CN103293482B - 简易扣式锂空气电池测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种简易扣式锂空气电池测试装置，包括：测试瓶、扣式电池底座、正极引线、负极引线、气密塞、进气管和出气管，扣式电池底座设置在测试瓶内，气密塞连接至测试瓶瓶口，正极引线和负极引线穿过气密塞与扣式电池底座连接，进气管的一端和出气管的一端穿过气密塞设置在测试瓶内。本发明具有结构稳定、气氛均一、测试精度高、拆卸维护非常方便且适用范围广泛的优点。

Description

简易扣式锂空气电池测试装置

技术领域

本发明涉及化学电源领域，具体地，涉及一种简易扣式锂空气电池测试装置。

背景技术

锂空气电池是以通过金属锂在阳极发生氧化，空气或者氧气在阴极发生还原反应从而实现电流输出的新型二次电池，其最先为K.M.Abraham等人在1996年所报道，其理论比容量高达3840mAh/g(以空气质量计算)，理论比能量更是高达11400Wh/Kg，是目前已知的具有最高比容量的二次电池。

目前，锂空气电池的研发还处于实验室研究的初级阶段，通常电池的测试都采用模拟电池的形式进行，而模拟电池的组装一般多采用Swagelok型模具，该模具最初是使用Swagelok公司生产的卡套管接头和不锈钢管作为主要部件而得名，该模具具有装卸简单，方便快捷的特点，但由于只留有唯一通气口，所以容易在电池内部形成死角，不易得到气氛纯净的测试体系。虽然后续的研究工作已将气体的进入和溢出通路分开。由于进气不锈钢管同时又是正极的导电线路，因此必须确保和正极材料的接触紧密以减小电池的内阻，但是过紧又易导致正极的变形甚至于正负极短路。

模拟电池的另一种组装方式是采用铝塑复合膜封装的形式，该方法是在复合膜上开孔或者采用透气膜来引入气体，但由于常需要加热复合来实现气密性，而且充电过程中产生的气体来不及排出时易导致电池的严重气胀现象。

由于扣式电池壳多为不锈钢材料，机械强度较好，电接触也较好，因此，锂空气电池多采用扣式电池组装。扣式电池的通气孔可直接加工在壳体上，也可在通气孔上方覆盖一层微孔隔膜以减小电解液的挥发。目前，扣式电池专用测试装置还未见有报道，扣式电池的测试往往是将多个扣式电池集中在一个密闭容器内进行，由于容器内的气体分布均一性无法保证，从而会影响到对电池性能的评价。而且通气孔的位置一般加工在电池正极壳上，与测试电路相接时会阻挡部分通气孔，影响气流的均一性。

综上所述，本领域目前的锂空气电池测试装置都存在问题，没有专门的锂空气电池测试装置。因此，迫切需要一种结构稳定，气氛均一，拆卸和维护方便的电池测试装置。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种简易扣式锂空气电池测试装置。

根据本发明的一个方面，提供一种简易扣式锂空气电池测试装置，包括：测试瓶、扣式电池底座、正极引线、负极引线、气密塞、进气管和出气管，扣式电池底座设置在测试瓶内，气密塞连接至测试瓶瓶口，正极引线和负极引线穿过气密塞与扣式电池底座连接，进气管的一端和出气管的一端穿过气密塞设置在测试瓶内。

优选地，该简易扣式锂空气电池测试装置还包括连接头，连接头与进气管的另一端连接。

优选地，气密塞与测试瓶可拆卸连接。

优选地，进气管和出气管与气密塞可拆卸连接。

优选地，测试瓶采用玻璃、石英、聚对苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或聚丙烯材料制成。

优选地，气密塞采用天然橡胶、合成橡胶、玻璃、陶瓷、金属、金属合金或塑料材料制成。

优选地，进气管和出气管为玻璃管、橡胶管、金属管、金属合金管、金属塑料复合管、塑料管或陶瓷管。

优选地，进气管的一端位于扣式电池底座的上方。

优选地，该简易扣式锂空气电池测试装置还包括扣式电池，扣式电池安装于扣式电池底座内。

使用本实用新型进行锂空气电池测试的过程为：锂空气电池的组装过程在手套箱内进行，测试时，将组装好的扣式锂空气电池放入扣式电池底座并卡紧，扣式电池正极侧面通过正极引线与外接电路相连，扣式电池负极通过底座的弹性触点及与之相连的负极引线与外电路相连。将正极引线、负极引线穿过气密塞，将电池底座置于瓶体内，将气密塞塞入瓶体并旋转拧紧。最后，将装有扣式锂空气电池的测试体移除手套箱后，再将出气管和进气管先后插入气密塞，通入氧气或空气，连接外部测试电路对电池进行电化学性能测试。

当需要多个装置进行测试时还可对本发明的测试装置进行串联、并联以及混联组装，具体地，串联组装方式为：将进气管的一端设置在扣式电池上方，另一端通过连接头与另一个扣式电池测试装置的出气管连接来实现测试装置的串联。并联组装方式为：多个测试装置的进气管和气源连接，并将这些测试装置的出气管与总出气管相连，实现多个测试装置的并联。混联组装的方式为：将多个测试装置的串联成一组，操作同上述的串联组装方式，并将多组这样的串联测试装置的进气管与气源相连，而这些串联测试装置的出气管与总出气管相连实现多个测试装置的混联。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明装置设置了可拆卸的进气管和出气管以及气密塞，装置拆卸和维护非常方便。并且，本发明通过连接头实现了测试装置间的串联，且测试装置还可进行并联及混联组装，不仅有利于观察和维护，而且能确保每个扣式锂空气电池的正极上方的气体流量相近甚至一样，因此能减小外界因素对电池性能的影响因素，结构稳定，气氛均一，测试精度高。此外，本发明的测试装置还可用于采用Swagelok方式和采用铝塑复合膜封装方式的锂空气电池的测试以及其他需要特定气氛下测试的电池体系的测试，适用范围广泛。因此，与现有技术相比，本发明具有结构稳定、气氛均一、测试精度高、拆卸维护非常方便且适用范围广泛的优点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明简易扣式锂空气电池测试装置的结构示意图；

图2为本发明简易扣式锂空气电池测试装置的俯视图。

图中：1为瓶体、2为扣式电池底座、3为正极引线、4为负极引线、5为气密塞、6为进气管、7为出气管。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

请参阅图1，一种简易扣式锂空气电池测试装置，包括：测试瓶1、扣式电池底座2、正极引线3、负极引线4、气密塞5、进气管6和出气管7，扣式电池底座2设置在测试瓶1内，气密塞5可拆卸的连接至测试瓶1的瓶口，正极引线3和负极引线4穿过气密塞5与扣式电池底座2连接，进气管6的一端和出气管7的一端穿过气密塞5设置在测试瓶1内，进气管6的一端位于扣式电池底座2的上方，进气管6和出气管7与气密塞5可拆卸连接。

进一步地，该简易扣式锂空气电池测试装置还包括连接头，连接头与进气管6的另一端连接。具体地，连接头的一端与一个测试装置的进气管6连接，另一端与另一个扣式电池测试装置的出气管7连接，用以实现测试装置的串联。

进一步地，该简易扣式锂空气电池测试装置还包括扣式电池，扣式电池安装于扣式电池底座内。

进一步地，测试瓶采用玻璃、石英、聚对苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或聚丙烯材料制成。

进一步地，气密塞采用天然橡胶、合成橡胶、玻璃、陶瓷、金属、金属合金或塑料材料制成。

进一步地，进气管和出气管为玻璃管，橡胶管，金属管，金属合金管，金属塑料复合管，塑料管或陶瓷管。

使用本实用新型进行锂空气电池测试的过程为：锂空气电池的组装过程在手套箱内进行，测试时，将组装好的扣式锂空气电池放入扣式电池底座并卡紧，扣式电池正极侧面通过正极引线与外接电路相连，扣式电池负极通过底座的弹性触点及与之相连的负极引线与外电路相连。将正极引线，负极引线穿过气密塞，将电池底座置于瓶体内，将气密塞塞入瓶体并旋转拧紧。最后，将装有扣式锂空气电池的测试体移除手套箱后，再将出气管和进气管先后插入气密塞，通入氧气或空气，连接外部测试电路对电池进行电化学性能测试。

当需要多个装置进行测试时还可对本发明的测试装置进行串联、并联以及混联组装，具体地，串联组装方式为：将进气管的一端设置在扣式电池上方，另一端通过连接头与另一个扣式电池测试装置的出气管连接来实现测试装置的串联。并联组装方式为：多个测试装置的进气管和气源连接，并将这些测试装置的出气管与总出气管相连，实现多个测试装置的并联。混联组装的方式为：将多个测试装置的串联成一组，操作同上述的串联组装方式，并将多组这样的串联测试装置的进气管与气源相连，而这些串联测试装置的出气管与总出气管相连实现多个测试装置的混联。

以下列举具体实施例对本发明进行具体说明：

实施例1

如图1所示，一种简易锂空气电池测试装置，该装置具体包括测试瓶体1，扣式电池底座2，正极引线3，负极引线4，气密塞5，以及可拆卸进气管6和可拆卸出气管7。所述的扣式电池底座2分别与正极引线3和负极引线4连接。正极引线3和负极引线4穿过气密胶塞5。可拆卸进气管6和可拆卸出气管7穿过气密胶塞5并进入瓶体内部。

本实施例中，采用玻璃制作测试瓶1，进气管6和出气管7采用硅橡胶管，采用橡胶制作气密塞5。

锂空气电池的组装过程在手套箱内进行，将装好的电池置于已经与正极引线3，负极引线4相连的电池底座2上并卡紧，将正极引线3，负极引线4穿过气密塞5，将电池底座2置于瓶体1内，将气密塞5塞入瓶体并旋转拧紧。将上述装有扣式电池的瓶体1移除手套箱后，再将出气管7和进气管6先后插入气密塞，通入氧气或空气，连接外部测试电路对电池进行电化学性能测试。

实施例2

本实施例中，采用聚碳酸酯材料制作瓶体1，采用聚四氟乙烯制作进气管6和出气管7，采用聚四氟乙烯制作气密塞5。其它结构及组成均与实施例1相同，在此不予赘述。

本实施例，电池的组装过程同实施例1，但电池移出手套箱后插入出气管7后，与真空泵连接进行抽真空操作，将进气管6与空气或氧气源连接并开始通气，带真空操作完毕后，将进气管6插入气密塞5，其余同实施例1。

实施例3

本实施例中，采用聚氯乙烯材料制作瓶体1，采用聚氯乙烯制作进气管6和出气管7，采用采用聚氯乙烯制作气密塞5。其它结构及组成均与实施例1相同，在此不予赘述。

电池的组装过程同实施例1，但将第一个测试装置的进气管6和气源连接后，第一个测试装置的出气管通过连接头连接至第二测试装置的进气管，第二个测试装置的出气管通过连接头连接至第三测试装置的进气管，并以此类推，实现多个测试装置的串联，其余同实施例1。

实施例4

本实施例中，采用石英材料制作瓶体1，采用不锈钢制作进气管6和出气管7，采用聚四氟乙烯制作气密塞5。其它结构及组成均与实施例1相同，在此不予赘述。

电池的组装过程同实施例1。但将多个测试装置的进气管和气源连接，并将这些测试装置的出气管与总出气管相连，每套测试装置的进气管或出气管上连接控制阀以控制每套测试装置中气体流量，实现多个测试装置的并联，其余同实施例1。

实施例5

本实施例中，采用玻璃制作瓶体1，采用硅橡胶制作进气管6和出气管7，采用橡胶制作气密塞5。其它结构及组成均与实施例1相同，在此不予赘述。

电池的组装过程同实施例1。但多个测试装置串联成一组，操作同实施例3，并将多组这样的串联测试装置的进气管与气源相连，而这些串联测试装置的出气管与总出气管相连，每组测试装置的进气管或出气管上连接控制阀以控制每组测试装置中气体流量，实现多个测试装置的混联，其余同实施例1。

本发明装置体积小巧，容易实现气体管路的串、并及混联接通，并且瓶体内可抽真空操作以确保测试气氛的纯净。采用透明材质的瓶体时，观察和维护都很方便。此外，该测试装置还可用于其他需要特定气氛下测试的电池体系，适用范围广泛。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种简易扣式锂空气电池测试装置，其特征在于，包括：测试瓶、扣式电池底座、正极引线、负极引线、气密塞、进气管和出气管，所述扣式电池底座设置在所述测试瓶内，所述气密塞连接至所述测试瓶瓶口，所述正极引线和负极引线穿过所述气密塞与所述扣式电池底座连接，所述进气管的一端和出气管的一端穿过所述气密塞设置在所述测试瓶内；

进气管的一端设置在扣式电池底座的上方。

2.根据权利要求1所述的简易扣式锂空气电池测试装置，其特征在于，还包括连接头，所述连接头与所述进气管的另一端连接。

3.根据权利要求1所述的简易扣式锂空气电池测试装置，其特征在于，所述气密塞与所述测试瓶可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的简易扣式锂空气电池测试装置，其特征在于，所述进气管和出气管与所述气密塞可拆卸连接。

5.根据权利要求1所述的简易扣式锂空气电池测试装置，其特征在于，所述测试瓶采用玻璃、石英、聚对苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或聚丙烯材料制成。

6.根据权利要求1所述的简易扣式锂空气电池测试装置，其特征在于，所述气密塞采用天然橡胶、合成橡胶、玻璃、陶瓷、金属、金属合金或塑料材料制成。

7.根据权利要求1所述的简易扣式锂空气电池测试装置，其特征在于，所述进气管和出气管为玻璃管、橡胶管、金属管、金属合金管、金属塑料复合管、塑料管或陶瓷管。

8.根据权利要求1所述的简易扣式锂空气电池测试装置，其特征在于，所述进气管的一端位于所述扣式电池底座的上方。

9.根据权利要求1所述的简易扣式锂空气电池测试装置，其特征在于，还包括扣式电池，所述扣式电池安装于所述扣式电池底座内。