專利名稱：一種二次電池電化學性能測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種二次電池電化學性能測試裝置。
技術(shù)背景隨著便攜式用電器及電動工具的廣泛應用，帶動了二次電池產(chǎn)業(yè)的發(fā) 展。循環(huán)伏安法，作為研究電極或電池的一種重要方法，逐漸為廣大科技人 員所推崇。循環(huán)伏安法的測試中廣泛采用了三電極測試裝置，例如敞口式三 電極測試體系、密封型三電極測試體系。目前使用的密封型三電極測試體系中，包括電池池體、參比電極、參比 電極導體、參比鋰片、工作電極、工作電極導體、模擬電池電極組和輔助電 極導體，參比電極導體、工作電極導體和輔助電極導體分別嵌套在參比電極、 工作電極和電池池體內(nèi)，模擬電池電極組和參比鋰片置于電池池體中，參比 電極和工作電極插入到電池池體中，從參比電極導體、工作電極導體和輔助 電極導體引出來三個接線端形成三電極體系?，F(xiàn)有的三電極測試裝置均是將 工作電極和參比電極插入電池池體后，使工作電極導體和參比電極導體直接 與正極片、參比鋰片接觸導通，從而進行三電極循環(huán)伏安測試。采用這種三 電極體系的主要缺點在于，當工作電極和參比電極的插入深度是固定值時， 若實驗中采用的正極片、隔膜、輔助電極、參比電極厚度發(fā)生變化，則不能 保證工作電極和參比電極與正極片、參比鋰片之間實現(xiàn)有效的接觸導通，影 響測試結(jié)果的準確度；在每次實驗操作時，工作電極、隔膜、輔助電極間壓 緊程度可能不同，導致電池內(nèi)阻發(fā)生變化，測試結(jié)果重現(xiàn)性較差。實用新型內(nèi)容為解決上述測試結(jié)果的準確度不高、重現(xiàn)性較差的問題，本實用新型的 目的是提供一種二次電池電化學性能測試裝置，它能提高測試結(jié)果的準確度 和重現(xiàn)性。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種二次電池電化學性能測試裝置， 該測試裝置包括絕緣桶、參比電極、參比電極導體、參比鋰片、工作電極、 工作電極導體、模擬電池電極組和輔助電極導體，所述參比電極導體和工作 電極導體分別貫穿參比電極和工作電極并分別延伸超過參比電極和工作電 極的兩端，所述絕緣桶壁開有缺口，所述參比電極的一端插入到所述絕緣桶 的缺口中，所述工作電極的一端插入到所述絕緣桶的桶口中，所述參比鋰片 位于所述缺口內(nèi)，所述輔助電極導體貫穿絕緣桶壁并延伸到絕緣桶外部，所 述模擬電池電極組位于絕緣桶內(nèi)并且一面與輔助電極導體位于絕緣桶的一 端電接觸，其中，該測試裝置還包括第一彈性導電件和第二彈性導電件，該 第一彈性導電件位于所述參比鋰片與所述參比電極導體延伸到所述缺口中 的一端之間，該第二彈性導電件位于所述模擬電池電極組的另一面與所述工 作電極導體延伸到所述桶口中的一端之間。本實用新型提供的二次電池電化學性能測試裝置，在進行循環(huán)伏安法測 試時從工作電極導體、輔助電極導體和參比電極導體引出導線從而形成三電 極體系。當工作電極與參比電極的插入深度為固定值時，由于彈性導電件的 彈性伸縮的特性，均能保證在任何情況下，貫穿工作電極的工作電極導體與 模擬電池電極組的一面(正極片)、貫穿參比電極的參比電極導體與參比鋰 片之間的有效接觸導通，同時，也保證了平行實驗時電池內(nèi)阻的一致性，從 而提高了測試結(jié)果的準確度和重現(xiàn)性。


圖1為本實用新型提供的二次電池電化學性能測試裝置的剖面圖；圖2為本實用新型提供的二次電池電化學性能測試裝置的另一狀態(tài)下的 剖面圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。如圖1圖2所示，該測試裝置包括絕緣桶6、參比電極1、參比電極導 體2、參比鋰片7、工作電極ll、工作電極導體IO、模擬電池電極組和輔助 電極導體17，所述參比電極導體2和工作電極導體10分別貫穿參比電極1 和工作電極11并分別延伸超過參比電極1和工作電極11的兩端，所述絕緣 桶6壁開有缺口 ，所述參比電極1的一端插入到所述絕緣桶6的缺口中，所 述工作電極11的一端插入到所述絕緣桶6的桶口中，所述參比鋰片7位于 所述缺口內(nèi)，所述輔助電極導體17貫穿絕緣桶6壁并延伸到絕緣桶6外部， 所述模擬電池電極組位于絕緣桶6內(nèi)并且一面與輔助電極導體17位于絕緣 桶6的一端電接觸，其特征在于，該測試裝置還包括第一彈性導電件3和第 二彈性導電件12，該第一彈性導電件3位于所述參比鋰片7與所述參比電極 導體2延伸到所述缺口中的一端之間，該第二彈性導電件12位于所述模擬 電池電極組的另一面與所述工作電極導體10延伸到所述桶口 6中的一端之 間。所述第一彈性導電件3和第二彈性導電件12為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的 具有導電功能的彈性元件，例如簧片，彈簧等，優(yōu)選為不銹鋼材料的彈簧。所述參比電極1、工作電極11可以由彼此順次固定連接的、直徑依次遞 減的、兩個或三個同軸柱體構(gòu)成，其縱剖面近似為T型，直徑較小的一端用 于插入到缺口或桶口中，直徑較大的一端用于將參比電極1、工作電極11 分別固定在絕緣桶6的桶壁外側(cè)。所述參比電極1、工作電極11與絕緣桶6 的桶壁外側(cè)之間的固定所述參比電極1和工作電極11材料為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的絕緣材料， 如橡膠、聚丙烯等，優(yōu)選為聚四氟乙烯。所述絕緣桶6材料為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的絕緣材料，優(yōu)選為聚四氟乙烯。當所述參比電極l、工作電極ll由三個同軸柱體構(gòu)成時，如圖l、 2所 示，所述缺口由口徑不同的兩部分組成，靠近所述絕緣桶6外壁的一部分的 口徑大于靠近絕緣桶6內(nèi)壁的另一部分的口徑。所述絕緣桶6的桶口也由口 徑不同的兩部分組成，靠近所述絕緣桶6外壁的一部分的口徑大于靠近絕緣 桶6內(nèi)部的另一部分的口徑。所述缺口和絕緣桶6桶口 口徑不同的兩部分的交接面與參比電極1和工 作電極11之間分別還設(shè)置有密封圈5和8，這樣，所述參比電極1與缺口在 配合時之間裝有密封圈5，工作電極11與絕緣桶6在配合時之間裝有密封圈 8，從而達到絕緣桶6內(nèi)部密封的目的。所述密封圈5、 8為分別與缺口和絕 緣桶6桶口 口徑相配合的環(huán)狀物。所述絕緣桶6的側(cè)壁還有進出氣孔和與之配合的氣孔塞15，氣孔連通所 述絕緣桶6內(nèi)側(cè)和外側(cè)。設(shè)置進出氣孔及氣孔塞15可以調(diào)節(jié)絕緣桶6內(nèi)側(cè) 的氣壓。所述輔助電極導體17貫穿絕緣桶6壁并延伸到絕緣桶6外部，所述參 比電極導體2和工作電極導體IO分別貫穿參比電極1和工作電極11并分別 延伸超過參比電極1和工作電極11的兩端，其向外延伸的部分作為接線柱。 所述參比電極導體2、工作電極導體IO和輔助電極導體17為本領(lǐng)域技術(shù)人 員公知的導體材料，例如鎳、不銹鋼等，優(yōu)選為不銹鋼材料。所述模擬電池電極組包括正極片13、隔膜14和輔助片16，隔膜14被 壓于正極片13和輔助片16之間，所述正極片13連接所述第二彈性導電件 12，所述輔助片16與所述輔助電極導體17接觸。所述正極片13為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，不同類型的二次電池用到正 極片13的材料也不同，例如堿性二次電池中的鎳鎘電池的正極片13主要是 含鎳的化合物，鋰離子二次電池的正極片13材料主要是含鋰的化合物。根 據(jù)要被測試的不同類型的模擬電池選擇不同的正極片13。所述輔助片16為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，根據(jù)要被測試的不同類型的 模擬電池選擇不同的輔助片16，例如鎳鎘電池的輔助片16材料主要是鎘化 合物，鋰離子二次電池的輔助片16為鋰金屬片。所述隔膜14為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的能透氣、透水的絕緣材料所制， 例如聚丙烯、聚乙烯等，優(yōu)選為聚丙烯制成的薄膜，將隔膜14夾在所述正 極片13和輔助片16之間，實現(xiàn)正極片13和輔助片16的非電接觸但之間能 氣、液流通。為防止第二彈性導電件12與正極片13直接作用從而影響測試結(jié)果的準 確度，該裝置還包括鎳片，位于所述第二彈性導電件12與所述模擬電池電 極組之間，鎳片的兩面分別與模擬電池電極組的一面(正極片13)和第二彈 性導電件12的一端電接觸。本裝置的裝配方式如圖2所示，將工作電極導體10、參比電極導體2 和輔助電極導體17分別固定在工作電極11、參比電極1和絕緣桶6上，在 所述缺口內(nèi)依次放入?yún)⒈蠕嚻?、第一彈性導電件3后，插入?yún)⒈入姌Ol并 穿過密封圈5，用固定螺釘4將參比電極1固定在所述絕緣桶6外側(cè)，第一 彈性導電件3被壓在參比鋰片7和參比電極導體2之間。在所述絕緣桶6內(nèi) 放入所述模擬電池電極組，所述模擬電池電極組中的輔助片16與所述輔助 電極導體17緊密接觸。在測試時，向絕緣桶6內(nèi)加入電解液，再放入所述 鎳片和第二彈性導電件12，插入工作電極11并穿過密封圈8，用固定螺釘9 將工作電極11固定在所述絕緣桶6外側(cè)，第二彈性導電件12被壓在所述模 擬電池電極組中的正極片13和工作電極導體IO之間。下面來說明本實用新型所提供的二次電池電化學性能測試裝置的性能。 其中該二次電池電化學性能測試裝置中的模擬電池電極組的制作過程為使用N-甲基-2吡咯垸酮(NMP)將90重量％的LiCo02、 6重量％的聚 偏氟乙烯(PVDF)和4重量％的乙炔黑混合均勻得到正極漿料，于14(TC干 燥后研磨過篩，制得正極料粉末，取上述粉末0.1g，加鎳網(wǎng)后，在壓片機上 壓成lmm厚的片，即制作得到LiCo02正極片13;輔助片16為鋰金屬片， 隔膜為聚丙烯制成的薄膜。根據(jù)上面描述的裝配過程裝配好該二次電池電化學性能測試裝置，向絕 緣桶6中加入的電解液為鋰離子電池有機電解液(EC:DEC=1:1 (體積比)， LiPF6lM)。然后利用CHI660電化學工作站對參比電極導體2、工作電極導 體IO和輔助電極導體17這三電極體系進行循環(huán)伏安法測試，設(shè)置起始電壓 3.25V、低電壓3V、高電壓5.5V、掃描速率0.1mV/s、循環(huán)10周。經(jīng)過測試后，發(fā)現(xiàn)三電極體系在IO個循環(huán)中，均是在4.5V左右出現(xiàn)氧 化峰拐點，在3.9V附近出現(xiàn)還原峰拐點。從實驗結(jié)果上看，實驗的結(jié)果出 現(xiàn)了令人比較滿意的曲線。三電極體系在4.5V和3.9V的氧化還原對在每次 循環(huán)中都出現(xiàn)，這說明Li+脫出和嵌入鈷酸鋰的氧化還原過程，此峰對的電 壓位置與文獻報道的基本相符。三電極體系在各個循環(huán)中氧化還原峰對的位 置基本一致，沒有發(fā)生波動，說明本實用新型的三電極測試體系準確度高、 重復性好。
權(quán)利要求1、一種二次電池電化學性能測試裝置，該測試裝置包括絕緣桶(6)、參比電極(1)、參比電極導體(2)、參比鋰片(7)、工作電極(11)、工作電極導體(10)、模擬電池電極組和輔助電極導體(17)，所述參比電極導體(2)和工作電極導體(10)分別貫穿參比電極(1)和工作電極(11)并分別延伸超過參比電極(1)和工作電極(11)的兩端，所述絕緣桶(6)壁開有缺口，所述參比電極(1)的一端插入到所述絕緣桶(6)的缺口中，所述工作電極(11)的一端插入到所述絕緣桶(6)的桶口中，所述參比鋰片(7)位于所述缺口內(nèi)，所述輔助電極導體(17)貫穿絕緣桶(6)壁并延伸到絕緣桶(6)外部，所述模擬電池電極組位于絕緣桶(6)內(nèi)并且一面與輔助電極導體(17)位于絕緣桶(6)的一端電接觸，其特征在于，該測試裝置還包括第一彈性導電件(3)和第二彈性導電件(12)，該第一彈性導電件(3)位于所述參比鋰片(7)與所述參比電極導體(2)延伸到所述缺口中的一端之間，該第二彈性導電件(12)位于所述模擬電池電極組的另一面與所述工作電極導體(10)延伸到所述桶口(6)中的一端之間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的二次電池電化學性能測試裝置，其特征在于， 所述模擬電池電極組包括正極片(13)、隔膜(14)和輔助片(16)，隔膜(14) 被壓于正極片(13)和輔助片(16)之間，所述正極片(13)與所述第二彈 性導電件(12)電接觸，所述輔助片(16)與所述輔助電極導體(17)電接 觸。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的二次電池電化學性能測試裝置，其特征在于， 所述第一彈性導電件(3)和第二彈性導電件(12)為彈簧。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池電化學性能測試裝置，其特征在于，所述缺口由口徑不同的兩部分組成，靠近所述絕緣桶(6)外壁的一部分的口徑大于靠近絕緣桶(6)內(nèi)壁的另一部分的口徑。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的二次電池電化學性能測試裝置，其特征在于， 所述缺口口徑不同的兩部分的交接面與參比電極(1)之間還設(shè)置有密封圈(5) 。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的二次電池電化學性能測試裝置，其特征在于， 所述絕緣桶(6)的桶口由口徑不同的兩部分組成，靠近所述絕緣桶(6)外 壁的一部分的口徑大于靠近絕緣桶(6)內(nèi)部的另一部分的口徑。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的二次電池電化學性能測試裝置，其特征在于， 所述絕緣桶(6) 口徑不同的兩部分的交接面與工作電極(11)之間還設(shè)置 有密封圈(8)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池電化學性能測試裝置，其特征在于， 所述絕緣桶(6)的側(cè)壁還有進出氣孔和與該進出氣孔配合的氣孔塞(15)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的二次電池電化學性能測試裝置，其特征在于， 所述工作電極(11)的一端為與所述絕緣桶(6)桶口配合的柱體，另一端 固定在絕緣桶(6)的外壁。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池電化學性能測試裝置，其特征在于， 所述參比電極(1)的一端為與所述缺口配合的柱體，另一端固定在絕緣桶(6) 的外壁。
11、根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池電化學性能測試裝置，其特征在于，該裝置還包括鎳片，位于所述第二彈性導電件(12)與所述模擬電池電極組 之間，該鎳片的兩面分別與模擬電池電極組的一面和第二彈性導電件(12) 的一端電接觸。
專利摘要一種二次電池電化學性能測試裝置，該測試裝置包括絕緣桶、參比電極、參比鋰片、工作電極、模擬電池電極組和輔助電極導體，所述絕緣桶壁開有缺口，所述參比電極的一端插入到所述絕緣桶的缺口中，所述工作電極的一端插入到所述絕緣桶的桶口中，所述參比鋰片位于所述缺口內(nèi)，所述輔助電極導體貫穿絕緣桶壁并延伸到絕緣桶外部，所述模擬電池電極組位于絕緣桶內(nèi)并且一面與輔助電極位于絕緣桶的一端電接觸，其特征在于，該測試裝置還包括第一彈性導電件和第二彈性導電件，該第一彈性導電件位于參比鋰片與參比電極之間，該第二彈性導電件位于模擬電池電極組的另一面與工作電極之間。本裝置能提高測試結(jié)果的準確度和重現(xiàn)性。
文檔編號G01R31/36GK201110889SQ20072017765
公開日2008年9月3日 申請日期2007年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月29日
發(fā)明者先雪峰, 劉會權(quán), 哲 呂 申請人:比亞迪股份有限公司