CN101576607B - 镍氢电池隔膜湿电阻检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池隔膜湿电阻检测方法和装置。主要技术特征是：模拟电池隔膜材料处于电池结构中在挤压受力状态下，近似电池结构中的极板面积尺寸的多孔型电极对相同面积的隔膜样品施加一定的压力，并浸入电解液中进行电池隔膜湿电阻的检测方法。检测装置由下电极支承体、导流浅沟槽、多孔下电极板、多孔上电极板、导流浅沟槽、上电极支承体、施压砝码和汽缸构成夹持样品隔膜的检测平台。在下电极支承体上设有环型储液槽，由此处注入电解液，浸湿隔膜进行湿电阻测量。这种检测方法和装置操作简单方便，能够准确快速反映电池隔膜的质量，有利于质量控制。

Description

镍氢电池隔膜湿电阻检测方法和装置

技术领域

镍氢电池隔膜湿电阻检测方法和装置是化学电源、电池技术领域涉及到的工业生产蓄电池质量控制的检测技术。

背景技术

隔膜材料是组成镍氢电池的重要结构材料。隔膜必须具有很高的化学稳定性和吸收保持电解液的良好能力。具有适宜卷绕组装加工的机械性能。隔膜既是电子的绝缘体，又要必备优良的离子导电性，因此隔膜材料在电解液中的湿电阻值不能高，否则会增大电池内阻，增加电池内耗使电池不能释放大电流。因此通过隔膜湿电阻的检测优选隔膜材料，是电池生产的需要。已有的电池隔膜检测方法【1】【2】是选取很小面积的隔膜作样品，检测的局限性、离散性大。被测隔膜在仪器中夹持的方式和受力状态与电池结构中隔膜的使用状态差异很大，不能反映电池隔膜使用效果。而且检测中样品夹持稳定性差，操作难度大检测效率低。

发明内容

本发明的目的就是为了提高镍氢电池隔膜质量检测水平，有利于高品质隔膜的研究而设计的一种操作方便完全模拟隔膜在电池结构中的尺寸和受挤压力状态下的一种镍氢电池隔膜湿电阻检测方法和设备，这种方法既适用于镍氢电池隔膜湿电阻的检测也可用于其它品种电池的微孔隔膜的检测。

本发明的基本测试方法是将镍氢电池隔膜样品置于多孔(两维或三维空间结构)的电极上下极板之间，用砝码与汽缸在上电极上施加一个合适的压力给被检测隔膜样品，并引导电解液穿过电极的多孔结构，浸湿电池隔膜样品，然后再通过精密毫欧电阻表读取数据。实现上述检测方法的装置自下而上依次包括下电极支承体、导流浅沟槽、多孔下电极板、多孔上电极板、导流浅沟槽、上电极支承体、施重砝码和汽缸、电解液储瓶、注液阀、密封罩。

1.上述镍氢电池隔膜湿电阻检测装置的多孔上电极板和多孔下电极板的设计是采取模拟圆柱型卷绕的镍氢电池或方型叠层电池的正极极板和负极极板展开的平面结构，按照相似形状面积的比例尺寸来设计构型和尺寸大小。再选用金属泡沫镍辊压的片材裁剪制作成三维网状多孔电极并焊接出引线以便连接测试电路。下电极板尺寸要略大于上电极板。上述的多孔电极板分别镶崁在上下电极支承体的有浅沟槽端面上。

2.上述镍氢电池隔膜湿电阻检测装置的下电极支承体(图1)由耐腐蚀绝缘材料制成，它是由环型槽和下电极支承凸台构成。中心部位支承凸台的上端面尺寸与下电极尺寸相当并刻有交叉分布可供电解液流动的浅沟槽，浅沟槽深1.5毫米、宽1.5毫米为V型，在有槽平面镶崁多孔下电极极板并将电极导线引出。外围环型槽结构宽度约为12毫米、深度约为20毫米用来加注电解液，检测时使液面淹没中心部位支承平台为上下多孔电极提供电解液。这一整体型下电极支承体就是检测装置的平台底座。

3.上述镍氢电池隔膜湿电阻检测装置的上电极支承体(图1)由耐腐蚀绝缘材料制成，依据上电极的平面尺寸，构成上电极支承体的下端面，并刻有交叉分布可供电解液流动的浅沟槽，浅沟槽为V型槽深1.5毫米、宽1.5毫米。在这个有槽平面镶崁多孔上电极极板，并将电极导线引出，上电极板支承体的厚度为20-30毫米。支承体上端面设有与砝码和汽缸联接的螺孔等。

4.上述镍氢电池隔膜湿电阻检测装置的加力配重砝码由金属材料制成，可压夹在上下电极间的电池隔膜样品。使极板与样品保持紧密可靠的夹持接触。

加力汽缸为微型小行程汽缸，可通过调压阀调节压力，可提升上电极便于夹装和更换被测样品。砝码和汽缸加压达到挤压电池隔膜的效果。

5.上述镍氢电池隔膜湿电阻检测装置配有外罩和电解液储液瓶及阀门管路，阀门管路可向夹持电池隔膜样品的下电极支承体环型槽内加注电解液(电解液为标准浓度KOH溶液)，液面要达到夹持状态时上电极V型浅沟槽高度，通过孔隙管路浸没湿透隔膜样品供湿电阻检测。外罩用玻璃或金属板制成，也可充恒温干燥气体满足测试环境要求。

6.上下电极的引出导线穿过绝缘体与四线端子精密毫欧电阻表连接，组成镍氢电池隔膜湿电阻检测系统。

镍氢电池隔膜湿电阻检测方法的步骤如下

1.依据下电极极板尺寸面积裁剪待测隔膜样品。

样品尺寸略大于下电极尺寸，长宽各方向多出5毫米的边沿。

2.闭合上下多孔电极板，使上下电极接触同时注入电解液，使装置的上下电极体内充满电解液。开启毫欧电阻计读取空白背景电阻值(稳定后读取数值)。

3.提升上电极，放入待测电池隔膜样品。闭合电极使样品夹持好，并调节施加适当压力(固定压力值)，关闭隔离罩。

4.打开电解液储液瓶的加注阀，向下支承台环型槽加注电解液。

5.电解液液面控制在没过上电极极板绝缘体浅沟槽位置，使电池隔膜样品得到充分的润湿渗透。

6.加电解液5分钟后即可读取毫欧计电阻值，既测量结果的数值。

7.(测量结果的数值-背景电阻值)x(测试面积)＝隔膜湿电阻值

注：测试面积＝上电极极板面积

本发明的技术效果

1.本发明依据模拟电池结构方式设计出检测镍氢电池隔膜湿电阻的方法和装置。

隔膜样品尺寸近似电池电极尺寸，检测取样的代表性、可靠性、准确性得到提高。

2.检测技术简单方便，隔膜样品的检测状态近似模拟真实使用状态。

3.被测隔膜样品可提前放置在器皿中用电解液浸湿备用，提高检测速率。

附图说明

下面通过实施例及附图对本发明所述的一种镍氢电池隔膜湿电阻检测方法和装置详细说明。附图中：

图1是本发明所述一种镍氢电池隔膜湿电阻检测装置的装配示意图，清楚显示了该装置的构造和装配次序。

图2是本发明所述一种镍氢电池隔膜湿电阻检测方法和装置使用状态示意图，并对下电极支承体作了剖视。

说明书附图标记

1.多孔上电极板    2.上电极支承体   3.支承体端面V型浅沟槽

4.多孔下电极板    5.支承体端面V型浅沟槽      6.下电极支承体中心凸台

7.下电极支承体    8.环型储液槽     9.砝码    10.加压汽缸

11.上电极导线     12.下电极导线    13.电池隔膜被测样品    14.压力表

15.数字交流毫欧电阻表  16.密封罩    17.电解液加注阀

具体实施方式

本发明一种镍氢电池隔膜湿电阻检测方法和装置，具体实施例：

1.本检测装置多孔电极的尺寸参照一种镍氢电池正负极板尺寸分别设计为：

上电极板：宽：42毫米，长：95毫米；

下电极板：宽：52毫米，长：105毫米；

采用压实厚度为0.6毫米镍氢电池专用泡沫镍金属片裁剪加工并分别点焊镍丝引出线，成为三维网状多孔电极板。

2.采用硬氟塑料加工制作上电极支承体，支承体尺寸为：宽42毫米，长95毫米，厚30毫米；下端加工1.5x1.5毫米V型浅槽，45度交叉分布，构成导流槽。此端面安装多孔上电极板。

3.采用硬氟塑料加工制作下电极支承体，支承体中心凸台上端面尺寸为：宽52毫米，长105毫米；在此端面加工1.5x1.5毫米V型浅槽，45度交叉分布，构成导流槽。此端面安装多孔下电极板。凸台外围环型槽，槽宽12毫米，用来加注电解液。

4.采用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料制作配重砝码，并加工有连接螺纹孔，便于与电极支承体和汽缸固定。

5.上电极支承体，多孔网状上电极板与配重砝码共重1000克。

6.采用行程15毫米的小型汽缸联通气动三元件、调压阀和管路使汽缸与上电极体连接，可以提升电极体，也可以向下施加压力，气压表显示压力。

7.采用手套箱做气密罩，可以开口操作，也可以封口密闭操作。

8.采用带下口阀门连接管的玻璃瓶作为电解液高位储液加液瓶。

使用方法

1.检测仪器：

1.本发明镍氢电池隔膜湿电阻检测装置一套

2.数字交流低阻表

测量范围：100μΩ-199.9mΩ；

测量信号频率：1KHz±20％；

幅度：2V±10％；

四线测量端子：白线电压端子；红线电流端子；

2.试样和试剂：

1.剪裁镍氢电池隔膜样品

尺寸：长115mm，宽57mm；

数量：5片。

2.电解液：KOH溶液(30％)。

3.测试步骤：

3.1闭合上下多孔电极极板，使上下电极良好接触，注入电解液。

使仪器装置上下电极和环型液槽充满电解液。液面控制到上电极极板以上。

连接好并开启数字交流低阻表，测量四线端子与电极接通，仪器稳定后读取本装置空白背景电阻值并记录。

3.2提升上电极，使相互接触的上下电极极板分开，并夹入被测镍氢电池隔膜样品，调节适当的压力使样品膜均匀平展的挤压在电极之中，保持3-5分钟。

3.33-5分钟后样品吸足电解液，仪表显示数值不再变化，读取数值记录。一般情况下可每5分钟读数一次，若电池隔膜样品质量好、膜面均匀、仪表显示数值基本不变。

3.4泄压后提升上电极，用医用镊子取出样品，再夹入第二张隔膜样品。

3.5打开电解液加注阀门，向下支承平台的环型槽补充加注电解液，使液面没过上电极极板上绝缘体的V型浅沟槽位置。

3.6重复3.3操作。

3.7数据处理：

(以测量结果数值-空白背景数值)x(测试面积)＝隔膜湿电阻值。

注：测试面积＝上电极极板面积

3.8结束检测：

a)泄压放气后，提升上电极；

b)用医用镊子取出湿样品，放入表面皿中；

c)关闭低阻表电源，拆开连线；

d)轻轻分解并取出盛有电解液的下电极支承体和上电极支承体，将电解液排入收集容器，用清水冲洗干净各个部件；

e)干燥后组装好备用。

参考文献

【1】中华人民共和国电子工业行业标准SJ/T10171.5-91.隔膜面电阻的测定

【2】电池隔膜纸湿电阻的测定方法 高翠琴 胡经纬

《电池工业》第6卷第4期2001年8月

Claims (7)

1.一种镍氢电池隔膜湿电阻检测方法，其特征在于：将被测的电池隔膜样品夹持在有多孔的上下电极极板之间，通过固定电极极板的绝缘支承体上特别设置的V型浅沟槽形成的孔道，使电解液由已经被夹紧的电极极板侧面引导流到上下电极极板的平面上，透过板上的孔隙结构浸湿被夹持的隔膜，实现模拟隔膜处于成品电池壳体内正负电极板之中全部浸泡于电解液中的使用环境效果，采用了砝码和汽缸适当加压使隔膜受力，模拟隔膜在电池壳体内受挤压的应用状态，把上下电极导线与交流毫欧电阻表联接进行隔膜湿电阻的测试方法。

2.一种镍氢电池隔膜湿电阻检测装置，其特征在于：其夹持电池隔膜被测样品的机构组成有多孔的上下电极极板(1、4)及固定镶崁极板的上下绝缘支承体(2、7)，绝缘支承体接触多孔的上电极极板和多孔的下电极极板的端部平面部位都刻有供电解液流通的V型浅沟槽(3、5)，环绕电极平面位置的外侧也既是下电极绝缘支承体中心凸台(6)周边设置了环型储液槽(8)，构成了浸泡多孔电极和隔膜样品的电解液池，在上电极绝缘支承体的顶部设置了给隔膜施重的砝玛(9)和起提升作用的汽缸(10)，整个检测装置用密封罩(16)封闭並配有加注电解液的阀门(17)和容器，上下电极的引出导线(11、12)与交流毫欧电阻表(15)联接构成检测电池隔膜湿电阻的装置。

3.如权利要求2所述一种镍氢电池隔膜湿电阻检测装置其特征在于：构成多孔上电极板(1)和多孔下电极板(4)的板片内部均为多孔的三维立体孔隙结构，材质是泡沫金属镍压制的片材。

4.如权利要求2所述一种镍氢电池隔膜湿电阻检测装置，其特征在于：多孔上电极板(1)和多孔下电极板(4)的构型可以是方型、长方型、园型、尺寸大小是以模拟成品电池的正负极极板展开尺寸来确定，厚度0.3-5MM。

5.如权利要求2所述一种镍氢电池隔膜湿电阻检测装置，其特征在于：上电极绝缘支承体(2)和下电极绝缘支承体(7)是由耐腐蚀的非金属绝缘材料如聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯等硬塑料或陶瓷材料制成。

6.如权利要求2所述一种镍氢电池隔膜湿电阻检测装置，其特征在于：围绕下电极绝缘支承体中心凸台(6)周边的环型储液沟槽(8)的外沿应比中心凸台平面高出8-10MM左右，使加注的电解液的液面淹没中心凸台上的上下多孔电极板、隔膜样品和电极绝缘支承体端面的V型浅沟槽。

7.如权利要求2所述一种镍氢电池隔膜湿电阻检测装置，其特征在于：利用砝玛(9)和汽缸(10)对夹在多孔电极之间的被测样品隔膜(13)施加压力的大小可模拟隔膜装在电池壳体内使用时的压力参数设置。

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