CN110907514A - 一种用于密闭电池单电极电化学行为研究的三电极电解池 - Google Patents
一种用于密闭电池单电极电化学行为研究的三电极电解池 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于密闭电池单电极电化学行为研究的三电极电解池，它是将电池的外壳底部开孔，开孔部位浸入装有电解液的并放置了参比电极的容器中，电池的正负极分别作为研究电极和对电极，与参比电极构成一个三电极电解池。本发明主要解决现有三电极电池，在实际正负极组成的电池中研究各个单电池的电化学举动，需要将原要分析的电池在惰性气氛环境下进行拆解，拆解过程中正负极易受环境影响发生副反应，极片的物料在拆解过程中也容易从箔材上脱落等，对三电极的组装造成困难等技术问题；对拟调查研究电池的实际状况几乎不构成影响的情况下，可以分别测试正极和负极的实际电化学行为，可用于电池的失效分析等领域。本发明操作简单、实施方便。
Description
技术领域
本发明属于可充电电池领域，特别涉及一种用于密闭电池单电极电化学行为研究的三电极电解池。
背景技术
可充电电池被广泛地应用于各类消费类电子产品、电动自行车及电动汽车中作为动力来源。可充电电池在循环使用过程中，会发生劣化和失效，为了准确分析劣化及失效的原因机理，需要对每个工作电极的电化学行为进行研究。中国专利申请号CN103472401 A公布了一种循环后锂离子电池负极材料的表征方法，将负极活性物质与负极集流体剥离，与金属锂组装成扣式电池来研究劣化后的负极电化学行为。但扣式电池中的条件和实际电池差异很大，测试结果与实际电池中的真实表现并不相同。
中国专利CN200997429Y公开了一种三电极电池，该三电极电池是由电池壳体、电池壳内电芯、电池壳内电解液、参比电极及电池壳盖板构成。其中盖板上装有第三极柱连接参比电极，正极片、负极片与参比电极相互绝缘，通过电解液形成回路。这种装置可以在实际正负极组成的电池中研究各个单电池的电化学举动，然而需要将原要分析的电池在惰性气氛环境下进行拆解，对拆解后的极片进行清洗、干燥等处理然后组装成上述三电极电池，拆解过程中正负极易受环境影响发生副反应，极片的物料在拆解过程中也容易从箔材上脱落等，对三电极的组装造成困难。除此以外，新组装的三电极内部环境与原来的电池内部环境体系发生变化，测试结果可能失真。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于密闭电池单电极电化学行为研究的三电极电解池，主要解决上述现有三电极电池，在实际正负极组成的电池中研究各个单电池的电化学举动，需要将原要分析的电池在惰性气氛环境下进行拆解，拆解过程中正负极易受环境影响发生副反应，极片的物料在拆解过程中也容易从箔材上脱落等，对三电极的组装造成困难等技术问题；对拟调查研究电池的实际状况几乎不构成影响的情况下，可以分别测试正极和负极的实际电化学行为，可用于电池的失效分析等领域。本发明操作简单、实施方便。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于密闭电池单电极电化学行为研究的三电极电解池，其特征在于：将电池的外壳底部开孔，开孔部位浸入装有电解液的并放置了参比电极的容器中，所述电池的正负极分别作为研究电极和对电极，与所述参比电极构成一个三电极电解池。
所述的用于密闭电池单电极电化学行为研究的三电极电解池，其特征在于：将所述开孔部位浸入所述容器的电解液后，进行一次或多次负压操作。
所述的用于密闭电池单电极电化学行为研究的三电极电解池，其特征在于：将所述开孔部位浸入所述容器的电解液和负压操作在露点-20摄氏度或更低的干燥环境进行，然后将所述容器密闭。
所述的用于密闭电池单电极电化学行为研究的三电极电解池，其特征在于：所述容器是由广口瓶、与电池紧密装配的胶塞组成的密闭容器。
本发明的有益效果是：对拟调查研究电池的实际状况几乎不构成影响的情况下，可以分别测试正极和负极的实际电化学行为，可用于电池的失效分析等领域。
本发明操作简单、实施方便，可以应用于所有密闭电池、特别是圆柱形锂离子电池的极化曲线测试和失效分析。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中：1、参比电极极耳，2、胶塞，3、广口瓶，4、电池正极极耳，5、测试电池，6、电池负极极耳，7、参比电极
图2是本发明所述电池底部开口示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
本发明公开了一种用于密闭电池单电极电化学行为研究的三电极电解池，其特征在于：将电池的外壳底部开孔，开孔部位浸入装有电解液的并放置了参比电极的容器中，所述电池的正负极分别作为研究电极和对电极，与所述参比电极构成一个三电极电解池。
本发明中，将所述开孔部位浸入所述容器的电解液后，进行一次或多次负压操作。其好处在于:使容器中的电解液更快的进入到电池内部，从而电池正负极与参比电极所处环境一致。
本发明中，将所述开孔部位浸入所述容器的电解液和负压操作在露点-20摄氏度或更低的干燥环境进行，然后将所述容器密闭。低露点的干燥环境保证了环境水份处于较低水平，防止水份影响到电解液，同时防止水份进入到电池内部。
本发明中，所述容器是由广口瓶、与电池紧密装配的胶塞组成的密闭容器。
实施例1：
如图1所示的一种圆柱形电池的三电极装置，包括广口瓶3、胶塞2、参比电极极耳1、参比电极7。参比电极7为金属锂片，金属锂片的直径为10~20mm，本实施例采用15mm，金属锂片的厚度为0.2cm。参比电极置于装置底部，与电芯底部之间间距为4-8mm，本实施例采用5mm。胶塞2为带孔橡胶塞，本实施例采用胶塞2的通孔直径为18mm，测试电池5钢壳外径为18.3mm，以保证密封性。参比电极极耳1、正极极耳4和负极极耳6均为镍片，宽度为3mm，三个极耳的引出方向不同，以避免相互短接。测试电池5底部开口，电芯内部与外部电解液和参比电极7形成三电极电池，再与电化学工作站及辅助计算机一起组装成系统。
上述参比电极7为金属锂片以外，还可以采用铂或银等，因为金属锂的电极电位最靠近零电位，所以本实施例中以金属锂为例。上述参比电极极耳1、正极极耳4和负极极耳6均为镍片以外，还可以采用化学稳定性好、导电性好的金属或者合金材料，例如金、银、铜等。
本发明中，测试电池5底部开口，电芯内部与外部电解液和参比电极7形成三电极电池，再与电化学工作站及辅助计算机一起组装成系统。当对电池正极进行测试时，以电池正极为工作电极，电池负极为对电极，与参比电极锂片形成三电极，并于电化学工作站自带的三电极夹具进行连接。这个系统可以的功能是：1、单电极的电化学性能：单电极的容量、倍率、交流阻抗谱等；2、全电池的电化学性能，包括全电池的容量、倍率、循环伏安等，以及在全电池充放电过程中电池正负极的电位变化。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
Claims (4)
1.一种用于密闭电池单电极电化学行为研究的三电极电解池，其特征在于：将电池的外壳底部开孔，开孔部位浸入装有电解液的并放置了参比电极的容器中，所述电池的正负极分别作为研究电极和对电极，与所述参比电极构成一个三电极电解池。
2.根据权利要求1所述的用于密闭电池单电极电化学行为研究的三电极电解池，其特征在于：将所述开孔部位浸入所述容器的电解液后，进行一次或多次负压操作。
3.根据权利要求2所述的用于密闭电池单电极电化学行为研究的三电极电解池，其特征在于：将所述开孔部位浸入所述容器的电解液和负压操作在露点-20摄氏度或更低的干燥环境进行，然后将所述容器密闭。
4.根据权利要求3所述的用于密闭电池单电极电化学行为研究的三电极电解池，其特征在于：所述容器是由广口瓶、与电池紧密装配的胶塞组成的密闭容器。
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