都可能影响测试结果，增加了测试的难度和复杂性；同时测试时间较长：为了获得准确的浸润质量数据， 通常需要让极片在电解液中浸泡较长时间，这可能导致测试周期较长，不利于快速研发和生产过程中的及时评估；而且结果受极片表面状态影响：极片表面的微观结构、粗糙度等因素可能影响电解液的浸润行为，从而影响测试结果的准确性。因此，在测试前需要对极片表面进行严格的预处理和表征；并且对电解液的要求较高：浸润质量法测试对电解液的均匀性、稳定性等要求较高, 需要确保电解液在整个测试过程中保持恒定状态，否则可能影响测试结果的可靠性；同时设备依赖性强：浸润质量法测试通常需要使用特定的测量设备，如高精度天平、恒温恒湿箱等，这些设备的精度和稳定性直接影响测试结果的准确性。

结果分析：表面张力法测试结果可以看出，电解液添加浸润剂后，表面张力均有增大的趋势，但是不同组别之间数值总体差异较小，数据偏差较大，无法得出有规律的结论。归其原因，是因为电解液对极片的浸润过程不仅包括界面作用，还有极片内部空隙产生虹吸作用。

2.3 接触角法和浸润时间法

结果分析：由图4所示，静滴法测试会有两个问题：(1)电解液液滴在极片表面会快速铺展，很难保持稳定；(2)座滴法测接触角时很难保证液体与极片接触的时间和速度完全一致；故而浸润时间难以界定；同时接触角测试结果如图5所示，接触角无法在一段时间内保持相对稳定。

接触角法测试极片浸润性虽然是一种常用的方法, 但也存在一些缺点，主要包括：(1)表面粗糙度的影响：实际表面往往粗糙或不均匀，这会导致接触角出现滞后现象，即前进角和后退角不一致，从而影响测试结果的准确性。这种不均匀性可能使得测试结果难以准确反映极片的真实浸润性能；(2)压片效果的不确定性：在进行接触角测试时，如果极片压片效果不佳，可能会导致测试过程中液滴与极片表面接触不良，进而影响测试结果的可靠性。例如，粉末状材料在测试时可能会滚动，使得液滴形状不稳定，难以准确测量接触角；(3)操作复杂性与误差：接触角测试需要精确的操作和测量技术，对操作人员的要求较高。同时，测试过程中可能存在多种误差来源，如仪器精度、环境温度和湿度变化等，这些都会对测试结果产生影响；(4)对极片材料的依赖性：不同材料的极片表面性质可能存在较大差异，这要求测试方法具有较高的适应性和灵活性。然而，接触角法在某些特定材料上的测试效果可能并不理想，需要结合其他测试方法进行综合评估。

2.4 电芯吸液法

结果分析: 电芯吸液法测试结果可以看出, 电解液添加浸润剂后, 吸液量增大; 浸润剂加量越多, 电芯吸液量越多, 氟苯浸润效果优于碳酸二甲酯。测试整体误差较小,重复性好,适用于电解液浸润性评测。

3. 结论

接触角测量法、浸润时间法、浸润高度、表面张力测量法、润湿天平法等这些常规方法受极片一致性影响，误差较大，难以满足电芯浸润性评测。而电芯吸液法测试电解液浸润性则具有一系列显著的优点，其能直接反映浸润效果，电芯吸液法通过直接测量电芯对电解液的吸收量，能够直观且准确地反映电解液在电芯中的浸润效果。

这种方法避免了间接测量可能带来的误差，使得评估结果更加可靠；操作简便，与其他复杂的测试方法相比，电芯吸液法的操作步骤相对简单，不需要复杂的设备或专业的技术。这使得该方法在实际应用中更加易于推广和使用；成本低廉，由于电芯吸液法所需的设备和材料相对简单，因此其测试成本也相对较低。这对于大规模生产和研发来说，是一个不可忽视的优势；适用于多种电芯类型电芯吸液法不仅适用于锂离子电池等常见类型的电芯，还可以应用于其他类型的电芯。这使得该方法具有广泛的适用性，可以满足不同领域和行业的需求；有助于优化电解液配方，通过电芯吸液法测试不同电解液配方对电芯的浸润效果，可以筛选出浸润性能更好的电解液配方。这对于提高电池性能、延长电池寿命具有重要意义；与电池性能直接相关。

电芯的浸润性直接影响电池的性能。良好的浸润性有助于电解液在电芯中的均匀分布，提高离子的传输效率，从而改善电池的倍率性能、放电容量和使用寿命。因此，电芯吸液法作为评估浸润性的有效手段，对于提升电池整体性能具有重要作用。

综上所述，电芯吸液法测试电解液浸润性具有直接反映浸润效果、 操作简便、成本低廉、 适用于多种电芯类型、有助于优化电解液配方以及与电池性能直接相关等优点。这些优点使得电芯吸液法成为评估电解液浸润性的重要方法之一。

文献参考：丰杏,范超君,范伟贞,史利涛.锂电池的电解液浸润性评测研究[J].广州化工,2024,52(19):73-75104