CN102192935A

CN102192935A - 一种电化学测量用电解池、电化学测量装置及测量方法

Info

Publication number: CN102192935A
Application number: CN2010101257039A
Authority: CN
Inventors: 陈辉
Original assignee: Shenzhen Bak Battery Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Bak Battery Co Ltd
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2011-09-21

Abstract

本发明提供了一种测试电化学用的电解池、装置及方法；其中，电解池包括软包装材质制造的壳体和固定在壳体内部的电极体系，电极体系包括第一电极、第二电极和位于第一电极与第二电极之间的参比电极。该电解池适宜对空气、水分等敏感的电化学体系的电化学测量，例如对锂离子电池电解液和电极材料的性能的研究和快速筛选。

Description

一种电化学测量用电解池、电化学测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及一种电化学测量装置与方法，尤其涉及一种电化学测量用电解池、电化学测量装置与测量方法。

背景技术

相对于铅酸电池、镍氢电池和镍镉电池等传统的二次电池，锂离子电池具有不可比拟的优越性能和外形加工多样性，目前已经广泛应用于手机、笔记本电脑、PDA、摄像机、数码相机、移动DVD、MP3和MP4等移动电子终端设备中，同时锂离子电池也被用作电动工具和电动自行车的动力电源。作为新一代绿色环保动力电源，锂离子电池发展迅猛，已成为国际电化学研究的热点领域之一。

市场需求的多样性对锂离子电池的电化学性能、安全、造型和体积等方面的特性提出了越来越高的要求，研发人员为满足使用需要而对锂离子电池进行了不断深入的研究。电极材料、正负电极和电解液是锂离子电池的重要组成部分，它们各自的性能以及相互之间的适配性直接决定着电池的循环寿命、安全性能、倍率放电特性、放电的平台时间和正负极的容量发挥等性能指标。因此，在研发过程中如能测试电极材料、正负电极和电解液各自的性能，将对电池研发工作提供有益的方向指导。

现有技术中通用的二次电池测试方法是将预选的正极片、负极片、隔膜组装成电池，注入电解液，进行各项性能的测试。这种方法可以直接得到试验电池整体性能的参考数据，试验结果可以作为试验电池性能的整体判断依据。但是，这种方法存在明显的不足之处是：测试的结果只能反映试验电池总体的情况，不能反映电池中的具体组件(如电极材料、极片、隔膜或电解液)的情况，不利于材料选型，也不利于判别对整体电池性能起决定性作用的因素。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于电池电化学测量及测量电池各组件性能的电解池、装置及测量方法。

本发明采用了如下的技术方案：

一种电化学测量用电解池，包括由软包装材质制造的电解池壳体和电极体系，所述电极体系固定在所述壳体内壁；所述电极体系包括第一电极、第二电极、和位于第一电极与第二电极之间的参比电极，各电极间相互隔开。

进一步地，所述电极体系中每两个相邻电极之间用隔膜隔开。

进一步地，所述第一电极、所述第二电极、所述参比电极和所述隔膜以叠片的方式堆叠，堆叠的顺序为所述第一电极、所述隔膜、所述参比电极、所述隔膜、所述第二电极。

进一步地，所述第一电极、所述第二电极、所述参比电极和所述隔膜以叠片的方式堆叠后被卷绕，其中，堆叠的顺序为所述第一电极、所述隔膜、所述参比电极、所述隔膜、所述第二电极。

进一步地，所述壳体密封。

进一步地，所述电解池还包含电解液，所述电解液填充在所述电极体系各个电极和所述隔膜之间。

进一步地，所述参比电极由金属材质构成，其形状为细丝状或者薄片长条状。

进一步地，所述第一电极、所述第二电极、所述参比电极分别由导线引出壳体，各电极的导线间相互绝缘。

本发明还提供一种电化学测量装置，所述装置包括电解池，所述电解池包括由软包装材质制造的电解池壳体和电极体系，所述电极体系固定在所述壳体内壁；所述电极体系包括第一电极、第二电极、和位于第一电极与第二电极之间的参比电极，各电极间相互隔开。

本发明还提供一种电化学测量方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤一、组建电化学测量装置，所述装置包括电解池，所述电解池包括由软包装材质制造的电解池壳体和电极体系，所述电极体系固定在所述壳体内壁；所述电极体系包括第一电极、第二电极、和位于第一电极与第二电极之间的参比电极，各电极间相互隔开；

步骤二、对所述第一电极和第二电极进行充放电，监测所述第一电极和所述第二电极之间的电压电流信号，同时监测所述参比电极与所述第一电极之间、所述参比电极与所述第二电极之间的电压信号；通过这些信号数据来分析所述第一电极与所述第二电极的性能指标。

本发明的有益效果在于：本发明电解池采用软材质的壳体及紧密配合在壳体内壁的电极体系，不仅简单化了电解池的结构，而且其几何尺寸相对较小(厚度方向只需要不到一个毫米)，不需占据太多空间。借助由该电解池构成的简便装置可以实现对实际生产中的锂离子二次电池的正极材料和负极材料的实际电极的在线测试，测试数据能很好的指导电池的设计和材料的开发。

附图说明

图1为本发明电解池一个实施例的剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明用于电化学测量的装置包括电解池，该电解池则包括电解池壳体和电极体系；其中，壳体由软包装材质制造，该软包装材质为现有软包装电池壳体材料；所述电极体系包括第一电极、第二电极、和位于第一电极与第二电极之间的参比电极，每两个电极间用隔膜相互隔开。第一电极和第二电极中的一个为正极、另一个为负极。参比电极由金属材质构成，其形状为细丝状或者薄片长条状。电解液填充在电极体系各个电极和隔膜之间。

在图1所示的本发明电解池的一种实施例中，电解池包括电解池壳体1和与壳体1内壁紧密配合的电极体系，其中，壳体1为密封的长方形形状，电极体系包括第一电极2、第二电极3和位于第一电极2与第二电极3之间的参比电极5，每两个相邻电极之间用隔膜4隔开，各个电极和隔膜均紧密配合在同一个壳体内壁。各个电极与隔膜之间以叠片的方式进行堆叠，堆叠顺序为第一电极2、隔膜4、参比电极5、隔膜4、第二电极3。第一电极2、参比电极5和第二电极3分别通过第一电极极耳6、第二电极极耳7和参比电极极耳8引出壳体1，三个极耳之间相互绝缘。

图1所示实施例中，壳体1还可以是其他形状，如圆柱形等；壳体可由铝塑复合膜制造或是由现有软包装电池壳体材料制造；各个电极与隔膜之间的堆叠方式还可以是堆叠后再卷绕的；隔膜厚度可以为微米级。

本发明电化学测量方法是制造出具有上述电解池的电化学测量装置，然后使用该装置进行电化学测量，即对第一电极和第二电极进行充放电，监测第一电极和第二电极之间的电压电流信号，同时监测参比电极与第一电极之间、参比电极与第二电极之间的电压信号等。采用现有技术手段分析这些电压信号数据从而获取第一电极与第二电极的性能指标、以及电化学其他组件如电解液、隔膜、电极材料等的性能情况。

下列表1示出了本发明与现有技术的比较。

表1

	现有技术(未使用三电极体系)	现有技术(使用三电极体系)	本发明
				1、测量方法	只能单独研究正极或者负极	能研究各个电极情况	能研究各个电极情况
2、测量装置	--	①每个电极都用材质为玻璃或聚四氟乙烯的壳体密封，各壳体间连通；三电极所在玻璃管壳体的直径至少在1厘米以上，在空间上一般排列为三角形，空间上分布很远，一般为几厘米至几毫米，且三电极与外包装壳体间距离至少为几毫米；④整体装置高度为10厘米左右	①壳体与三电极紧密配合在一起，三个电极本身也是紧密配合在一起，电极之间的隔膜仅为微米级厚度；②整体装置的高度和宽度方向与实际使用的手机电池差不多，厚度方向只为不到1个毫米，通常在300至500毫米左右

通过本发明这种简便的装置，很好地实现了对实际生产中的锂离子二次电池的正极材料和负极材料的实际电极的在线测试，测试数据能很好的指导电池的设计和材料的开发。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所述技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种电化学测量用的电解池，其特征在于，包括由软包装材质制造的电解池壳体和电极体系，所述电极体系固定在所述壳体内壁；所述电极体系包括第一电极、第二电极、和位于第一电极与第二电极之间的参比电极，各电极间相互隔开。

2.如权利要求1所述的电解池，其特征在于，所述电极体系中每两个相邻电极之间用隔膜隔开。

3.如权利要求2所述的电解池，其特征在于，所述第一电极、所述第二电极、所述参比电极和所述隔膜以叠片的方式堆叠，堆叠的顺序为所述第一电极、所述隔膜、所述参比电极、所述隔膜、所述第二电极。

4.如权利要求2所述的电解池，其特征在于，所述第一电极、所述第二电极、所述参比电极和所述隔膜以叠片的方式堆叠后被卷绕，其中，堆叠的顺序为所述第一电极、所述隔膜、所述参比电极、所述隔膜、所述第二电极。

5.如权利要求1至4任一项所述的电解池，其特征在于，所述壳体密封。

6.如权利要求1至4任一项所述的电解池，其特征在于：所述电解池还包含电解液，所述电解液填充在所述电极体系的各个电极和所述隔膜之间。

7.如权利要求1至4任一项所述的电解池，其特征在于：所述参比电极由金属材质构成，其形状为细丝状或者薄片长条状。

8.如权利要求1至4任一项所述的电解池，其特征在于，所述第一电极、所述第二电极、所述参比电极分别由导线引出壳体，各电极的导线间相互绝缘。

9.一种电化学测量装置，其特征在于，所述装置包括电解池，所述电解池包括由软包装材质制造的电解池壳体和电极体系，所述电极体系固定在所述壳体内壁；所述电极体系包括第一电极、第二电极、和位于第一电极与第二电极之间的参比电极，各电极间相互隔开。

10.一种电化学测量方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤二、对所述第一电极和第二电极进行充放电，监测所述第一电极和所述第二电极之间的电压电流信号，同时监测所述参比电极与所述第一电极之间、所述参比电极与所述第二电极之间的电压信号；通过这些信号数据分析获取所述第一电极与所述第二电极的性能指标。