锂离子电导率知多少

离子电导率描述了锂离子在介质（电解液、电极等）中迁移的难易程度。离子电导率越高，离子移动速度越快，动力学性能越好。

一.什么是离子电导率

离子电导率(σ)是一个物理化学参数，其高低由三个因素共同决定：离子浓度（n）、离子电荷（q）和离子迁移率（μ）。

二.在电池中锂离子的传输路径有哪些？

1.电解液中的体相传输：离子在正负极之间的电解液中运动。

2.穿越SEI膜：离子在负极表面穿过固态电解质界面膜。

3.在电极孔隙的电解液中传输：离子在电极内部的曲折孔隙中蜿蜒前行。

4.在活性颗粒内部的固相扩散：离子嵌入到活性物质颗粒的内部。

三.影响锂离子电导率的因素

1.电解液

• 锂盐浓度：并非越高越好。浓度过低，载流子（Li⁺）不足；浓度过高，则溶液粘度增大，离子迁移率下降，反而会导致电导率下降，存在一个最佳浓度窗口。

• 溶剂种类：溶剂的介电常数(决定锂盐解离能力)和粘度(决定离子迁移速度)是核心。通常采用高介电常数溶剂(如碳酸乙烯酯EC)与低粘度溶剂(如碳酸二甲酯DMC)混合，形成“EC基”溶剂体系，在解离能力和流动性之间取得平衡。
• 温度：温度降低，电解液粘度急剧增加，离子迁移速度骤降，导致电池功率和容量在低温下严重衰减。

2.电极结构

孔隙结构与曲折度：电极的孔隙是电解液浸润和离子传输的通道。孔隙率高、曲折度低，意味着离子传输阻力小。

活性材料形貌：纳米化、多孔化的材料可以极大缩短锂离子的固相扩散路径，提升有效离子电导率。

3.SEI膜

理想的SEI膜：电子绝缘但离子导通，且结构致密稳定。其主要成分LiF具有较高的Li⁺电导率。

劣质的SEI膜：过厚、不均匀或有机成分过多，会导致离子传导阻力大，增加极化，降低库仑效率。

4.粘结剂与导电剂

它们虽然不直接参与传导，但会影响电极的微观结构。过量的绝缘粘结剂会堵塞离子传输通道。导电剂的分布会影响孔隙的连通性。一个均匀的导电网络，在保证电子导通的同时间接为离子提供了更均匀的传输路径。

小结：离子电导率影响着锂电池的快充快放性能，低温性能，循环寿命与安全性。因此针对不同的电芯设计要保障足够的离子电导率。