一種鋰離子電池用三電極體系模擬電池裝置的製作方法

2023-05-30 21:33:31 2

專利名稱：一種鋰離子電池用三電極體系模擬電池裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於鋰離子電池領域，涉及一種鋰離子電池用三電極體系模擬電池裝置。
背景技術：
近年來，隨著可攜式電子設備、電動汽車的蓬勃發展，對移動電源特別是高性能移動電 源的需求也越來越迫切。電源系統的開發與利用已成為這些領域實現瓶頸突破的關鍵技術之 一。與其他傳統的鎳氫、鎳鉻等二次電池相比，鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度高、 循環性能好等優點成為移動終端的高端儲能備選系統。
目前，鋰離子電池性能的提高依賴於電池製造工藝的提高、新電極材料的開發與改進。 其中，對新電極材料、電池體系的電化學性能的測試與評價是目前鋰離子電池進一歩提高性 能、進行技術改造的一個重要環節。 一般地，目前對新材料體系的初歩評價主要基於兩電極 的模擬電池。這種兩電極體系對於精確評價電池電極體系的本徵電化學過程存在或多或少的 偏差，特別是對於微小電極參數偏差比較敏感的一類電化學測試，如線性掃描、交流阻抗、 漏電流測試等。因此，如何簡單而又有效地得到這類電極材料的本徵電化學性能，對電極材 料的進一步調整與改進有著重要影響。精確測量電化學反應過程的參數， 一般採用三電極體 系。而鋰離子電池體系的對水及氧化性氣氛的特殊敏感性又決定了其不能也不宜採用普通的 三電極體系，而需要採用全密封結構的不漏水、不漏氣的三電極體系。簡單而又有效地確定 三個電極的空間位置、並且在此基礎上實現不漏水、不漏氣的、實現普通大氣環境下方便測 試目的成為三電極裝置設計的幾個最為重要的要素。鋰離子電池參比電極一般採用鋰片，這 種特殊的參比電極也決定了在鋰離子電池三電極體系中對參比電極的形狀和位置可採用更加 靈活、但也更加謹慎的方式進行安置，使參比電極對工作電極的電場分布的影響較小。 發明內容
本實用新型的目的在於提供一種定位簡單工作電極、參比電極、對電極的相對位置固定、 在結構上實現密封(不漏液、不漏氣)的鋰離子電池三電極體系模擬電池裝置，滿足對電化學 過程中各參數實現準確測試的目的。該裝置使用非常簡單，工作電極、對電極、參比電極相 對位置固定，不用繁雜的尺寸定位方法即可實現工作電極與對電極之間的緊封裝。
本實用新型是通過以下技術方案來實現 一種鋰離子電池用三電極體系模擬電池裝置，包括圓柱形容置空腔1和圓柱形活塞2兩個主體部分，圓柱形容置空腔1為一個圓柱體，呈 一端封閉的圓柱形空腔結構，在圓柱形容置空腔1的底端貫通有工作電極極柱3和參比電極 極柱4;工作電極極柱3 —端的端面與圓柱形容置空腔1的內部空腔底部在一個平面上，參 比電極極柱4的一端延伸至圓柱形容置空腔1的內部空腔，但略低於圓柱形容置空腔1的內 部空腔的底面，以預留出參比電極鋰片的位置；工作電極極柱3和參比電極極柱4的另一端
則均延伸至圓柱形容置空腔1外部，可以直接與外電路通過夾具相連，實現電流通路；圓柱
形容置空腔1的側壁上開有電解液的通道5，電解液的通道5與圓柱形容置空腔1的內腔直 接貫通，電解液的通道5在工作時，由一個與器壁能夠緊接觸的電解液通道活塞6蓋上，阻
隔外界的空氣，圓柱形活塞2為一個圓柱體活塞，為實體結構；可插入圓柱形容置空腔l的 空腔中，並與圓柱形容置空腔1的空腔內壁實現緊密接觸，達到不漏氣、不漏液的效果；在 圓柱形活塞2的內部貫通有一個不鏽鋼材質的對電極極柱7，對電極極柱7嵌入並貫穿於圓 柱形活塞2的上圓柱面與下圓柱面，對電極極柱7的一端與圓柱形活塞2的內空腔底面保持 在一個平面上，另一端則延伸至圓柱形活塞2的外部，可直接與外電路通過夾具相連，實現 電流通路。為保證密封效果，圓柱形活塞2的柱體上裝配有密封圈8。以達到圓柱形容置空 腔1和圓柱形活塞2之間密封和固定位置的雙重作用。所述的圓柱形容置空腔1和圓柱形活 塞2材料為聚四氟乙烯。埋入聚四氟乙烯內的部分為圓柱形，該材料對鋰離子電解液體系具 有良好的耐蝕性能。工作電極極柱3和對電極極柱7在電芯工作區域一側的柱面均與所在的 容置空腔的內底面保持水平。以保證不同尺寸的極片在裝入該工作區域內的保持平整，並與 極柱實現良好的電接觸。工作電極極柱3、參比電極極柱4和電極極柱7為不鏽鋼材質。參 比電極極柱4在電芯工作區域一側的柱面低於容置空腔內底面0. 7毫米，參比電極為0. 2毫 米厚的鋰片，並與參比電極極柱4直徑相等。
本實用新型的有益效果是，操作簡單，對電極、工作電極、參比電極均具有相對固定的 空間位置，具有優良的可重複操作性與結果的可重現性，能夠實現對電極體系進行較為精確 的電化學參數的測定。活塞式的密封設計可適用於各種極片厚度的電化學測試。以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。

圖1為本實用新型的剖面裝配示意圖 圖2為本實用新型的分解部件示意圖附圖中1、圓柱形容置空腔，2、圓柱形活塞，3、工作電極極柱，4、參比電極極柱，5、 電解液通道，6、電解液通道的活塞，7、對電極極柱，8、密封圈。
具體實施方式

本實用新型包括圓柱形容置空腔1和圓柱形活塞2兩個主體部分，圓柱形容置空腔1為 一個圓柱體，呈一端封閉的圓柱形空腔結構，在圓柱形容置空腔1的底端貫通有工作電極極 柱3和參比電極極柱4;工作電極極柱3 —端的端面與圓柱形容置空腔1的內部空腔底部在 一個平面上，參比電極極柱4的一端延伸至圓柱形容置空腔1的內部空腔，但略低於圓柱形 容置空腔l的內部空腔的底面，以預留出參比電極鋰片的位置；工作電極極柱3和參比電極 極柱4的另一端則均延伸至圓柱形容置空腔1外部，與外電路通過夾具相連，實現電流通路； 圓柱形容置空腔1的側壁上開有電解液的通道5，電解液的通道5與圓柱形容置空腔1的內 腔直接貫通，電解液的通道5在工作時，由一個與器壁能夠緊接觸的電解液通道活塞6蓋上， 阻隔外界的空氣，圓柱形活塞2為一個圓柱體活塞，為實體結構；可插入圓柱形容置空腔1 的空腔中，並與圓柱形容置空腔1的空腔內壁實現緊密接觸，達到不漏氣、不漏液的效果； 在圓柱形活塞2的內部貫通有一個不鏽鋼材質的對電極極柱7，對電極極柱7嵌入並貫穿於 圓柱形活塞2的上圓柱面與下圓柱面，對電極極柱7的一端與圓柱形活塞2的內空腔底面保 持在一個平面上，另一端則延伸至圓柱形活塞2的外部，與外電路通過夾具相連。圓柱形活 塞2的柱體上裝配有密封圈8。以達到圓柱形容置空腔1和圓柱形活塞2之間密封和固定位 置的雙重作用。所述的圓柱形容置空腔1和圓柱形活塞2材料為聚四氟乙烯。埋入聚四氟乙 烯內的部分為圓柱形，該材料對鋰離子電解液體系具有良好的耐蝕性能。工作電極極柱3和 對電極極柱7在電芯工作區域一側的柱面均與所在的容置空腔的內底面保持水平。以保證不 同尺寸的極片在裝入該工作區域內的保持平整，並與極柱實現良好的電接觸。工作電極極柱 3、參比電極極柱4和電極極柱7為不鏽鋼材質。參比電極極柱4在電芯工作區域一側的柱面 低於容置空腔內底面0.7毫米，參比電極為0.2毫米厚的鋰片，並與參比電極極柱4直徑相 等。該參比電極與工作電極之間需放置一片隔膜以保證兩者之間的電絕緣。
權利要求1、一種鋰離子電池用三電極體系模擬電池裝置，其特徵在於，包括圓柱形容置空腔(1)和圓柱形活塞(2)，圓柱形容置空腔(1)為一個圓柱體，呈一端封閉的圓柱形空腔結構，在圓柱形容置空腔(1)的底端貫通有工作電極極柱(3)和參比電極極柱(4)；工作電極極柱(3)一端的端面與圓柱形容置空腔(1)的內部空腔底部在一個平面上，參比電極極柱(4)的一端延伸至圓柱形容置空腔(1)的內部空腔，但略低於圓柱形容置空腔(1)的內部空腔的底面，以預留出參比電極鋰片的位置；工作電極極柱(3)和參比電極極柱(4)的另一端則均延伸至圓柱形容置空腔(1)外部，可以直接與外電路通過夾具相連，實現電流通路；圓柱形容置空腔(1)的側壁上開有電解液的通道(5)，電解液的通道(5)與圓柱形容置空腔(1)的內腔直接貫通，電解液的通道(5)在工作時，由一個與器壁能夠緊接觸的電解液通道活塞(6)蓋上，圓柱形活塞(2)為一個圓柱體活塞，為實體結構；可插入圓柱形容置空腔(1)的空腔中，並與圓柱形容置空腔(1)的空腔內壁實現緊密接觸；在圓柱形活塞(2)的內部貫通有一個不鏽鋼材質的對電極極柱(7)，對電極極柱(7)嵌入並貫穿於圓柱形活塞(2)的上圓柱面與下圓柱面，對電極極柱(7)的一端與圓柱形活塞(2)的內空腔底面保持在一個平面上，另一端則延伸至圓柱形活塞(2)的外部，可直接與外電路通過夾具相連，實現電流通路；圓柱形活塞(2)的柱體上裝配有密封圈(8)。
2、 根據權利要求l所述的一種鋰離子電池用三電極體系模擬電池裝置，其特徵在於，所 述的工作電極極柱(3)和對電極極柱(7)在電芯工作區域一側的柱面均與所在的容置空腔 的內底面保持水平。
3、 根據權利要求l所述的一種鋰離子電池用三電極體系模擬電池裝置，其特徵在於，所 述的參比電極極柱(4)在電芯工作區域一側的柱面低於容置空腔內底面0.7毫米，參比電極 為0.2毫米厚的鋰片，並與參比電極極柱(4)直徑相等。
專利摘要本實用新型涉及涉及鋰離子電池用三電極體系模擬電池裝置，包括圓柱形容置空腔和圓柱形活塞兩個主體部分，在圓柱形容置空腔的底端貫通有工作電極極柱和參比電極極柱；工作電極極柱和參比電極極柱一端均延伸至外部，可以直接與外電路通過夾具相連，在圓柱形活塞的內部貫通有一個不鏽鋼材質的對電極極柱，對電極極柱嵌入並貫穿於圓柱形活塞的上圓柱面與下圓柱面，對電極極柱的一端與圓柱形活塞的內空腔底面保持在一個平面上，另一端則延伸至圓柱形活塞的外部，可直接與外電路通過夾具相連。本實用新型的有益效果是，操作十分簡單，對電具有優良的可重複操作性與結果的可重現性，能夠實現對電極體系進行較為精確的電化學參數的測定。
文檔編號G01R31/36GK201348657SQ20082023926
公開日2009年11月18日 申請日期2008年12月30日 優先權日2008年12月30日
發明者莎 劉, 文鍾晟 申請人:大連海事大學