固体电解质作为全固态电池的核心部件,主要起到离子传递和对正负极物理隔离的作用,其性能直接影响固态电池的使用。其中,固体电解质中的离子迁移数是描述电解质中锂离子传输效率的一个重要参数,反映了锂离子在电解质中的传输能力,直接影响电池的充放电效率和功率密度。因此准确测定离子迁移数是非常必要的。然而,固态电池用关键材料固体电解质产品及其性能评测方法目前还没有正式的国家标准及行业标准。
2025年10月,中国汽车工程学会正式发布标准T/CSAE 478-2025《固体电解质离子迁移数测试方法 直流极化法》。该标准由电动汽车产业技术创新战略联盟提出,由国联汽车动力电池研究院牵头,成立了标准编制组,中汽研(天津)、中石化(大连)石油化工研究院、长安汽车先进电池研究院、北京车和家、浙江锋锂、比亚迪、奇瑞、北京科技大学、北京卫蓝、东风研发总院、广汽埃安、广州巨湾、国轩高科、湖州耀宁、江淮、煤炭科学研究总院、南方科技大学、宁德时代、上海电器、上海屹锂、远景动力技术(鄂尔多斯市)、长春汽车检测中心有限、浙江智邦、中国汽车工程研究院、一汽、山东理工大学、浙江绿色智行、襄阳达安等29家相关行业单位的共同参与验证。
T/CSAE 478-2025《固体电解质离子迁移数测试方法 直流极化法》描述了一种直流极化法测定固体电解质离子迁移数的测试方法。组装Li/电解质/Li对称电池结构,施加小而恒定的电势差,记录电流稳定后的大小,同时对极化前后对称电池做交流阻抗测试,记录极化前后对称电池的阻抗值,通过施加的电势差以及记录的电流和阻抗计算离子迁移数。适用于固体电解质离子迁移数的测定。

图1 固体电解质离子迁移数测定流程
本标准制定过程中分别对极化电压、极化时间进行了系统的研究。
(1)极化电压:研究了硫化物、氧化物及聚合物样品在极化电压为5mV和10mV时的离子迁移数。研究表明,对硫化物和氧化物固体电解质而言,当极化电压为10mV时,计算所得离子迁移数结果分别为0.975和0.994,优于5mV时计算所得的0.946和0.920;对聚合物固体电解质而言,极化电压5mV和10mV对结果影响不显著。
(2)极化时间:研究了硫化物、氧化物、以及聚合物样品在极化时间为6000s 、8000s、10000s和36000s时的离子迁移数。按草案规定制样、组装电池后连接电化学工作,阻抗测试设置参数为电压振幅10mV,频率为0.01Hz~106Hz;极化电压为10mV条件下进行测试。研究表明,对硫化物和氧化物固体电解质而言,当极化时间小于8000s,测得结果不稳定,而极化时间大于8000s后,离子迁移数结果趋于稳定;对聚合物固体电解质而言,极化时间对结果影响不显著。
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