2023年01月電子報
電池是一種儲存化學能並將其轉化為電能的裝置。電池由電化學或原電池製成，由陽極/陰極隔板和電解質組成。每個金屬電極和電解質之間存在電位差。陰極具有正電位（相對於溶液），陽極具有負電位（相對於溶液）。這種電位差允許電子從陽極流向陰極，從而產生電流。發生這種情況時，正離子會通過電解質溶液移動，該溶液的黏度會影響離子的移動，從而影響電池的電導率和性能。
黏度是流體流動的阻力(Viscosity is defined as the resistance to flow!)。剪切黏度對分子水平上發生的事情很靈敏，因為在分子水平上，流體的黏度是流體分子之間的摩擦力，它反映了分子如何相互作用以及這些相互作用將如何影響分子結構。分子的大小、形狀和相互作用可以通過黏度以及任何可能的微觀結構反映出來。
黏度取決於電池的特性，例如離子的大小、離子的溶劑、電解質的性質和溶劑的性質。電池的電導率和性能將取決於黏度和介電常數。遷移率與黏度和離子大小成反比，因此黏度越高，電導率越低。
介電常數定義為溶液分子被局部電場極化的方式的反映。這意味著更高的介電常數溶劑更容易將鹽結合成組成離子，從而使溶液中產生更高的離子濃度和更高的電導率。為實現高導電性，要尋找具有低黏度和高介電常數的配方。
有許多電池類型，包括可充電（或二次）和不可充電（或一次）。在可充電電池類型中，鋰離子電池特別受關注，因為它們用於手機、筆記本電腦、電動工具等設備以及快速擴展的應用——電動汽車 (EV)。鋰離子電池電解質溶液通常由環狀碳酸酯（例如碳酸亞乙酯（EC））和線性碳酸酯（例如碳酸二甲酯（DMC）或碳酸甲乙酯（EMC））的二元混合物組成。
在一項監測溫度、鹽濃度和溶劑濃度如何影響黏度的實驗中，RheoSense 團隊使用 VROC ® initium one plus 自動黏度計測量了包含不同比例的 DMC、EMC、EC 的各種電解質系統。我們的實驗表明，隨著溫度的升高，各種樣品的黏度都會降低。它還表明，當您將 EC 添加到溶液中時，黏度會增加，並且黏度越大的混合物隨著溫度的升高黏度下降得越快。
電池電導率隨著鋰鹽濃度 (LiClO4) 的增加而增加，但在達到某個閾值後，電導率會隨著鹽濃度的增加而降低，因為在此濃度範圍內的電導率主要受溶液黏度的影響，溶液黏度會隨著鹽濃度的增加而增加。
我們的數據顯示電池溶液表現出牛頓行為（黏度恆定，因此與剪切率無關），添加 EC 會增加電解質的黏度，這表明將 EC 添加到基於碳酸鹽的電解質中可能有助於鹽離解和更高的介電常數。增加溶液的鹽濃度也會增加溶液的黏度。在不含 EC 的溶液中，較高的鹽濃度可能是有益的，因為它可以促進離子解離，這最終會增加系統的電導率。
這些數據表明，較低的黏度值和較高的介電常數值會提高不同電解質溶液的電導率和性能。我們的實驗數據和結果還展示了如何結合不同的電解質濃度、溶劑和溫度來實現電池配方所需的特性。要優化性能，您必須在濃度和溫度之間取得平衡，由於黏度對所有這些因素都很敏感，因此您能夠準確可靠地使用黏度測量來優化電池性能。
參考文獻：https://ctherm.com/resources/newsroom/blog/battery_viscosity/
◉了解流體行為-測量絕對黏度
VROC ® 技術重新定義了黏度測量方式。 所有 RheoSense 黏度計僅需要少量樣品，控制從低到非常高的剪切率，並測量牛頓和非牛頓液體的真實黏度。VROC ®（黏度計-R heometer -on -a- C hip）結合了微流體和 MEMS（微電子-機械系統）技術來測量寬範圍的動態黏度。RheoSense的黏度計為複雜液體（即非牛頓流體）提供了一種經濟高效的替代方案。
當測試液體流過其矩形狹縫微流體通道時， VROC ® 池通過測量壓降來讀取黏度。基於Hagen–Poiseuille流，它是流變原理的著名應用（K. Walters，Rheometry，Chapman and Hall，London，1975），被列入美國藥典<914> 章。
當測試液體被迫流過流動通道時，壓力傳感器陣列測量壓力作為位置的函數。圖 2 顯示了兩個甘油樣品的原始測量數據示例。更高的甘油含量會導致更高的黏度和更大的通過微通道的壓降（黑色方塊）。另一方面，較低的濃度會導致較低的黏度，從而導致較小的壓降（紅色方塊）。
相關產品
RheoSense
RheoSense 成立於2001年，是全球化經營之專業黏度計,黏度測量設備製造商，專利 VROC (Viscometer-Rheometer-On-a-Chip) 是採用微機電技術設計微流體通道結合壓力傳感器之晶片，用以實現微小體積黏度分析要求。雖然是微量體積分析技術，VROC 亦保有黏度量測的高精確性及高再現性。已經成為生物技術，製藥和新興蛋白質治療產業的領導者。 創新的 m-VROC™ 和 microVISC™ 黏度計具有專利晶片微通道流變儀（VROC®）技術。可同時分析牛頓及飛牛頓流體的剪切黏度與拉伸黏度。 利用先進的 MEMS 微流體學技術，重新定義了黏度分析可行性與適用性，提供最小樣品量分析可性，以及卓越的易用性和準確性。這套系統目前廣泛應用在生物製藥業、血液測量、油墨業等產業上。 世界500強企業和領先的研究型大學已經對 RheoSense 儀器進行了嚴格的測試、認可和採用。同時此測試方法收錄於美國藥典USP<914>Pressure Driven Methods測試方法中。
可攜式小體積微量黏度計 microVISC™
微型 VISC™是您進行常規粘度測量的最終解決方案。這款便攜式小型樣品粘度計經過直觀設計，因此用戶可以在一分鐘內開始操作。它採用RheoSense專利Viscometer/Rheometer-on-a-Chip (VROC®)技術，並提供準確和可重複的粘度計測量，使用樣品尺寸小至100微升。電池供電的便攜，微 VISC™可以在任何實驗室位置或在現場部署。micro VISC™已被全球領先的公司採用，作為快速，簡便和快速粘度測量的選擇。高精度和準確性可以節省時間和資源。
特點
- 僅需100μL的樣品
- 提供非常寬的動態粘度範圍 0.2-20,000 cP
- 實現極高和低剪切率
- 自動測試以快速獲得結果
- 密閉式可避免蒸發和污染
- 輕鬆測量牛頓流體和非牛頓流體
- 設備體積輕巧
- 提供非凡的精度和準確性
自動化微流體黏度分析儀 VROC initium
VROC®initium是領先的自動粘度計，可真正測量具有最高的準確性和可重複性的粘度。 其出色的分辨率可以測量流體動力學尺寸並量化顆粒-顆粒相互作用和蛋白質穩定性
特點
- 全球第一台自動化高通量粘度計
- 樣品量低至26μL
- 剪切率/溫度掃描
- 樣品回收
- 96孔板/ 40樣品瓶架
- 粘度範圍：0.5-1,000 mPa-s
- 4-70°C
- 易於使用
- 符合21CFR Part 11
m-VROC™ 高剪切力黏度計—控制剪切率和小樣品
m-VROC™是全球500強公司和領先的研究型大學在全球範圍內使用的領先的自動化小型樣品粘度計。能夠最苛刻的應用包括小樣品蛋白質治療劑的 米 -VROC ™設有最寬的動態範圍（高剪切速率黏度測量高達 1,400,000 s-1）與 樣品的少至20微升。
特點
- 準確度：讀數的2％
- 重複性：讀數的0.5％
- 粘度範圍：0.2〜100,000 mPa-s（或cP）
- 剪切率範圍：0.5〜1,400,000 s -1
- 小樣品量：20 µL +
- 粘度計尺寸：10" x 15.5" x 7"
