專利名稱：：測(cè)量電解液對(duì)電極材料的滲透能力的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及借助于測(cè)定材料的物理性質(zhì)來(lái)測(cè)試分析材料性能的裝置，尤其是可直接反應(yīng)電解液對(duì)電極材料的滲透能力的測(cè)量裝置。技術(shù)背景相對(duì)于鉛酸電池、鎳氫電池和鎳鎘電池等傳統(tǒng)的二次電池，鋰離子電池具有不可比擬的優(yōu)越性能和外形加工多樣性，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、PDA、攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)DVD、MP3和MP4等移動(dòng)電子終端設(shè)備中，同時(shí)鋰離子電池也被用作電動(dòng)工具和電動(dòng)自行車的動(dòng)力源。作為新一代綠色環(huán)保動(dòng)力，鋰離子電池發(fā)展迅猛，已成為國(guó)際電化學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。市場(chǎng)需求的多樣性對(duì)鋰離子電池的電化學(xué)性能、安全、造型和體積等方面的特性提出了越來(lái)越高的要求，研發(fā)人員為滿足使用需要而對(duì)鋰離子電池進(jìn)行著不斷深入的研究。電解液是鋰離子電池的重要組成部分之一，它直接決定著電池的循環(huán)壽命、安全性能、倍率放電特性、放電的平臺(tái)時(shí)間和正負(fù)極的容量發(fā)揮等性能指標(biāo)。因此，電解液是電池研發(fā)工作的重點(diǎn)。對(duì)于高容量體系鋰離子電池，特別是體積比能量大于450Wh/L的鋁殼電池，涂布于電極片上的正負(fù)極材料的壓實(shí)密度較大、空隙率小，且現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中電池內(nèi)部預(yù)留空間越來(lái)越小，這對(duì)電解液的注液過(guò)程造成了很大困難。因此，在不犧牲電解液的其它常規(guī)性能的前提下，要求電解液相對(duì)涂布于極片上的電極材料具有良好的滲透性，在研究和了解電解液對(duì)電極材料的滲透性的基礎(chǔ)上，根據(jù)電池綜合性能的需要對(duì)電極材料和電解液進(jìn)行科學(xué)篩選和合理搭配。關(guān)于電解液對(duì)電極材料的滲透性，目前鋰離子電池制造商和電解液供應(yīng)商所采用的評(píng)價(jià)方法是空氣環(huán)境下，在涂布有電極材料的電極片表面滴加碳酸丙烯酯(PC)，記錄電極片吸收PC的時(shí)間。PC只是電解液的一種溶劑，而且并不是所有的電解液中都包含PC，PC的性質(zhì)與電解液本身的性質(zhì)相去甚遠(yuǎn)，相對(duì)于實(shí)際電解液，PC與電極片的界面性質(zhì)、PC在電極材料表面的表面張力都完全不同。因此這種方法及其評(píng)價(jià)結(jié)果不能反應(yīng)電解液與電極材料適配性的真實(shí)情況。高容量體系電解液對(duì)電極片的滲透性的評(píng)價(jià)也可以通過(guò)測(cè)定電解液的表面張力和黏度來(lái)進(jìn)行。但是，因?yàn)殇囯x子電池電解液是非水體系，測(cè)定時(shí)要求環(huán)境水分含量在100ppm以下，加之電解液中的溶劑組分易于揮發(fā)，要求的測(cè)試條件非常嚴(yán)格，操作很復(fù)雜；由于電極片上的電極材料是幾種原料的微小顆粒混合壓制在一起，具有一定的孔隙率，表面張力的測(cè)定非常困難。采用這兩種方法所得到的結(jié)果都沒(méi)有直接反應(yīng)電解液對(duì)電極材料的滲透性，不能直接指導(dǎo)電池的設(shè)計(jì)。因此，開(kāi)發(fā)一種可直接反應(yīng)電解液對(duì)電極材料的滲透能力的測(cè)量裝置對(duì)于電極材料和電解液進(jìn)行科學(xué)篩選和合理搭配意義重大。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可直接反應(yīng)電解液對(duì)電極材料的滲透能力的測(cè)量裝置。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種測(cè)量電解液對(duì)電極材料的滲透能力的裝置，包括帶有凹腔的池體、滴液管和可封蓋在池體上而使凹腔密閉的蓋板；蓋板上設(shè)有供滴液管的出液口伸入凹腔的通孔，滴液管與通孔的孔壁形成緊密接觸；蓋板具有可從蓋板外觀察到凹腔內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。測(cè)定定量電解液在電極材料中的滲透時(shí)間t和滲透面積S，結(jié)合電極材料的壓實(shí)密度/7和厚度/，通過(guò)公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>計(jì)算可得滲透能力值K。F測(cè)量時(shí)，先將涂敷有壓實(shí)密度為/7和厚度為/的電極材料的電極片置于凹腔中，然后將蓋板覆蓋在池體上使凹腔封閉；滴液管的出液口自蓋板上的通孔伸入凹腔，滴液管與該通孔的孔壁之間保持緊密接觸；按照試驗(yàn)要求選擇測(cè)試的環(huán)境，控制凹腔中的濕度；使滴液管中體積為F的電解液泄漏到正極材料上，計(jì)取電解液開(kāi)始泄漏至全部被電極材料吸收(即視覺(jué)觀察電極材料表面的電解液積液全部消失)的時(shí)間計(jì)為滲透時(shí)間"對(duì)于各向同性的電極材料，電解液因滲透在電極材料中而在電極材料表面形成圓形印跡，隨著滲透過(guò)程的進(jìn)行該圓形印跡不斷擴(kuò)大。量取滲透時(shí)間Z內(nèi)電解液因滲透而形成于電極材料上的圓形印跡的半徑，根據(jù)半徑計(jì)算圓形印跡的面積即滲透面積&最后通過(guò)上述公式計(jì)算可得滲透能力值《；對(duì)于不具有各向同性的電極材料，電解液因滲透而形成于電極材料表面的印跡不是圓形，可在厚度均勻的透明紙或其它介質(zhì)上描出滲透時(shí)間^內(nèi)電解液形成于電極材料上的印跡的形狀，用方格法或稱重法求出滲透面積S。滴液管的出液口的內(nèi)徑優(yōu)選為0.01mm-3mm。為了便于測(cè)量滲透時(shí)間Z內(nèi)電解液因滲透而形成圓形印跡的半徑，作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，蓋板上設(shè)置可度量電解液因滲透而形成于電極材料上的圓形印跡的半徑的刻度標(biāo)尺?？潭葮?biāo)尺可以是經(jīng)過(guò)蓋板上通孔孔心的帶刻度的直線；也可以是以蓋板上通孔孔心為圓心的同心圓環(huán)族，同心圓環(huán)族中相鄰的兩個(gè)圓環(huán)之間的間距為1mm-2mm。作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)，滴液管上設(shè)置體積刻度和開(kāi)關(guān)。這樣，測(cè)量時(shí)即可以向滴液管中加入定量體積的電解液，也可以加入電解液后根據(jù)試驗(yàn)需要來(lái)控制電解液泄漏到電極材料上的體積。開(kāi)關(guān)可選用雙通旋塞。蓋板上的可從蓋板外觀察到凹腔內(nèi)部的結(jié)構(gòu)可以是蓋板為透明蓋板；蓋板上的可從蓋板外觀察到凹腔內(nèi)部的結(jié)構(gòu)也可以是蓋板上的設(shè)置可從蓋板外觀察到凹腔內(nèi)部的透明視窗。優(yōu)選的滴液管為注射器。本實(shí)用新型的有益效果是采用本實(shí)用新型測(cè)量電解液對(duì)電極材料的滲透能力，得到的滲透能力《值反映了電極材料的壓實(shí)密度/、電極材料的厚度/對(duì)電解液在電極材料中滲透行為的影響，所用的滲透面積S和滲透時(shí)間f是電解液在電極材料中滲透能力的直接體現(xiàn)，因此所得測(cè)量結(jié)果直接反映了電解液對(duì)電極片的滲透能力，以及電解液和電極材料之間的相互適配性，可作為電池設(shè)計(jì)的參考數(shù)據(jù)，便于對(duì)電極材料和電解液進(jìn)行科學(xué)篩選和合理匹配。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，測(cè)量結(jié)果可用性強(qiáng)。下面通過(guò)具體實(shí)施方式并結(jié)合附圖,對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明圖1是本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式圖1示出了本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式。如圖l所示，該測(cè)量裝置包括敞口的池體l、透明的蓋板2、滴液管3。池體1具有凹腔4，蓋板2可覆蓋在池體1上以將凹腔4封閉，蓋板2和池體1之間采取緊密接觸。蓋板2上設(shè)有通孔，該通孔的徑向尺寸和滴液管3下端的徑向尺寸相適配，使得滴液管3下端插入該通孔后滴液管3下端與該通孔的孔壁之間保持密閉。滴液管3帶有雙通旋塞。蓋板2上設(shè)有刻度標(biāo)尺，該刻度標(biāo)尺為以蓋板2上的通孔為圓心的若干同心圓環(huán)，相鄰兩個(gè)圓環(huán)之間的間距為2mm。工作時(shí)，先將涂布有本公司某型號(hào)正極材料(該材料具有各向同性)的電極片置于凹腔4中，正極材料朝上，正極材料的壓實(shí)密度p和厚度/可通過(guò)測(cè)算得知；然后將蓋板2覆蓋在池體1上使凹腔4封閉；在滴液管3中裝入體積為K的電解液，滴液管3下端從蓋板2上的通孔插入至與正極材料表面接觸，滴液管3下端與該通孔的孔壁之間保持密閉。然后打開(kāi)滴液管3的雙通旋塞，電解液全部泄漏到正極材料上，電解液因滲透在正極材料中而在正極材料表面形成圓形印跡，該圓形印跡的圓心為滴液管3下端與正極材料表面的接觸點(diǎn)，隨著滲透過(guò)程的進(jìn)行該圓形印跡不斷擴(kuò)大。用計(jì)時(shí)器計(jì)取電解液開(kāi)始泄漏至全部被電極片吸收(即視覺(jué)觀察電極材料表面的電解液積液全部消失)的時(shí)間計(jì)為滲透時(shí)間Z，測(cè)定滲透時(shí)間,內(nèi)所形成圓形印跡的半徑，根據(jù)半徑計(jì)算圓形印跡的面積即滲透面積&通過(guò)公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>，計(jì)算得到滲透能力值尺。在測(cè)量過(guò)程中，分別采用防過(guò)充功能電解液A、鋁殼電池常用電解液B和高滲透性電解液C進(jìn)行滲透試驗(yàn)，得到的結(jié)果見(jiàn)表一。表一所示試驗(yàn)結(jié)果顯示，不同電解液所表現(xiàn)出的滲透能力差別較大，該結(jié)果可以為電池中電解液的選擇提供參考。采用本實(shí)用新型測(cè)量裝置也可以在負(fù)極材料壓實(shí)密度、壓實(shí)厚度不同的情況下進(jìn)行滲透試驗(yàn)。測(cè)量、計(jì)算方法與上述過(guò)程相同。采用本實(shí)用新型測(cè)量裝置測(cè)量滲透能力時(shí)，也可以使從蓋板2上的通孔插入的滴液管3下端與正極材料表面保持小于5mm的距離，電解液滴落到正極材料上(該滴電解液體積可知)；電解液因滲透而形成于電極材料表面的圓形印跡持續(xù)擴(kuò)大直至最大，此時(shí)圓形印跡的面積即滲透面積&計(jì)取電解液開(kāi)始與正極材料接觸至形成滲透面積S所用的時(shí)間/，通過(guò)刻度標(biāo)尺讀取滲透面積S的直徑，計(jì)算滲透面積S，通過(guò)公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>,計(jì)算得到滲透能力值《。表一不同電解液相對(duì)同種電極材料的滲透試驗(yàn)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1、一種測(cè)量電解液對(duì)電極材料的滲透能力的裝置，其特征在于包括帶有凹腔的池體、滴液管和可封蓋在所述池體上而使所述凹腔封閉的蓋板；所述蓋板上設(shè)有供所述滴液管的出液口伸入所述凹腔的通孔，所述滴液管與所述通孔的孔壁形成緊密接觸；所述蓋板具有可從所述蓋板外觀察到所述凹腔內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量電解液對(duì)電極材料的滲透能力的裝置，其特征在于所述滴液管的出液口的內(nèi)徑為0.01mm—3mm。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量電解液對(duì)電極材料的滲透能力的裝置，其特征在于所述蓋板上設(shè)有可度量電解液在電極材料上滲透印跡的刻度標(biāo)尺。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)量電解液對(duì)電極材料的滲透能力的裝置，其特征在于所述刻度標(biāo)尺為經(jīng)過(guò)所述通孔孔心的帶刻度的直線。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)量電解液對(duì)電極材料的滲透能力的裝置，其特征在于所述刻度標(biāo)尺為以所述通孔孔心為圓心的同心圓環(huán)族，所述同心圓環(huán)族中相鄰的兩個(gè)圓環(huán)之間的間距為limn-2mm。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)量電解液對(duì)電極材料的滲透能力的裝置，其特征在于所述滴液管設(shè)有體積刻度和開(kāi)關(guān)。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)量電解液對(duì)電極材料的滲透能力的裝置，其特征在于所述蓋板為透明蓋板。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)量電解液對(duì)電極材料的滲透能力的裝置，其特征在于所述滴液管為注射器。專利摘要本實(shí)用新型提供一種測(cè)量電解液對(duì)電極材料的滲透能力的裝置，包括帶有凹腔的池體、滴液管和蓋板；蓋板上設(shè)有供滴液管的出液口伸入凹腔的通孔，滴液管與通孔的孔壁形成緊密接觸；透明蓋板具有可從蓋板外觀察到凹腔內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。采用本實(shí)用新型得到的滲透能力K值反映了電極材料的壓實(shí)密度ρ、電極材料的厚度l對(duì)滲透行為的影響，所用的滲透面積S和滲透時(shí)間t是電解液滲透能力的直接體現(xiàn)，因此所得測(cè)量結(jié)果直接反映了電解液對(duì)電極片的滲透能力。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，測(cè)量結(jié)果可用性強(qiáng)。文檔編號(hào)G01N13/00GK201104263SQ20072012256公開(kāi)日2008年8月20日申請(qǐng)日期2007年8月29日優(yōu)先權(quán)日2007年8月29日發(fā)明者張亞利,輝陳申請(qǐng)人:深圳市比克電池有限公司