專利名稱：電池電化學(xué)測(cè)試方法及裝置的制作方法
電池電化學(xué)測(cè)試方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池電化學(xué)測(cè)試領(lǐng)域，特別是涉及一種成品電池電化學(xué)測(cè)試的電池電化學(xué)測(cè)試方法及裝置。
背景技術(shù)：
鋰離子電池是20世紀(jì)90年代初出現(xiàn)的新型綠色高能可充電電池，具有電壓高、能量密度大、循環(huán)性能好、自放電小、無記憶效應(yīng)、工作溫度范圍寬等眾多優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話、筆記本電腦、電子儀表、電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、武器裝備等電子產(chǎn)品領(lǐng)域。隨著鋰電池的不斷普及，對(duì)于其電化學(xué)性能問題的研究越來越多。在研究鋰電池電化學(xué)性能過程中，發(fā)現(xiàn)鋰電池在放電電流足夠大時(shí)，放電電壓會(huì)出現(xiàn)先迅速降低后上升的現(xiàn)象，若放電電壓降低至鋰電池截止電壓以下，鋰電池停止工作， 造成負(fù)載無法正常啟動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容基于此，有必要提供一種能夠找出鋰電池放電電壓會(huì)出現(xiàn)先迅速降低后上升現(xiàn)象原因的電池電化學(xué)測(cè)試方法。一種電池電化學(xué)測(cè)試方法，用于鋰電池電化學(xué)性能的測(cè)試，包括以下步驟鋰電池置于容器內(nèi)并引出電池正、負(fù)極；向容器內(nèi)添加電解液并引出與電解液相接觸的參比電極；測(cè)試放電過程中正、負(fù)極與比較電極間的電壓變化。在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述測(cè)試放電過程中正、負(fù)極與參比電極間的電壓變化的步驟包括測(cè)試電壓鋰電池隨放電電流的變化情況。此外，還提供了一種電池電化學(xué)測(cè)試裝置。一種電池電化學(xué)測(cè)試裝置，用于鋰電池電化學(xué)性能的測(cè)試，包括參比電極組件；容器，具有貫通的容腔和與所述容腔相通的通道，所述容腔用于收容待檢測(cè)鋰電池，所述通道用于設(shè)置所述參比電極組件、添加并容納電解液；以及正電極組件和負(fù)電極組件，設(shè)置于所述容腔的兩端，用于密封所述容腔并引出待檢測(cè)鋰電池的正、負(fù)極。在優(yōu)選的實(shí)施例中，還包括電池外套，所述電池外套用于套設(shè)待測(cè)鋰電池并安裝于所述容腔；所述電池外套的外徑小于所述容腔的內(nèi)徑并大于待檢測(cè)鋰電池的外徑；所述電池外套開設(shè)有通孔，所述通孔用于與所述通道相通，所述通孔的內(nèi)徑等于所述通道的內(nèi)徑。在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述參比電極組件包括參比電極柱、電解柱和參比電極固定塊，所述參比電極柱和電解柱均為包括帽部和桿部的T型，所述參比電極固定塊的中部開設(shè)沉臺(tái)孔，所述沉臺(tái)孔包括平臺(tái)部，所述參比電極柱安裝于所述沉臺(tái)孔，所述參比電極柱的桿部延伸于所述沉臺(tái)孔之外，帽部承載于所述平臺(tái)部；所述電解柱的帽部頂面與所述參比電極柱的帽部頂面緊貼，桿部向所述通道延伸。在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述通道的入口為通道沉臺(tái)，所述通道沉臺(tái)用于承載所述電解柱，所述電解柱的帽部與所述通道沉臺(tái)之間使用通道密封圈進(jìn)行密封。在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述通道沉臺(tái)還用于安裝電解柱絕緣環(huán)，所述電解柱絕緣環(huán)套設(shè)于所述電解柱的帽部沿周，用于絕緣所述電解柱與所述容器。在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述正電極組件包括正電極柱、正電極固定塊和正電極壓緊條，所述正電極柱為包括帽部和桿部的T型，所述正電極固定塊的中部開設(shè)階梯孔，所述階梯孔包括臺(tái)階部，所述正電極柱安裝于所述階梯孔，所述正電極柱的桿部延伸于所述階梯孔之外，帽部承載于所述臺(tái)階部；所述正電極壓緊條安裝于所述正電極柱的帽部頂面。在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述負(fù)電極組件包括負(fù)電極柱、負(fù)電極固定塊和負(fù)電極壓緊條，所述負(fù)電極柱與所述正電極組件中的正電極柱的結(jié)構(gòu)相同，負(fù)電極固定塊與正電極組件中的正電極固定塊的結(jié)構(gòu)相同，所述負(fù)電極壓緊條與正電極組件中的正電極壓緊條的結(jié)構(gòu)相同。在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述容腔的兩端設(shè)有容腔沉臺(tái)，兩端的容腔沉臺(tái)用于承載正電極柱、負(fù)電極柱和安裝電極絕緣環(huán)，正電極柱和負(fù)電極柱的帽部與兩端的容腔沉臺(tái)之間使用容腔密封圈進(jìn)行密封，電極絕緣環(huán)套設(shè)于正電極柱和負(fù)電極柱的帽部沿周，用于使正電極柱與容器之間、負(fù)電極柱和容器之間保持絕緣。上述電池電化學(xué)測(cè)試方法及裝置，在鋰電池放電過程中，首先檢測(cè)鋰電池正負(fù)電極之間的電壓隨放電電流的變化情況，然后檢測(cè)參比電極同正電極之間、參比電極同負(fù)電極之間電壓的變化情況，將以上電壓變化情況進(jìn)行比較，能夠找出鋰電池放電電壓出現(xiàn)先迅速降低后上升現(xiàn)象的問題是處于鋰電池的正極還是負(fù)極，為找出消除該種現(xiàn)象的方法做準(zhǔn)備。

圖I為較佳實(shí)施例的電池電化學(xué)測(cè)試方法的流程圖；圖2為較佳實(shí)施例的電池電化學(xué)測(cè)試裝置的剖面圖；圖3為圖2中參比電極固定塊的剖面圖；圖4為圖2中容器的剖面圖；圖5為型號(hào)為18650-lAh高功率鋰電池正負(fù)極間的倍率放電曲線；圖6為型號(hào)為18650-lAh高功率鋰電池正極與參比電極間的倍率放電曲線；圖7為型號(hào)為18650-lAh高功率鋰電池負(fù)極與參比電極間的倍率放電曲線。
具體實(shí)施方式為了找出鋰電池在放電電流足夠大時(shí)，放電電壓出現(xiàn)先迅速降低后上升的現(xiàn)象的原因，提供了一種能夠電池電化學(xué)測(cè)試方法及裝置。如圖I所示，較佳實(shí)施例的電池電化學(xué)測(cè)試方法，包括以下步驟步驟S110，鋰電池置于容器內(nèi)并引出電池正、負(fù)極。將鋰電池置入容器中，通過壓緊鋰電池的兩極進(jìn)行固定，將兩個(gè)電極通過良導(dǎo)體引出容器以外，以便于進(jìn)行測(cè)試。步驟S120，向容器內(nèi)添加電解液并引出與電解液相接觸的參比電極。向容器內(nèi)添加電解液并設(shè)置參比電極，參比電極的一端伸入電解液中，另一端引出容器以夕卜。該參比電極具有恒定的電壓，用于作為衡量待檢測(cè)電極的參考電極。密封容器，使鋰電池和電解液處于密封的空間中。步驟S130，測(cè)試放電時(shí)正、負(fù)極與參比電極中任意兩個(gè)間的電壓變化。通過引出的良導(dǎo)體將鋰電池接入負(fù)載，通過儀器測(cè)試正極與負(fù)極之間、正極與參比電極之間、負(fù)極與參比電極之間的電壓隨時(shí)間的變化情況，并進(jìn)行記錄。根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，當(dāng)正極與負(fù)極之間的電壓出現(xiàn)先下降后升高的現(xiàn)象時(shí)，正極與參比電極之間或者負(fù)極與參比電極之間定有一組會(huì)出現(xiàn)電壓線下降后升高的現(xiàn)象。在本實(shí)施例中，步驟S130包括測(cè)試電壓隨鋰電池放電電流的變化情況。通常情況下，在放電電流達(dá)到一定程度時(shí)，正、負(fù)極之間的電壓才會(huì)出現(xiàn)先下降后升高的現(xiàn)象。測(cè)試時(shí)，首先找出正、負(fù)極之間的電壓才會(huì)出現(xiàn)先下降后升高的現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的放電電流，然后再針對(duì)該電流測(cè)試正極與參比電極之間或者負(fù)極與參比電極之間電壓變化情況。上述電池電化學(xué)測(cè)試方法，在鋰電池放電過程中，首先檢測(cè)正負(fù)電極之間的電壓隨放電電流的變化情況，然后檢測(cè)參比電極同正電極之間、參比電極同負(fù)電極之間電壓的變化情況，將以上電壓變化情況進(jìn)行比較，能夠找出鋰電池放電電壓出現(xiàn)先迅速降低后上升現(xiàn)象的問題是處于鋰電池的正極還是負(fù)極。如圖2、圖3和圖4所示，較佳實(shí)施例的電池電化學(xué)測(cè)試裝置，包括容器110、參比電極組件120、正電極組件130和負(fù)電極組件140。容器110具有貫通的容腔112和與所述容腔112相通的通道114，容腔112用于收容待檢測(cè)鋰電池，通道114用于設(shè)置參比電極組件120、添加并容納電解液。正電極組件130和負(fù)電極組件140設(shè)置于容腔112的兩端，用于密封容腔112并引出待檢測(cè)鋰電池的正極和負(fù)極。參比電極組件120、正電極組件130和負(fù)電極組件140通常使用螺栓固定于容器110上。使用該裝置時(shí)，將鋰電池裝入容腔112 內(nèi)，容腔112的兩端使用正電極組件130和負(fù)電極組件140進(jìn)行封裝，并使正電極組件130 和負(fù)電極組件140分別與鋰電池的正極和負(fù)極保持良接觸，以引出鋰電池的正負(fù)極，便于接線。拆下參比電極組件120，向通道添加入適量電解液，將參比電極組件120重新安裝于通道114的入口處并保持密封。添加電解液的量須漫過參比電極組件120的一端，以保證電解反應(yīng)的發(fā)生，為參比電極組件120提供穩(wěn)定的電勢(shì)。上述電池電化學(xué)測(cè)試裝置，在鋰電池放電過程中，首先檢測(cè)正電極組件130和負(fù)電極組件140之間的電壓隨放電電流的變化情況，然后檢測(cè)參比電極組件120同正電極組件130之間、參比電極組件120同負(fù)電極組件140之間電壓隨放電電流的變化情況，將以上電壓變化情況進(jìn)行比較，能夠找出鋰電池放電電壓出現(xiàn)先迅速降低后上升現(xiàn)象的問題是處于鋰電池的正極還是負(fù)極，為找出消除該種現(xiàn)象的方法做準(zhǔn)備。在本實(shí)施例中，電池電化學(xué)測(cè)試裝置還包括電池外套150。電池外套150用于套設(shè)待測(cè)鋰電池并安裝于容腔112。電池外套150的外徑小于容腔112的內(nèi)徑并大于待檢測(cè)鋰電池的外徑。具體在測(cè)試過程中，由于鋰電池的規(guī)格不同，外徑不同，因此需要內(nèi)徑不同的電池外套與鋰電池的規(guī)格對(duì)應(yīng)。若鋰電池的外徑略小于容腔112的內(nèi)徑時(shí)，則便無需使用電池外套。電池外套150開設(shè)有通孔，通孔用于與通道114相通，通孔的內(nèi)徑等于通道114的內(nèi)徑。在本實(shí)施例中，參比電極組件包括參比電極柱122、電解柱124和參比電極固定塊 126。參比電極122、電解柱124和參比電極固定塊126分別采用黃銅、銀和電木為材料。參比電極柱122和電解柱124為T型，包括帽部和桿部。參比電極固定塊126的中部開設(shè)沉臺(tái)孔1261,所述沉臺(tái)孔包括平臺(tái)部1263。參比電極柱122安裝于沉臺(tái)孔1261。參比電極柱 122的桿部延伸于所述沉臺(tái)孔之外，帽部承載于平臺(tái)部1263。電解柱124的帽部頂面與參比電極柱122的帽部頂面緊貼，桿部向通道114延伸。在本實(shí)施例中，通道114的入口為沉臺(tái)1141。沉臺(tái)1141用于承載電解柱124。電解柱124的帽部與沉臺(tái)1141之間使用通道密封圈160進(jìn)行密封，以使電解液處于封閉的空間內(nèi)，避免與外界空氣接觸。在本實(shí)施例中，沉臺(tái)1141還用于安裝電解柱絕緣環(huán)170。電解柱絕緣環(huán)170套設(shè)于所述電解柱124的帽部沿周，用于絕緣電解柱124與容器110。在本實(shí)施例中，正電極組件130包括正電極柱132、正電極固定塊134和正電極壓緊條。正電極柱132為T型，包括帽部和桿部。正電極固定塊134的中部開設(shè)階梯孔，階梯孔包括臺(tái)階部，正電極柱132安裝于階梯孔，正電極柱132的桿部延伸于階梯孔之外，帽部承載于臺(tái)階部。正電極壓緊條136采用黃銅制成，通常使用螺栓安裝于正電極柱132的帽部頂面，以便鋰電池裝入容腔112時(shí)，正電極壓緊條136與鋰電池電極良好接觸。在本實(shí)施例中，負(fù)電極組件140包括負(fù)電極柱142、負(fù)電極固定塊144和負(fù)電極壓緊條146。負(fù)電極柱142與正電極組件130中的正電極柱132的結(jié)構(gòu)相同，負(fù)電極固定塊 144與正電極組件130中的正電極固定塊134的結(jié)構(gòu)相同，負(fù)電極壓緊條146與正電極組件 130中的正電極壓緊條136的結(jié)構(gòu)相同。在本實(shí)施例中，容腔112的兩端設(shè)有容腔沉臺(tái)1121。兩端的容腔沉臺(tái)1121用于承載正電極柱132、負(fù)電極柱142和安裝電極絕緣環(huán)180。正電極柱132和負(fù)電極柱142的帽部與容腔112兩端的容腔沉臺(tái)1121之間使用容腔密封圈190進(jìn)行密封。電極絕緣環(huán)180 套設(shè)于正電極柱132和負(fù)電極柱142的帽部沿周，用于使正電極柱132與容器110之間、負(fù)電極柱142和容器110之間保持絕緣。以下結(jié)合型號(hào)為18650-lAh高功率鋰電池進(jìn)行闡述。如圖4所示，為放電電流分別為10A、20A、30A和40A時(shí)的鋰電池正負(fù)極間的倍率放電曲線。由該曲線可知，在放電電流為40A時(shí)，電壓有先迅速降低再升高的現(xiàn)象。為了分析這種現(xiàn)象的原因，采用本發(fā)明所述的電池電化學(xué)測(cè)試裝置進(jìn)行測(cè)試。將待測(cè)鋰電池置入裝置容腔，裝置組裝就緒后，在正電極組件與負(fù)電極組件之間接入負(fù)載，分別測(cè)試鋰電池放電電流分別為10A、20A、30A和40A時(shí)，正電極組件與參比電極組件之間、負(fù)電極組件與參比電極組件之間的電壓變化情況。如圖5所示，為放電電流分別為10A、20A、30A和40A時(shí)的鋰電池參比電極與正極間的倍率放電曲線。由曲線可知，在放電電流為40A時(shí)，電壓有先迅速降低再升高的現(xiàn)象。如圖6所示，為放電電流分別為10A、20A、30A和40A時(shí)的鋰電池參比電極與負(fù)極間的倍率放電曲線。由曲線可知，在放電電流為40A時(shí)，電壓無先迅速降低再升高的現(xiàn)象。有上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，放電電流為40A時(shí)電壓先下降后升高是由鋰電池正極引起的。得出改結(jié)論后，便可以針對(duì)鋰電池的正極進(jìn)行改善。
以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種電池電化學(xué)測(cè)試方法，用于鋰電池電化學(xué)性能的測(cè)試，其特征在于，包括以下步驟鋰電池置于容器內(nèi)并引出電池正、負(fù)極；向容器內(nèi)添加電解液并引出與電解液相接觸的參比電極；測(cè)試放電時(shí)正、負(fù)極與參比電極中任意兩個(gè)間的電壓變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池電化學(xué)測(cè)試方法，其特征在于，所述測(cè)試放電時(shí)正、負(fù)極與參比電極中任意兩個(gè)間的電壓變化的步驟包括測(cè)試電壓隨鋰電池放電電流的變化情況。
3.一種電池電化學(xué)測(cè)試裝置，用于鋰電池電化學(xué)性能的測(cè)試，其特征在于，包括參比電極組件；容器，具有貫通的容腔和與所述容腔相通的通道，所述容腔用于收容待檢測(cè)鋰電池，所述通道用于設(shè)置所述參比電極組件、添加并容納電解液；以及正電極組件和負(fù)電極組件，設(shè)置于所述容腔的兩端，用于密封所述容腔并引出待檢測(cè)鋰電池的正、負(fù)極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池電化學(xué)測(cè)試裝置，其特征在于，還包括電池外套，所述電池外套用于套設(shè)待測(cè)鋰電池并安裝于所述容腔；所述電池外套的外徑小于所述容腔的內(nèi)徑并大于待檢測(cè)鋰電池的外徑；所述電池外套開設(shè)有通孔，所述通孔用于與所述通道相通，所述通孔的內(nèi)徑等于所述通道的內(nèi)徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電池電化學(xué)測(cè)試裝置，其特征在于，所述參比電極組件包括參比電極柱、電解柱和參比電極固定塊，所述參比電極柱和電解柱均為包括帽部和桿部的T型，所述參比電極固定塊的中部開設(shè)沉臺(tái)孔，所述沉臺(tái)孔包括平臺(tái)部，所述參比電極柱安裝于所述沉臺(tái)孔，所述參比電極柱的桿部延伸于所述沉臺(tái)孔之外，帽部承載于所述平臺(tái)部；所述電解柱的帽部頂面與所述參比電極柱的帽部頂面緊貼，桿部向所述通道延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池電化學(xué)測(cè)試裝置，其特征在于，所述通道的入口為通道沉臺(tái)，所述通道沉臺(tái)用于承載所述電解柱，所述電解柱的帽部與所述通道沉臺(tái)之間使用通道密封圈進(jìn)行密封。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池電化學(xué)測(cè)試裝置，其特征在于，所述通道沉臺(tái)還用于安裝電解柱絕緣環(huán)，所述電解柱絕緣環(huán)套設(shè)于所述電解柱的帽部沿周，用于絕緣所述電解柱與所述容器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池電化學(xué)測(cè)試裝置，其特征在于，所述正電極組件包括正電極柱、正電極固定塊和正電極壓緊條，所述正電極柱為包括帽部和桿部的T型，所述正電極固定塊的中部開設(shè)階梯孔，所述階梯孔包括臺(tái)階部，所述正電極柱安裝于所述階梯孔，所述正電極柱的桿部延伸于所述階梯孔之外，帽部承載于所述臺(tái)階部；所述正電極壓緊條安裝于所述正電極柱的帽部頂面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池電化學(xué)測(cè)試裝置，其特征在于，所述負(fù)電極組件包括負(fù)電極柱、負(fù)電極固定塊和負(fù)電極壓緊條，所述負(fù)電極柱與所述正電極組件中的正電極柱的結(jié)構(gòu)相同，負(fù)電極固定塊與正電極組件中的正電極固定塊的結(jié)構(gòu)相同，所述負(fù)電極壓緊條與正電極組件中的正電極壓緊條的結(jié)構(gòu)相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池電化學(xué)測(cè)試裝置，其特征在于，所述容腔的兩端設(shè)有容腔沉臺(tái)，兩端的容腔沉臺(tái)用于承載正電極柱、負(fù)電極柱和安裝電極絕緣環(huán)，正電極柱和負(fù)電極柱的帽部與兩端的容腔沉臺(tái)之間使用容腔密封圈進(jìn)行密封，電極絕緣環(huán)套設(shè)于正電極柱和負(fù)電極柱的帽部沿周，用于使正電極柱與容器之間、負(fù)電極柱和容器之間保持絕緣。
全文摘要
一種電池電化學(xué)測(cè)試方法，用于鋰電池電化學(xué)性能的測(cè)試，包括以下步驟鋰電池置于容器內(nèi)并引出電池正、負(fù)極；向容器內(nèi)添加電解液并引出與電解液相接觸的參比電極；測(cè)試放電時(shí)正、負(fù)極與參比電極中任意兩個(gè)間的電壓變化。此外，還提供了一種電池電化學(xué)測(cè)試裝置。通過上述電池電化學(xué)測(cè)試方法及裝置，能夠找出鋰電池放電電壓出現(xiàn)先迅速降低后上升現(xiàn)象原因，為找出消除該種現(xiàn)象的方法做準(zhǔn)備。
文檔編號(hào)G01R31/36GK102608539SQ20121005984
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者唐贊謙, 宋祖林, 李文良, 雷瑛 申請(qǐng)人:曙鵬科技(深圳)有限公司