本發(fā)明涉及電化學(xué)檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電化學(xué)測試用鉛蓄電池負極鉛膏電極、專用模具及測試槽。

背景技術(shù)：

鉛蓄電池是目前使用最為廣泛的二次電池，為了滿足使用要求，有較多的鉛蓄電池科研工作者把負極當做研究重點。近些年不斷有報道通過對負極進行改善，能夠大大提高電池的性能，例如鉛炭電池、耐高溫型儲能電池等，除此之外，負極活性物質(zhì)孔結(jié)構(gòu)特征也會給電池性能帶來非常大的變化。

在研究過程中，通常會根據(jù)電池測試結(jié)果來判斷材料或者其它因素對于電池性能的改善，而在實際操作中，經(jīng)常會面臨如下兩個方面的問題，第一，雖然方案設(shè)計初會盡量排除其他因素，選擇單一因素作為研究點，但是實際上電池的裝配過程中，本身就存在眾多的影響因素，特別是極板批量或者是小批量生產(chǎn)過程中，一致性控制較難，往往一致性偏差比單一因素影響要大，導(dǎo)致得出的結(jié)論會誤導(dǎo)研究者；第二，在材料的篩選過程中，按照每一種配方都進行極板生產(chǎn)，工作量較大，測試時間周期較長，最后得到的數(shù)據(jù)也往往沒有規(guī)律可言。

循環(huán)伏安法是一種很實用的電化學(xué)研究方法，可用于電極反應(yīng)的性質(zhì)、機理和電極過程動力學(xué)參數(shù)的研究。也可用于定量確定反應(yīng)物濃度，電極表面吸附物的覆蓋度，電極活性面積以及電極反應(yīng)速率常數(shù)、交換電流密度，反應(yīng)的傳遞系數(shù)等動力學(xué)參數(shù)。針對鉛蓄電池，在實驗前期階段，例如材料的篩選，可以通過電化學(xué)測試得到有效的結(jié)論，進而進行后續(xù)的電池裝配實驗。而電化學(xué)測試只需要制備好工作電極，就可以有針對性的對負極進行研究，工作電極的制備相比電池的制備，影響因素要少，而且都較易控制，因而得出的結(jié)論非常具有參考價值，因此負極工作電極的制備就顯得較為關(guān)鍵。

而工作電極制備的幾個關(guān)鍵因素主要有：1、測試過程中，工作面積的大小會影響電流密度，因而影響后續(xù)測試的準確性，首先要保證每個電極的工作面相同；2、每個工作電極涂的膏量直接影響電極的電容特性，因此要保證每個工作電極所涂上的膏量基本接近；3、在測試過程中負極會遇到析氫，氫氣的析出有可能導(dǎo)致鉛膏的脫落，因此鉛膏和導(dǎo)電體的結(jié)合必須要非常緊密。

電化學(xué)分析測試是電化學(xué)研究過程中必備的手段，在測試過程中涉及3電極工作體系，分別是工作電極、輔助電極以及參比電極。測試過程中，為了盡量避免偶然誤差，輔助電極的面積要大于工作電極的面積，通常要求在10倍以上，參比電極盡量接近工作電極工作面，避免對電極造成屏蔽，以保證電極電勢的正確測量和控制，工作電極除了工作面之外，非工作面要采用絕緣材質(zhì)進行密封處理，除此之外，測試過程中，每次工作電極工作面和輔助電極工作面之間的距離保持一致，工作面基本要求保持對稱，才能保證電極表面各處的電力線均勻分布。

實際測試過程中，會遇到幾個方面的問題，1、工作電極密封不牢靠，導(dǎo)致有非工作面接觸電解液，特別是焊接銅線的焊點位置容易出現(xiàn)微縫隙；2、密封所用的絕緣材料同電解液進行反應(yīng)，特別是整個密封電極完全浸泡在電解液中；3、手工密封的工作電極，很難保證工作電極工作面和輔助電極工作面之間距離一致，工作面保持對稱。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中缺乏合適的電化學(xué)測試用鉛蓄電池負極鉛膏電極的問題，提供了一種電化學(xué)測試用鉛蓄電池負極鉛膏電極及專用模具。

一種電化學(xué)測試用鉛蓄電池負極鉛膏電極，包括鉛柱以及由環(huán)氧樹脂固化形成樹脂塊，所述樹脂塊上具有固定鉛柱的通孔，所述鉛柱的第一端部插入通孔內(nèi)且側(cè)面被樹脂塊密封包裹，第二端部凸設(shè)于樹脂塊外，所述通孔包括緊靠所述第一端部的留空段，所述留空段內(nèi)填充有鉛膏。

優(yōu)選的，所述鉛膏填滿留空段，與樹脂塊表面齊平。

更優(yōu)選的，所述鉛柱直徑為5～10mm，高度為30～50mm，鉛膏的填充高度為1～2mm。

優(yōu)選的，所述樹脂塊為圓柱形，通孔位于樹脂塊的中心。

本發(fā)明還提供了一種用于制備所述電化學(xué)測試用鉛蓄電池負極鉛膏電極的專用模具，包括用于澆鑄形成樹脂塊的筒體，所述筒體的底部設(shè)有密封蓋板，頂部設(shè)有定位鉛柱的頂板，所述頂板的中心設(shè)有與鉛柱配合的定位孔，所述頂板與筒體的內(nèi)腔邊沿之間具有供注入環(huán)氧樹脂的間隙。使用專用模具來制備電極，有利于保證所制備的電極的工作面積一致，且通過頂板的定位，鉛柱位置確定，且不容易傾斜導(dǎo)致工作面積發(fā)生偏差。

優(yōu)選的，所述筒體的頂端端面具有與頂板端部配合的缺口，所述頂板與筒體的頂端端面齊平。

優(yōu)選的，所述頂板兩側(cè)與筒體的內(nèi)腔邊沿均具有間隙。

優(yōu)選的，所述密封蓋板設(shè)有與鉛柱底端配合的定位槽。通過與鉛柱底端配合的定位槽以及頂板的定位孔的兩重定位，確保鉛柱位置不偏移，且不傾斜，保證了工作面積的一致。

本發(fā)明還提供了一種工作電極側(cè)放的測試槽，解決現(xiàn)有技術(shù)中電極制備問題所帶來的實驗誤差。

一種工作電極側(cè)放的測試槽，所述工作電極為所述的電化學(xué)測試用鉛蓄電池負極鉛膏電極，所述測試槽包括槽體，所述槽體的側(cè)面設(shè)有連接管，所述連接管內(nèi)設(shè)有與樹脂塊配合的套筒，所述套筒靠近槽體一端封閉，另一端設(shè)有與連接管口部配合的折邊；所述連接管上設(shè)有與其螺紋配合的鎖緊蓋，鎖緊蓋與套筒之間設(shè)有螺母，一穿過鎖緊蓋的中空螺桿與螺母配合，抵緊樹脂塊的一個端面，樹脂塊的另一端面與套筒的封閉端密封配合，套筒的封閉端設(shè)有與所述鉛膏位置對應(yīng)的進液孔。

優(yōu)選的，所述折邊與連接管之間設(shè)有密封圈。

優(yōu)選的，所述鎖緊蓋的側(cè)面設(shè)有防滑紋。

優(yōu)選的，所述槽體上設(shè)有密封蓋，所述密封蓋上設(shè)有用于插設(shè)電極和傳感器的固定孔。

優(yōu)選的，所述密封蓋上設(shè)有與槽體口部配合的內(nèi)塞。

本發(fā)明電化學(xué)測試用鉛蓄電池負極鉛膏電極結(jié)構(gòu)簡單，加工制備過程配合專用模具保證每一個工作電極的工作面積一致，膏量一致，鉛膏與鉛柱緊密結(jié)合。采用電化學(xué)方法，可以對鉛膏配方進行定性和定量的基礎(chǔ)研究，方便快捷，指導(dǎo)鉛蓄電池生產(chǎn)。

本發(fā)明測試槽通過將待檢測的工作電極插入槽體側(cè)面的連接管中的套筒內(nèi)，使工作電極的鉛膏通過套筒上的進液孔與槽體內(nèi)的電解液接觸，然后工作電極的另一端的樹脂塊受擠壓使樹脂塊具有鉛膏一側(cè)與套筒保持密封，避免電解液從連接管中漏出，從而使工作電極只鉛膏與電解液接觸，樹脂塊本身不接觸電解液，也使得工作電極的鉛柱引出銅線端焊點不需要進行密封。

附圖說明

圖1為本發(fā)明電化學(xué)測試用鉛蓄電池負極鉛膏電極的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明電化學(xué)測試用鉛蓄電池負極鉛膏電極的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明專用模具的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明專用模具的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明測試槽的爆炸圖。

圖6為本發(fā)明測試槽的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明測試槽與工作電極組裝后的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為圖7中a局部放大圖。

具體實施方式

如圖1和2所示，一種電化學(xué)測試用鉛蓄電池的工作電極1(即電化學(xué)測試用鉛蓄電池負極鉛膏電極)，包括鉛柱11以及由環(huán)氧樹脂固化形成的樹脂塊12，樹脂塊12上具有固定鉛柱11的通孔13，樹脂塊12為圓柱形，通孔13位于樹脂塊12的中心。鉛柱11的第一端部插入通孔13內(nèi)且側(cè)面被樹脂塊12密封包裹，第二端部凸設(shè)于樹脂塊12之外，通孔13包括緊靠鉛柱11第一端部的留空段14，留空段14內(nèi)填充有鉛膏15。鉛膏5填滿留空段14，與樹脂塊12表面齊平。鉛柱11的直徑為5～10mm，高度為30～50mm，鉛膏15的填充高度為1～2mm。

如圖3和4所示，一種用于制備如圖1和2所示工作電極1的專用模具3，包括用于澆鑄形成樹脂塊12的筒體31，筒體31的底部設(shè)有密封蓋板32，密封蓋板32設(shè)有與鉛柱11底端配合的定位槽37；頂部設(shè)有定位鉛柱11的頂板33，筒體31的頂端端面具有與頂板33端部配合的缺口36，頂板33與筒體31的頂端端面齊平，頂板33的中心設(shè)有與鉛柱11配合的定位孔34，頂板33與筒體31的內(nèi)腔邊沿之間具有供注入環(huán)氧樹脂的間隙35，頂板33兩側(cè)與筒體31的內(nèi)腔邊沿均具有間隙35。通過與鉛柱11底端配合的定位槽37以及頂板33的定位孔34的兩重定位，確保鉛柱11位置不偏移，且不傾斜，保證了工作面積的一致。

具體制備工作電極1時，先將電解鉛熔化后，澆注成鉛柱，然后將鉛柱11的一端插入專用模具的筒體31內(nèi)，鉛柱底端插入與筒體31底部密封配合的密封蓋板32正中間的定位槽37內(nèi)，鉛柱頂端與頂板33中心位置處的定位孔34配合，然后將一定量的環(huán)氧樹脂從頂板33與筒體31的內(nèi)腔邊沿之間的間隙35澆注到筒體31內(nèi)腔中，待環(huán)氧樹脂硬化后成為密封鉛柱的樹脂塊，取出鉛柱與樹脂塊的結(jié)合體(半成品工作電極)，然后在車床上進行精加工，首先將蓋面(澆注時的底面)車平，平整后進行鉆孔，鉆孔前利用上述專用模具對鉆刀的位置進行定位，讓鉆刀的中心位置同頂板33上定位孔34的中心位置重合，確認無誤后開始對半成品工作電極進行鉆孔，調(diào)整車床的參數(shù)，控制鉆頭鉆入深度為1～2mm，鉆孔形成留空段14，再將和制好的鉛膏涂在留空段14內(nèi)，進行固化后獲得如圖1和2所示的工作電極1。檢測前，在鉛柱11設(shè)于樹脂塊12外的一端焊接銅線，進行檢測。

如圖5和6所示，一種檢測時將工作電極1側(cè)放的測試槽2，包括槽體21，槽體21的側(cè)面設(shè)有連接管22，槽體21豎直放置時連接管22處于水平位置。連接管22內(nèi)設(shè)有套筒23，套筒23靠近槽體21一端封閉，中間設(shè)有進液孔231，另一端設(shè)有與連接管22口部配合的折邊232。折邊232與連接管22之間設(shè)有密封圈26。

連接管22外側(cè)壁具有外螺紋，鎖緊蓋24內(nèi)側(cè)壁具有內(nèi)螺紋，鎖緊蓋24與連接管22螺紋配合旋緊，鎖緊蓋24的側(cè)面設(shè)有防滑紋。鎖緊蓋24與套筒23之間設(shè)有螺母25。鎖緊蓋24上具有通孔241，中空螺桿27穿過鎖緊蓋24的通孔241與螺母25配合。槽體21上設(shè)有密封蓋28，密封蓋28上設(shè)有用于插設(shè)電極和傳感器的固定孔281。密封蓋28上還設(shè)有與槽體21口部配合的內(nèi)塞282。

如圖7和8所示，將工作電極1與測試槽2組裝在一起，工作電極1插入套筒23內(nèi)，樹脂塊12一端抵住套筒23與套筒23的封閉端密封配合，工作電極1的鉛膏15正對進液孔231，使得電解液能夠與鉛膏15接觸。中空螺桿27穿過鎖緊蓋24上通孔241的一端插入套筒23內(nèi)抵緊樹脂塊12，使樹脂塊12與套筒23的封閉端具有良好的密封效果，由于中空螺桿27與螺母25配合，可以通過將中空螺桿27向槽體21一側(cè)旋緊來使樹脂塊12與套筒23的封閉端密封效果更好。鉛柱11凸設(shè)于樹脂塊12之外的第二端部穿入中空螺桿27中間的通孔271中，鉛柱11的這一端用于焊接檢測用的銅線。

檢測時，輔助電極和參比電極從密封蓋28的固定孔281中放入電解液中固定，保證每次測試過程中，輔助電極和參比電極位置不變，工作電極1從側(cè)面連接管22放入測試體系電解液中。