使用效果

本案例主要应用于电化学课程第一章中迁移数相关知识点的讲授中。目的是帮助学生理解迁移数的基本概念、影响因素和在锂离子电池中的应用。原教科书中并未提供相应的案例内容，仅仅以公式的形式给出相关定义并展开影响因素讨论。学生认为内容相对枯燥，缺乏直观理解，难以提升学生的学习兴趣和理解深度。本项目中以锂离子电池电解液迁移数测量及部分影响因素入手，通过课题讨论等形式，使学生深入理解如下要点：①迁移数是一个百分数指标；②浓度、离子淌度等与迁移数之间并无必然联系；③迁移数对于锂离子电池电解液的重要作用。

案例使用说明

适用范围

本案例适用于新能源材料与器件专业本科生课程《电化学》及其它相似课程中相关内容教学。

配套教材

本案例配套教材为李荻，李松梅等. 电化学原理[M]. 第四版，北京：北京航天航空大学出版社，2021

教学目的

本案例教学目的是在课堂教学过程中引入科学研究相关案例，通过组织学生分组讨论，加深学生对于相关知识点的消化和吸收，锻炼学生综合运用电化学知识理解、分析和表述专业问题的能力。

教学建议

本案例可由两种方式进行：①本案例在课题中组织学生分组讨论，请每组代表分别阐述观点后由教师进行点评；②以课后大作业的形式进行布置，教师予以点评。

推荐阅读

本案例推荐阅读案例配套教材和参考文献。

相关理论

本案例涉及的理论主要包括非水溶液电解质理论。

关键知识点

本案例涉及知识点包括第一章中迁移数相关知识点。

关键能力点

本案例涉及的关键能力点包括①理解电化学基本概念，具备专业表述和理解本领域相关专业问题的能力；②能运用专业知识分析电化学工程实践中的相关工程问题，对影响科学问题的因素和内在原因进行研究并得出有效结论。

案例分析思路

锂离子迁移数是锂离子电池电解液非常重要的指标，体现真实有效的锂离子传输速率。锂离子迁移数以锂对称电池作为测试装置，利用金属锂电极在直流极化条件下对阴离子的阻塞作用，通过测量直流极化前后的电化学阻抗谱来测量界面阻抗，最终求得锂离子迁移数。在一般的锂离子电池电解液中，由于锂离子极化能力很强，与电解液中有机溶剂分子结合能力较强，产生的溶剂化结构体积较大，传输速率反而不如阴离子，因此迁移数较低。当电解液中锂盐浓度增高到一定程度，有机溶剂分子全部参与溶剂化，仍有较多的锂离子未被溶剂化。由于裸露锂离子体积小，传输速率快于体积较大的阴离子，锂离子迁移数学上升。

参考文献

[1] Snyder R L, Choo Y, Gao K W, et al. Improved Li+ transport in polyacetal electrolytes: Conductivity and current fraction in a series of polymers[J]. ACS Energy Letters, 2021, 6(5): 1886-1891.