麦克马林数测定

蓄电池主要由正极、负极和电解液组成。离子和电子导电性出现在两个电极上，但只有前者出现在电解液中。

最广泛使用的电解液是液体，因此需要固体支撑材料来物理分离电极，以避免短路。最常见的是，分离器是一片聚合物，具有多孔结构，在组装电池之前将其浸泡在电解液中。组装电池时，该片物理分离电极气孔使两者与电解液接触，从而确保离子导电性。

分离器的问题在于它限制了电解液的性能。这是因为由于传质限制，自由电解液的电阻率比隔膜孔内的电解液低。因此，这些材料必须具有低电阻率，以促进足够的离子导电性。

可以通过查看上述两个电阻之间的差异来比较电池分离器，即浸泡电解液的分离器的电阻和游离电解液的电阻，表示为ρ_九月和ρ_埃尔分别地麦克马林数N_M由这些值的比率得出，如下所示：

(1)

或者根据反项，即电导率，它可以表示为

(2)

在此计算之前，先用电化学阻抗谱(EIS)测量电解质的电阻(R_埃尔)和分离器的(R_九月)，通过计算其与电化学电池几何因子的乘积来求电阻率。

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实验装置

根据EIS测量和数据拟合计算电阻率值。配备FRA32M模块的Metrohm Autolab PGSTAT204用于执行EIS。

图1。带有FRA32M模块的Metrohm-Autolab PGSTAT204。

Autolab RHD Microcell HC装置也用于调节实验温度条件，包括能够容纳多种不同类型细胞的细胞支架（取决于应用）、安装在支架中的珀耳帖元件和依赖NOVA的可设置温度控制器。

图2。Autolab RHD Microcell HC设置，由电池架（左侧）和温度控制器（右侧）组成。

使用装有1.6 mL容量Pt容器的TSC1600闭式电池测量游离电解质电阻率（图3A）。使用具有平行两个平面平板电极的TSC SW闭式电池测量浸泡电解质电阻率（图3B）。使用Metrohm 3M氯化钾溶液作为电解液。

图3。TSC1600闭合单元（A）和TSC SW闭合单元（B）。

对于游离电解质值，使用该溶液填充电池至容量并关闭。为了测量分离器电阻率，通过切割一个厚度为180µm、孔径为11µm的Whatman 1级定性滤纸（CAS 1001090）圆盘制成临时分离器，圆盘的直径与TSC SW电池和soaki的圆盘电极的直径相同在测试电解液中溶解。

几何因素

由于单元的几何因子在计算中起着重要作用，因此必须正确计算它们。对于TSC SW单元，几何因子K_西南通过将分离器厚度除以样品面积，得出K_西南=1.68E-4厘米^－1．

TSC 1600闭式电池的几何因子更难计算，但最好的方法可能是首先测量电导率标准的电阻(R_圣)具有电导率值表（σ_圣)，其中几何因子(K₁₆₀₀)是派生的。

(K₁₆₀₀) =R_圣.σ_圣(3)

然后对EIS测量数据进行拟合，得出所选的R_圣．

本实验使用Metrohm电导率标准6.2324.010，而σ_圣是µ厘米^－125岁⁰C.用电导率标准填充TSC 1600电池，将电池关闭并放置在保持架中，保持在25⁰C.采集两电极EIS读数，并将数据与显示[R_圣Q_dl]等价性。这给了我们一种理解R_圣=661Ω. 使用方程式3，发现K₁₆₀₀=15.13厘米^－1．

程序

在25℃的稳定温度下，使用双电极配置在开路电位（OCP）下进行EIS测量^°对于游离电解液和浸泡分离器，都达到了C。此时，频率开始以每十年10次的频率施加，振幅为10 mV，从1 kHz到10 Hz。

每次测量后，数据均配有[RQ_dl]等效电路，这里R=R_埃尔和R=R_九月，分别对应于游离电解液和浸泡分离器的电阻，以及Q_dl是表示双层的恒定相位元素。

重要的值是电阻R，当除以每个单元的几何因子（K，单位为cm）时^－1)产生选定水平的电阻率，即，ρ_埃尔和ρ_九月分别如等式4所述。TSC 1600和TSC SW闭合单元的几何因子表示为K₁₆₀₀和K_西南分别地

(4)

结果与讨论

在本实验中，使用奈奎斯特图拟合数据点，从中导出电阻。R_九月= 139 kΩ为免费电解质(图4)，而R_九月=233.35Ω，适用于浸湿分离器（图5）。

图4。自由电解质溶液的奈奎斯特图。点是指数据点，实线是拟合结果。

图5。浸泡分离器的奈奎斯特图。点表示数据点，实线表示拟合结果。

然后根据方程式4计算电阻率，这些值以及电池常数和电导率值列于表1中。

表1。游离电解液和浸泡分离器的电阻R、电阻率ρ和电导率σ值。还列出了各自的电池常数K。

	R（Ω）	K（厘米）－1)	ρ(Ω疲倦)	σ（S.cm）－1)
自由电解液（TSC 1600关闭）	1.39E5	15.13	9.92E3	1.01E-4
浸湿分离器（TSC SW关闭）	233.35	1.68E-4	1.39E6	7.18E-7

利用公式1中的这些值，计算麦克穆林数，N_M= 140_．这意味着多孔隔板内电解液的电阻率比自由电解质的电阻率提高了140倍，换句话说，由于隔板的存在，自由电解质的电导率降低到1/140。

结论

电池中电解液浸泡分离器的质量由描述离子导电性的MacMullin数决定。该数值由两种材料的EIS测量生成的数据点确定，拟合并乘以用于测量的单元的几何因子。欧洲杯足球竞彩

在本实验中，使用带有商用电解液的多孔过滤器来模拟电池条件。从这些测量结果得出的MacMullin数表明，与自由状态相比，与多孔分离器相关联的电解液的电阻率要高得多。

这些信息都是从米特hm AG提供的材料中获取、审查和改编的。欧洲杯足球竞彩

有关此来源的更多信息，请访问Metrohm AG。