CN105676031B - 锂离子电池电极材料电性能测试装置和电池制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种锂离子电池电极材料电性能测试装置和电池制作方法，包括待测扣式电池，待测扣式电池包括电池负极壳、电池正极壳、导电缓冲层负极片、待测正极片、负极限位片、电解液和隔膜，导电缓冲层和负极限位片位于电池负极壳和电池正极壳之间，导电缓冲层贴合于电池负极壳；负极片与待测正极片位于负极限位片和电池正极壳之间，负极限位片设置有第一定位槽，负极片位于第一定位槽内，电池正极壳设置有第二定位槽，待测正极片位于第二定位槽内，隔膜位于负极片和待测正极片之间，负极限位片与隔膜之间以及正极限位片与隔膜之间均具有电解液。该测试装置简化了待测电池的结构，制作方法简化了全电池检测前待测电池的制作工艺，节省了成本。

Description

锂离子电池电极材料电性能测试装置和电池制作方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池电极材料性能测试技术领域，具体而言，涉及一种锂离子电池电极材料电性能测试装置和电池制作方法。

背景技术

锂离子电池测试时主要采用半电池测试或者全电池测试。目前，国内外锂离子电池的电极材料电性能评估一般是采用扣式电池(半电池，即对电极为金属Li)，因其测试方法简便、成本较低得到广泛的应用。

发明人在研究中发现，现有技术中采用锂离子电池测试时至少存在如下缺点：

其一、半电池测试与全电池测试相比，其缺少循环性能测试、高低温测试及真实容量发挥测试的评估。而全电池测试，其工艺复杂，成本较高，一般电池材料厂家都很少进行全电池性能测试，往往由其客户进行性能评估，这样评估周期非常长，且一次评估成本较高；

其二、常规全电池性能测试时，需要使用大量的原材料，包括铝箔、铜箔、极耳、胶带、电池外壳等；同时所需设备也较多，且复杂，包括有极耳焊接机、卷绕机、激光焊、分条机等；相应原辅料用量也非常大；因为工艺复杂，制作过程中不良品导致的浪费也比较多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池电极材料电性能测试装置，以改善现有的锂离子电池电极材料采用全电池测试测试工艺复杂、材料浪费多、成本高的问题。

本发明的目的还在于提供一种制作方法，以改善现有的锂离子电池电极材料采用全电池测试测试工艺复杂、材料浪费多、成本高的问题。

本发明是这样实现的：

基于上述第一目的，本发明提供了一种锂离子电池电极材料电性能测试装置，包括待测扣式电池，所述待测扣式电池包括相对设置的电池负极壳和电池正极壳、导电缓冲层以及负极限位片，其中：

所述导电缓冲层以及所述负极限位片位于所述电池负极壳和所述电池正极壳之间，所述导电缓冲层贴合于所述电池负极壳，所述负极限位片贴合于所述导电缓冲层；所述锂离子电池电极材料电性能测试装置还包括负极片、隔膜、电解液和待测正极片，所述负极片与所述待测正极片位于所述负极限位片和所述电池正极壳之间，所述负极限位片上设置有第一定位槽，所述负极片位于所述第一定位槽内，所述电池正极壳上设置有第二定位槽，所述待测正极片位于所述第二定位槽内，所述隔膜设置在所述负极片和所述待测正极片之间，所述负极限位片与所述隔膜之间以及所述正极限位片与所述隔膜之间均具有所述电解液。

优选的，所述第一定位槽设置为圆形槽，对应的，所述第二定位槽设置为圆形槽，所述第一定位槽的轴心线与所述第二定位槽的轴心线共线。

优选的，所述第二定位槽的槽深不大于所述待测正极片的厚度。

优选的，所述待测正极片的厚度设置为0-0.20mm。

优选的，所述电池负极壳具有呈圆形的凹槽，所述导电缓冲层位于所述凹槽内。

优选的，所述凹槽的槽口处设置有密封圈，所述密封圈与所述负极电池壳固定连接。

优选的，所述电池正极壳具有呈圆形的安装槽，所述第二定位槽位于所述安装槽的槽底。

优选的，所述电池正极壳通过所述安装槽盖装在所述电池负极壳上。

基于上述第二目的，本发明提供了一种电池制作方法，包括待测扣式电池、负极片和待测正极片，所述待测扣式电池包括相对设置的电池负极壳和电池正极壳，电池正极壳和电池负极壳之间设置有负极限位片，该方法包括如下步骤：

在所述负极限位片上加工第一定位槽，将负极片安装于所述第一定位槽内，在所述正极限位片上加工第二定位槽，将所述待测正极片安装于所述第二定位槽内，然后，在待测正极片上滴上0.15ml-0.30ml电解液，将隔膜覆盖于待测正极片上；接着，在负极片上滴上0.15ml-0.30ml电解液，再将所述电池正极壳与所述电池负极壳相扣合，最后，利用液压封口机将电池正极壳和电池负极壳封口。

优选的，所述第一定位槽和所述第二定位槽为圆形槽，所述第二定位槽和所述第一定位槽的轴心线共线。

本发明的有益效果是：

综上所述，本发明实施例提供了一种锂离子电池电极材料电性能测试装置，该测试装置结构简单合理，加工制作方便，制作成本低，同时，该测试装置能够直接采用全电池测试方式进行电池电极材料性能的检测，极大的简化了待测电池的结构，简化了全电池检测前待测电池的制作工艺，在检测项目全面的同时简化了待测电池结构，节省了检测成本。具体如下：

该测试装置包括待测扣式电池，直接将原有的扣式电池进行改造加工，将原有的扣式电池改造后形成待测扣式电池，制造成本低，加工方便。待测扣式电池包括有电池负极壳和电池正极壳，负极电池壳内依次安装有导电缓冲层和负极限位片，负极限位片内安装有负极片，电池正极壳上安装有待测正极片，负极片和待测正极片之间具有电解液，同时，负极片与待测正极片之间具有隔膜，将电池负极壳和电池正极壳扣合后形成了待测扣式电池，待测扣式电池的结构简单，加工方便，制作方便，检测的成本低。待测扣式电池直接用于全电池检测，检测得到的数据更加全面。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明锂离子电池电极材料电性能测试装置的结构图；

图2为本发明锂离子电池电极材料电性能测试装置的负极限位片的结构图；

图3为本发明锂离子电池电极材料电性能测试装置的电池正极壳的结构图。

附图标记汇总：

待测扣式电池100，

电池负极壳101，电池正极壳102，导电缓冲层103，负极限位片104，负极片105，待测正极片106，隔膜107，密封圈108，

第一定位槽201，第二定位槽202。

具体实施方式

半电池测试与全电池测试相比，其缺少循环性能测试、高低温测试及真实容量发挥测试的评估。而全电池测试，其工艺复杂，成本较高，一般电池材料厂家都很少进行全电池性能测试，往往由其客户进行性能评估，这样评估周期非常长，且一次评估成本较高；常规全电池性能测试时，需要使用大量的原材料，包括铝箔、铜箔、极耳、胶带、电池外壳等；同时所需设备也较多，且复杂，包括有极耳焊接机、卷绕机、激光焊、分条机等；相应原辅料用量也非常大；因为工艺复杂，制作过程中不良品导致的浪费也比较多。

鉴于此，本发明的设计者设计了一种锂离子电池电极材料电性能测试装置和电池制作方法，该锂离子电池电极材料电性能测试装置结构简单，通过在原扣式电池进行加工制作得到待测扣式电池，待测扣式电池的结构简单，制作方便，制作成本低，制作得到的待测扣式电池能够直接用于全电池测试方式进行检测，检测得到的电池数据更加全面、可靠，电池的使用更加安全。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

锂离子电池电极材料电性能测试装置实施例

请参阅图1-3，本实施例提供了一种锂离子电池电极材料电性能测试装置，包括待测扣式电池100，所述待测扣式电池100包括相对设置的电池负极壳101和电池正极壳102、导电缓冲层103以及负极限位片104，待测扣式电池100可以直接在原有的扣式电池上进行加工改造即可，节省了制造成本，加工更加方便快捷，加工时操作简单，扣式电池的型号多种，按需进行选择，根据待测电池电极材料进行选择即可，优选设置为，采用CR2025型扣式电池进行待测扣式电池100的制作。在进行待测扣式电池100组装前，先将待测正极片106以及负极片105安装于待测扣式电池100内，进而使得制成的待测扣式电池100为全电池，可以直接采用全电池检测方法进行检测。具体的：

所述导电缓冲层103以及所述负极限位片104位于所述电池负极壳101和所述电池正极壳102之间，所述导电缓冲层103贴合于所述电池负极壳101，所述负极限位片104贴合于所述导电缓冲层103；所述锂离子电池电极材料电性能测试装置还包括负极片105、隔膜107和待测正极片106，所述负极片105优选采用锂材料制成的电极，所述隔膜107采用优选采用PP、PE等高分子多孔材料制成，在充放电过程中，便于电解液内的锂离子可以穿过隔膜107。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

所述负极片105与所述待测正极片106位于所述负极限位片104和所述电池正极壳102之间，所述负极限位片104上设置有第一定位槽201，所述负极片105位于所述第一定位槽201内，所述电池正极壳102上设置有第二定位槽202，所述待测正极片106位于所述第二定位槽202内，通过在负极限位片104上设置第一定位槽201和在电池正极壳102上设置地二定位槽，便于安装时负极片105与待测正极片106的定位，第一定位槽201与第二定位槽202的位置确定，将负极片105安装于第一定位槽201，待测正极片106安装于第二定位槽202，安装好后，负极片105与待测正极片106即实现了定位，安装时操作方便快捷，进行全电池检测实验时得到的数据更加准确可靠。实际加工时，负极片105与第一定位槽201的尺寸相匹配，即负极片105放置在第一定位槽201后，负极片105卡紧在第一定位槽201内，负极片105不会在第一定位槽201内滑动；待测正极片106优选采用在铝箔上设置涂层制成，该涂层为待测电极材料制成，在待测正极片106相对于负极片105的一面进行涂抹即可。对应的，负极片105上的电极材料可以设置在负极片105相对于待测正极片106的一面。锂离子电池电极材料性能的测试，主要针对电池的正极材料进行测试，因此，电池正极壳102上的待测正极片106上涂抹的材料为待测电极材料。

所述隔膜107设置在所述负极片105和所述待测正极片106之间，所述负极限位片104与所述隔膜107之间以及所述正极限位片与所述隔膜107之间均具有电解液。隔膜107将负极片105与待测正极片106隔开，隔膜107两侧分别有电解液，电解液为锂离子电解液，在进行充放电过程中，电解液中的锂离子能够穿过隔膜107。

请参阅图2和图3，该实施例的优选方案中，所述第一定位槽201设置为圆形槽，对应的，所述第二定位槽202设置为圆形槽，所述第一定位槽201的轴心线与所述第二定位槽202的轴心线共线。圆形槽便于加工，且圆形槽的圆心位置确定后，调整槽的直径大小即可，便于第一定位槽201和第二定位槽202加工时位置的准确性，加工完毕后，第一定位槽201和第二定位槽202的位置对应更加精确；同时，将负极片105与待测正极片106加工为与第一定位槽201和第二定位槽202相配合的圆形状，负极片105与待测正极片106模拟全电池的结构时相似程度更高，测量的结构更加准确。在实际加工时，负极片105的直径大于待测正极片106的直径，例如，负极片105的直径为15.5mm时，待测正极片106的直径为15mm，而第一定位槽201的直径为15.5mm，第二定位槽202的直径为15mm，负极片105和待测正极片106与第一定位槽201和第二定位槽202的配合更加紧密。

该实施例的优选方案中，所述第二定位槽202的槽深不大于所述待测正极片106的厚度，待测正极片106与负极片105进行充放电时需要相互作用，吸附电解液中的锂离子，为了保证充放电过程的正常进行，待测正极片106的厚度大于槽深。待测正极片106优选为圆形状的薄片，其厚度方向为沿其轴线方向，优选设置为，待测正极片106的厚度为0-0.20mm。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

该实施例的优选方案中，所述电池负极壳101具有呈圆形的凹槽，所述导电缓冲层103位于所述凹槽内，便于导电缓冲层103的放置，导电缓冲层103不易相对于电池负极壳101发生位置变化，缓冲效果更好。

该实施的优选方案中，所述凹槽的槽口处设置有密封圈108，所述密封圈108与所述负极电池壳固定连接，电池负极壳101和电池正极壳102之间储存有电解液，电解液是电池充放电过程中必须的介质，因此，为了保证检测的顺利进行，提高检测的准确性，在槽口处设置密封圈108，电解液不易流失。

该实施例的优选方案中，所述电池正极壳102具有呈圆形的安装槽，所述第二定位槽202位于所述安装槽的槽底，电池正极壳102和电池负极壳101相互扣合形成空腔，导电缓冲层103、负极限位片104、负极片105和待测正极片106位于该空腔内，结构紧凑。

该实施例的优选方案中，所述电池正极壳102通过所述安装槽盖装在所述电池负极壳101上，电池正极壳102的结构更加简单，便于加工且便于盖装在电池负极壳101上。

电池制作方法实施例

本实施例提供了一种电池材料制作方法，包括待测扣式电池100、负极片105和待测正极片106，所述待测扣式电池100包括相对设置的电池负极壳101和电池正极壳102，电池正极壳102和电池负极壳101之间设置有负极限位片104，该方法包括如下步骤：

在所述负极限位片104上加工第一定位槽201，将负极片105安装于所述第一定位槽201内，在所述正极限位片上加工第二定位槽202，将所述待测正极片106安装于所述第二定位槽202内，然后，在待测正极片106上滴上0.15ml-0.30ml电解液，将隔膜107覆盖于待测正极片106上；接着，在负极片105上滴上0.15ml-0.30ml电解液，再将所述电池正极壳102与所述电池负极壳101相扣合，最后，利用液压封口机将电池正极壳102和电池负极壳101封口。该制作方法操作简单快捷，制作得到的待测扣式电池100(全电池)结构简单合理，待测扣式电池100的制作所需要的材料少，制作步骤少，大大降低了检测的成本。

该实施例的优选方案中，所述第一定位槽201和所述第二定位槽202为圆形槽，所述第二定位槽202和所述第一定位槽201的轴心线共线。圆形槽便于加工，且圆形槽的圆心位置确定后，调整槽的直径大小即可，便于第一定位槽201和第二定位槽202加工时位置的准确性，加工完毕后，第一定位槽201和第二定位槽202的位置对应更加精确；同时，将负极片105与待测正极片106加工为与第一定位槽201和第二定位槽202相配合的圆形状，负极片105与待测正极片106模拟全电池的结构时相似程度更高，测量的结构更加准确。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种锂离子电池电极材料电性能测试装置，其特征在于，包括待测扣式电池，所述待测扣式电池包括相对设置的电池负极壳和电池正极壳、导电缓冲层以及负极限位片，其中：

所述导电缓冲层以及所述负极限位片位于所述电池负极壳和所述电池正极壳之间，所述导电缓冲层贴合于所述电池负极壳，所述负极限位片贴合于所述导电缓冲层；所述锂离子电池电极材料电性能测试装置还包括负极片、电解液、隔膜和待测正极片，所述负极片与所述待测正极片位于所述负极限位片和所述电池正极壳之间，所述负极限位片上设置有第一定位槽，所述负极片位于所述第一定位槽内，所述电池正极壳上设置有第二定位槽，所述待测正极片位于所述第二定位槽内，所述隔膜设置在所述负极片和所述待测正极片之间，所述负极限位片与所述隔膜之间以及所述待测正极片与所述隔膜之间均具有所述电解液；

所述第一定位槽设置为圆形槽，对应的，所述第二定位槽设置为圆形槽，所述第一定位槽的轴心线与所述第二定位槽的轴心线共线；

所述第二定位槽的槽深不大于所述待测正极片的厚度。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池电极材料电性能测试装置，其特征在于，所述待测正极片的厚度设置为0－0.20mm。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池电极材料电性能测试装置，其特征在于，所述电池负极壳具有呈圆形的凹槽，所述导电缓冲层位于所述凹槽内。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池电极材料电性能测试装置，其特征在于，所述凹槽的槽口处设置有密封圈，所述密封圈与所述电池负极壳固定连接。

5.根据权利要求3所述的锂离子电池电极材料电性能测试装置，其特征在于，所述电池正极壳具有呈圆形的安装槽，所述第二定位槽位于所述安装槽的槽底。

6.根据权利要求5所述的锂离子电池电极材料电性能测试装置，其特征在于，所述电池正极壳通过所述安装槽盖装在所述电池负极壳上。

7.一种电池制作方法，其特征在于，包括待测扣式电池、负极片和待测正极片，所述待测扣式电池包括相对设置的电池负极壳和电池正极壳，电池正极壳和电池负极壳之间设置有负极限位片，该方法包括如下步骤：

在所述负极限位片上加工第一定位槽，将负极片安装于所述第一定位槽内，在所述电池正极壳上加工第二定位槽，将所述待测正极片安装于所述第二定位槽内，然后，在待测正极片上滴上0.15ml－0.30ml电解液，将隔膜覆盖于待测正极片上；接着，在负极片上滴上0.15ml－0.30ml电解液，再将所述电池正极壳与所述电池负极壳相扣合，最后，利用液压封口机将电池正极壳和电池负极壳封口。

8.根据权利要求7所述的电池制作方法，其特征在于，所述第一定位槽和所述第二定位槽为圆形槽，所述第二定位槽和所述第一定位槽的轴心线共线。