CN114047227A - 一种锂离子电池电极材料及电解液性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锂离子电池电极材料及电解液性能测试装置，包括电解液仓和测试设备，电解液仓的两端由第一端盖和第二端盖密封，第一端盖和第二端盖上设有极柱；第一端盖和第二端盖为导电材料制成的盖板，第一端盖和第二端盖与电解液仓接触的一面用于放置电极板，两个电极板之间设置有隔膜；电解液仓为绝缘材料制成的容器，用于盛放电解液，电解液仓内设有导电材料制成的导电环，电解液仓上设有用于连接参比电极的参比电极接入口，参比电极接入口与导电环相配合，参比电极插入参比电极接入口后与导电环导通。与现有技术相比，本发明结构简单，生产成本低，易于装配，缩短了评测时间，可以多次重复使用，减少了评测成本。

Description

一种锂离子电池电极材料及电解液性能测试装置

技术领域

本发明涉及锂离子电池测试技术领域，尤其是涉及一种锂离子电池电极材料及电解液性能测试装置。

背景技术

锂离子电池因具有体积小、能量密度大、对环境无污染等优点，已经被越来越广泛地应用于各类电子产品和新能源汽车行业中。尤其随着新能源汽车的发展，锂离子电池呈爆发式增长。锂离子电池一般由正负极材料、隔膜、电解液及外壳组成，生产工艺过程一般为搅浆、涂布烘烤、滚压、分切、卷绕或叠片、入壳、注液、封装、化成、分容。对于评测一款新型的正负极材料或电解液，目前有2种较成熟的方法：

1、对于正负极材料可制作扣式电池，用锂片作为参比电极测试电极材料的容量、倍率或循环性能。该方法操作方便简单，但只能对单个电极材料进行评测，无法同时评测正负极材料的性能及材料匹配性。

2、对于正负极材料或电解液一般制作两电极电池，生产工艺如上所述。该方法制作成的电池只能体现整个电池的性能，无法实时监控不同电解液体系中的正、负极电位变化，且耗费时间长、生产成本投入较高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种锂离子电池电极材料及电解液性能测试装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种锂离子电池电极材料及电解液性能测试装置，包括电解液仓和测试设备，所述电解液仓的两端由第一端盖和第二端盖密封，第一端盖和第二端盖上设有极柱，测试设备与极柱连接；

第一端盖和第二端盖为导电材料制成的盖板，第一端盖和第二端盖与电解液仓接触的一面用于放置电极板，两个电极板之间设置有隔膜；

电解液仓为绝缘材料制成的容器，用于盛放电解液，所述电解液仓内设有导电材料制成的导电环，电解液仓上设有用于连接参比电极的参比电极接入口，参比电极接入口与导电环相配合，参比电极插入所述参比电极接入口后与导电环导通，测试设备与参比电极连接。

优选的，所述电解液仓的内壁上设有凹槽，所述导电环放置在凹槽内，参比电极接入口连通凹槽。

优选的，还包括绝缘连接件，所述第一端盖上设有第一连接孔，所述第二端盖上设有第二连接孔，绝缘连接件通过第一连接孔和第二连接孔连接第一端盖和第二端盖，电解液仓卡接在第一端盖与第二端盖之间。

优选的，所述绝缘连接件包括紧固件和绝缘材料制成的绝缘垫圈，所述绝缘垫圈为凸形垫圈，与第一连接孔和第二连接孔相配合。

优选的，所述绝缘连接件包括紧固件和绝缘材料制成的绝缘垫圈，所述绝缘垫圈为凸形垫圈，与第一连接孔或第二连接孔相配合。

优选的，第一端盖与电解液仓的连接处设有第一密封垫圈，第二端盖与电解液仓的连接处设有第二密封垫圈。

优选的，第一端盖与电解液仓接触的一面上设有第一密封圈槽，第一密封垫圈安装在第一密封圈槽内，第二端盖与电解液仓接触的一面上设有第二密封圈槽，第二密封垫圈安装在第二密封圈槽内。

优选的，所述参比电极接入口为螺纹孔，参比电极上设有相配合的螺纹，参比电极旋入参比电极接入口并密封所述参比电极接入口。

优选的，所述电解液仓上还设有排气孔，排气孔由气孔密封件密封。

优选的，所述排气孔为螺纹孔，气孔密封件为气孔螺栓。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)主要部件为电解液仓、第一端盖和第二端盖，结构简单，生产成本低，易于装配，缩短了评测时间；只需将待测试的电极片放在第一端盖和第二端盖内侧，在电解液仓内倒入电解液即可，使用方便，可针对不同正负极材料和电解液的组合进行性能测试，且本装置可以多次重复使用，减少了评测成本。

(2)能够随意组合正负极材料和电解液，如全新的电极材料或电解液，还适用于失效电极片匹配全新的电解液，适用场景多样，同时评测正负极材料及电解液的性能和匹配性，通过测试设备能实时监测电位变化，减少了评测时间。

(3)电解液仓与第一端盖和第二端盖之间设有密封圈，保证了良好的密封性能。

附图说明

图1为性能测试装置的正视图和半剖结构示意图；

图2为电解液仓的轴测图；

图3为电解液仓的半剖结构示意图；

图4为第一端盖的轴测图；

图5为第一端盖的半剖结构示意图；

图6为第二端盖的轴测图；

图7为第二端盖的半剖结构示意图；

图8为绝缘垫圈的轴测图和半剖结构示意图；

图9为电极板和隔膜的结构示意图；

附图标记：1、电解液仓，1-1、参比电极接入口，1-2、凹槽，2、第一端盖，2-1、第一连接孔，2-2、第一密封圈槽，3、第二端盖，3-1、第二连接孔，3-2、第二密封圈槽，4、导电环，5、绝缘垫圈；001、电极板，002、隔膜。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当放大了部件。

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

一种锂离子电池电极材料及电解液性能测试装置，包括电解液仓1和测试设备，用于对电极板001和电解液进行性能测试。

电解液仓1的两端由第一端盖2和第二端盖3密封，第一端盖2和第二端盖3上设有极柱，测试设备与极柱连接；

电解液仓1为绝缘材料制成的容器，用于盛放电解液，电解液仓1内设有导电材料制成的导电环4，电解液仓1上设有用于连接参比电极的参比电极接入口1-1，参比电极接入口1-1与导电环4相配合，参比电极插入参比电极接入口1-1后与导电环4导通，测试设备与参比电极连接；测试设备连接极柱和参比电极，进行电位等的测量。

第一端盖2和第二端盖3为导电材料制成的盖板，第一端盖2和第二端盖3与电解液仓1接触的一面用于放置电极板001，两个待测试的电极板001之间设置有隔膜002。

其中，电解液仓1采用聚四氟乙烯材料或其他绝缘材料制成，第一端盖2、第二端盖3、导电环4和极柱采用不锈钢或其他导电材料制成。

如图1、图2和图3所示，本实施例中电解液仓1的形状为空心圆柱，如图1、图4、图5、图6和图7所示，第一端盖2和第二端盖3是圆盘形盖板，靠近电解液仓1的一面有一个圆柱形的凸出部，恰好与入电解液仓1的两端配合。为了与电解液仓1配合，导电环4的形状为圆环，安装在电解液仓1内，性能测试装置装配完成后，导电环4平行于第一端盖2和第二端盖3，位于第一端盖2与第二端盖3之间。在其他实施方式中，也可以根据需要改变电解液仓1、第一端盖2和第二端盖的形状。

使用本发明进行电极材料和电解液性能测试时，根据本发明的尺寸制作待测电极片001和隔膜002，电极片001和隔膜002如图9所示，电解液仓1内安装导电环4，将电解液仓1与第一端盖2或第二端盖3装配在一起，将正极电极片001和负极电极片001安装在第一端盖2和第二端盖3上，两个电极片001之间插入隔膜002，将第二端盖3或第一端盖2与电解液仓1装配，第一端盖2和第二端盖3密封电解液仓1，向电解液仓1内注入待测试电解液，插入参比电极，参比电极与导电环4导通，测试设备连接极柱和参比电极，开始进行测量。

为了安装导电环4，在电解液仓1的内壁上设有凹槽1-2，导电环4放置在凹槽1-2内，参比电极接入口1-1连通凹槽1-2，参比电极沿参比电极接入口1-1插入电解液仓1后，就与凹槽1-2内的导电环4导通。如图2和图3所示，本实施例中凹槽的开口平行于第一端盖2和第二端盖3，这样便于装配导电环4，第一端盖2与电解液仓1的一端密封配合，第二端盖3与电解液仓2的另一端密封配合。

为了保证密封性能，第一端盖2与电解液仓1的连接处设有第一密封垫圈，第二端盖3与电解液仓1的连接处设有第二密封垫圈。本实施例中，如图1、图4、图5、图6和图7所示，第一端盖2与电解液仓1接触的一面上设有第一密封圈槽2-2，第一密封垫圈安装在第一密封圈槽2-2内，第二端盖3与电解液仓1接触的一面上设有第二密封圈槽3-2，第二密封垫圈安装在第二密封圈槽3-2内。在其他实施方式中，也可以考虑在电解液仓1上设置密封圈槽来安装密封垫圈。

本实施例中，考虑到电池中正负极应紧密接触但不能直接导通，电解液仓1与第一端盖2和第二端盖3之间没有通过连接件进行连接，而是将第一端盖2和第二端盖3通过绝缘连接件进行连接，第一端盖2上设有第一连接孔2-1，第二端盖3上设有第二连接孔3-1，绝缘连接件通过第一连接孔2-1和第二连接孔3-1连接第一端盖2和第二端盖3，第一端盖2和第二端盖3连接并固定后，电解液仓1卡接在第一端盖2与第二端盖3之间，并由第一端盖2和第二端盖3密封。在其他实施方式中，也可以设置两个连接件，一个连接件将电解液仓1与第一端盖2连接并密封，另一个连接件将电解液仓1与第二端盖3连接并密封。

绝缘连接件包括紧固件和绝缘材料制成的绝缘垫圈5，紧固件为螺栓和螺母，如图8所示，绝缘垫圈5为凸形垫圈，第一连接孔2-1为贯穿第一端盖2的开孔，第二连接孔3-1为贯穿第二端盖3的开孔，开孔可以为光滑通孔，也可以设置螺纹，螺栓穿过第一连接孔2-1和第二连接孔3-1后由螺母锁紧。为了保证第一端盖2与第二端盖3之间不会直接导通，本实施例中，绝缘垫圈5与第一连接孔2-1和第二连接孔3-1相配合，在第一连接孔2-1和第二连接孔3-1内均安装了绝缘垫圈5。在其他实施方式中，绝缘垫圈5也可以与第一连接孔2-1或第二连接孔3-1相配合，在对应的一对第一连接孔2-1和第二连接孔3-1之间设置一个绝缘垫圈5，只需保证第一端盖2与第二端盖3之间不会直接导通即可。

在另一个实施方式中，紧固件为螺柱和螺母，第一连接孔2-1和第二连接孔3-1中一个为内螺纹孔，一个为开孔，开孔可以为光滑通孔，也可以设置螺纹，螺柱一端旋入内螺纹孔，一端穿过开孔后由螺母锁紧，如图8所示，绝缘垫圈5为凸形垫圈，绝缘垫圈5与开孔相配合。在其他实施方式中，也可以考虑在第一端盖2上同时设置开孔和内螺纹孔，在第二端盖3上对应的设置内螺纹孔和开孔，绝缘垫圈5与开孔相配合。

本实施例中，为了便于固定参比电极，参比电极接入口1-1为螺纹孔，参比电极上设有相配合的螺纹，参比电极旋入参比电极接入口1-1并密封参比电极接入口1-1。

本实施例中，没有单独设置电解液入口，电解液通过参比电极接入口1-1进入电解液仓1即可，在其他实施方式中也可以单独设置电解液入口，并设计与电解液入口配合的入口密封件，电解液进入电解液仓1后使用入口密封件对电解液入口进行密封。

本实施例中，没有单独设置电解液入口，为了便于电解液进入电解液仓1，电解液仓1上还设有排气孔，排气孔由气孔密封件密封。本实施例中，排气孔为螺纹孔，气孔密封件为气孔螺栓，其他实施方式中，也可以根据需要设置气孔密封件，如栓塞等，在电解液进入电解液仓1且参比电极插入电解液仓1后，使用气孔密封件密封电解液仓1。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池电极材料及电解液性能测试装置，其特征在于，包括电解液仓(1)和测试设备，所述电解液仓(1)的两端由第一端盖(2)和第二端盖(3)密封，第一端盖(2)和第二端盖(3)上设有极柱，测试设备与极柱连接；

第一端盖(2)和第二端盖(3)为导电材料制成的盖板，第一端盖(2)和第二端盖(3)与电解液仓(1)接触的一面用于放置电极板(001)，两个电极板(001)之间设置有隔膜(002)；

电解液仓(1)为绝缘材料制成的容器，用于盛放电解液，所述电解液仓(1)内设有导电材料制成的导电环(4)，电解液仓(1)上设有用于连接参比电极的参比电极接入口(1-1)，参比电极接入口(1-1)与导电环(4)相配合，参比电极插入所述参比电极接入口(1-1)后与导电环(4)导通，测试设备与参比电极连接。

2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电极材料及电解液性能测试装置，其特征在于，所述电解液仓(1)的内壁上设有凹槽(1-2)，所述导电环(4)放置在凹槽(1-2)内，参比电极接入口(1-1)连通凹槽(1-2)。

3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电极材料及电解液性能测试装置，其特征在于，还包括绝缘连接件，所述第一端盖(2)上设有第一连接孔(2-1)，所述第二端盖(3)上设有第二连接孔(3-1)，绝缘连接件通过第一连接孔(2-1)和第二连接孔(3-1)连接第一端盖(2)和第二端盖(3)，电解液仓(1)卡接在第一端盖(2)与第二端盖(3)之间。

4.根据权利要求3所述的一种锂离子电池电极材料及电解液性能测试装置，其特征在于，所述绝缘连接件包括紧固件和绝缘材料制成的绝缘垫圈(5)，所述绝缘垫圈(5)为凸形垫圈，与第一连接孔(2-1)和第二连接孔(3-1)相配合。

5.根据权利要求3所述的一种锂离子电池电极材料及电解液性能测试装置，其特征在于，所述绝缘连接件包括紧固件和绝缘材料制成的绝缘垫圈(5)，所述绝缘垫圈(5)为凸形垫圈，与第一连接孔(2-1)或第二连接孔(3-1)相配合。

6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电极材料及电解液性能测试装置，其特征在于，第一端盖(2)与电解液仓(1)的连接处设有第一密封垫圈，第二端盖(3)与电解液仓(1)的连接处设有第二密封垫圈。

7.根据权利要求6所述的一种锂离子电池电极材料及电解液性能测试装置，其特征在于，第一端盖(2)与电解液仓(1)接触的一面上设有第一密封圈槽(2-2)，第一密封垫圈安装在第一密封圈槽(2-2)内，第二端盖(3)与电解液仓(1)接触的一面上设有第二密封圈槽(3-2)，第二密封垫圈安装在第二密封圈槽(3-2)内。

8.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电极材料及电解液性能测试装置，其特征在于，所述参比电极接入口(1-1)为螺纹孔，参比电极上设有相配合的螺纹，参比电极旋入参比电极接入口(1-1)并密封所述参比电极接入口(1-1)。

9.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电极材料及电解液性能测试装置，其特征在于，所述电解液仓(1)上还设有排气孔，排气孔由气孔密封件密封。

10.根据权利要求9所述的一种锂离子电池电极材料及电解液性能测试装置，其特征在于，所述排气孔为螺纹孔，气孔密封件为气孔螺栓。

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