CN116973783B - 一种极板原位电流电位测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铅酸蓄电池生产测量技术领域，具体是一种极板原位电流电位测量方法。一种极板原位电流电位测量方法，包括以下步骤：设置参比电极组合装置，连接数据测试装置，数据测试装置包括测试极板、充放电装置、参比电极组合装置及数据采集装置；采用三电极体系，中间的测试极板和两侧的对极板分别连接外部的充放电装置，参比电极组合装置的T端紧密接触测试极板的测量位置，逐点测量之后得到原位电位和电位差，通过运算可以计算测点的电流密度。该专利综合考虑了电化学的各实际影响因素，能实时反应极板的电流电位分布情况，是优化极板结构设计的基础，对于工艺过程控制以及后续的电池使用维护提供了重要方法和设计依据。
Description
技术领域
本发明涉及铅酸蓄电池生产测量技术领域，具体是一种极板原位电流电位测量方法。
背景技术
铅酸蓄电池的质量比能量低，除铅的密度大以外，另一个重要的因素是其活性物质利用率低。其中铅酸电池的极板面积一般较大，由板耳、筋条、边框和活性物质组成，而板耳的位置、筋条的走向和截面积大小、活性物质物化参数的一致性以及硫酸电解液在电池不同部位的分层现象均会导致在充放电过程不同部位电流电位分布出现差异，从而影响电池的充放电性能，降低电池总体的活性物质利用率。
虽然极板上原位电流和电位的分布很重要，但是目前只有少数研究涉及电流和电位分布的模拟和计算。其中有些国外技术人员利用数学模型计算放电时极板上电流和电位的分布，虽然这些结果可以用来估计蓄电池的性能和辅助板栅设计，但是这些数学模拟方法大都是在模拟了多种理想状态下的假设，会因为这些假设而遗漏一些影响因素，进而影响模拟结果。因此，目前并无成熟可靠的检测铅酸蓄电池极板原位电流和电位的测量方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种极板原位电流电位测量方法，该种测量方法结构设计合理，通过使用参比电极组合装置对测试极板上进行逐点检测，并经过系列运算，得到极板在充放电过程中实际的电流电位分布情况。
为解决现有技术问题，本发明公开了一种极板原位电流电位测量方法，包括以下步骤：
(a)设置参比电极组合装置，所述参比电极组合装置包括两排参比电极组成，其中一排参比电极定义为T端，另一排参比电极定义为C端，每一排中包括n个(2≤n≤5)参比电极，其中T端和C端之间的距离为a，同一排中相邻2个电极之间的距离为b，T端的电极分别定义为T1、T2……Tn，参比电极C端的电极分别定义为C1、C2……Cn。
(b)连接数据测试装置，包括测量电极、充放电装置、参比电极组合装置及数据采集装置；采用三电极体系，测量电极包括中间的测试极板和两侧的对极板，而测试极板和对极板分别连接外部的充放电装置，参比电极组合装置的T端紧密接触测试极板的测量位置。
(c)电位测量，使参比电极组合装置的T端各电极依次连接数据采集装置的对应正极数据端口连接，测试极板连接数据采集装置的对应负极数据端口，并记录数据采集装置上对应数据端口显示的电位数据。参比电极组合装置通过升降装置带动上下移动，设置每次向上移动距离M进行一次数据的测量和记录，直至测量至测试极板顶端；根据测试极板的宽度和参比电极组合装置上T端两端电极的距离，多次横向移动升降装置，使参比电极组合装置的T端逐次自下而上每移动M距离对测试极板上的电位进行测量，并记录数据采集装置上对应数据端口显示的电位数据；直至测量完宽度为W，长度为H的测试极板上全部测试区块的数据。
(d)电流测量，使参比电极组合装置中的T端电极依次连接数据采集装置的正极数据端口，参比电极组合装置中的C端电极依次连接数据采集装置的负极数据端口，则数据采集装置上对应端口显示的数据即为参比电极组合装置上两排对应电极之间的电位差U。参比电极组合装置通过升降装置带动上下移动，设置每次向上移动距离M进行一次数据的测量和记录，直至测量至测试极板顶端；根据测试极板的宽度和参比电极组合装置上T端左右两端电极的距离，多次横向移动升降装置，使参比电极组合装置的T端和C端逐次自下而上每移动M距离对测试极板上每个测试区块T端和C端的电位差U进行测量，并记录数据采集装置上对应数据端口显示的电位差数据；直至测量完宽度为W，长度为H的测试极板上全部测试数据。
测试极板上每个测试区块的面积S=M*b，则测量点的电流密度i= ，其中i表示电流密度，U表示参比电极组合装置上两排对应电极之间的电压差，∑U表示整个基板上所有电位差的总和，I表示充放电电流的1/2，而充放电的电流可以通过充放电装置中计量。
优选的，在步骤(c)的电位测量中，参比电极组合装置中的T1连接数据采集装置的F1正端口、T2连接F2正端口、T3连接F3正端口、T4连接F4正端口，测试极板连接F1负端口、F2负端口、F3负端口、F4负端口，则F1、F2、F3、F4显示的数据，即为测试部位的电位。
优选的，在步骤(d)的电流测量中，参比电极组合装置中的T1连接数据采集装置的F5正端口、T2连接F6正端口、T3连接F7正端口、T4连接F8正端口；C1连接F5负端口、C2连接F6负端口、C3连接F7负端口、C4连接F8负端口；则F5、F6、F7、F8显示的数据即分别为测试部位处T1和C1、T2和C2、T3和C3以及T4和C4之间的电位差U。
优选的，所述步骤（C）和步骤（D）中的移动距离M，0.3cm≤M≤0.6cm。
优选的，所述参比电极组合装置包括固定板和参比电极，所述参比电极固定在固定板上。
优选的，所述参比电极组合装置中的T端电极采用非对称结构，而C端电极采用鲁金毛细管结构。所述T端参比电极的下端开口向外，而所述C端参比电极下端开口向下。
T端参比电极下端采用向测试极板伸出的结构，和传统的鲁金毛细管相比，可不用进行定位矫正，即可测试极板部位的实际电位。
其中参比电极与数据采集装置的连接关系为：参比电极组合装置中的T1同时连接数据采集装置的F1正端口和F5正端口、T2连接F2正端口和F6正端口、T3连接F3正端口和F7正端口，T4同时连接数据采集装置的F4正端口和F8正端口；而测试极板连接F1负端口、F2负端口、F3负端口和F4负端口，则F1、F2、F3、F4显示的数据，即为测试部位的电位。参比电极组合装置中的C1连接F5负端口、C2连接F6负端口、C3连接F7负端口、C4连接F8负端口；则F5、F6、F7、F8显示的数据，即为电流测量中需要的测量的数据两排参比电极之间的电位差U。连接完成后，随着参比电极在测试极板上的测量，数据采集装置上同步显示测量位置处的电位和电压差U。
本发明具有以下有益效果：本发明的测量方法，是一种成熟可靠的检测铅酸蓄电池极板原位电流和电位的测量方法，其可以动态地对极板充放电进行电流电位分布原位跟踪研究，其综合考虑了电化学的各实际影响因素，能实时反应极板的电流电位分布情况，是优化极板结构设计的基础，对于工艺过程控制以及后续的电池使用维护提供了重要方法和设计依据。
附图说明
图1为本发明中参比组合电极T端电极下端结构；
图2为本发明中参比组合电极装置的结构；
图3为本发明中整个数据测试装置连接结构示意图；
图4为本发明中极板电流电位测量点分布示意图；
图5为本发明中拉网板栅极板化成5min的电位分布示意图；
图6为本发明中辐射板栅极板化成5min的电位分布示意图；
图7是本发明中拉网板栅极板化成5min的电流密度分布示意图；
图8是本发明中辐射板栅极板化成5min的电流密度分布示意图；
图9为本发明中拉网板栅极板化成21h的电位分布示意图；
图10为本发明中辐射板栅极板化成21h的电位分布示意图；
图11是本发明中拉网板栅极板化成21h的电流密度分布示意图；
图12是本发明中辐射板栅极板化成21h的电流分布示意图；
图13为本发明中拉网板栅极板放电1min的电位分布示意图；
图14为本发明中拉网板栅极板放电6min的电位分布示意图；
图15是本发明中拉网板栅极板放电1min的电流密度分布示意图；
图16是本发明中拉网板栅极板放电6min的电流密度分布示意图。
附图标记：1、参比电极组合装置；11、T端；12、C端；13、固定板；2、测量电极；21、测试极板；22、对极板；3、充放电装置；4、数据采集装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的结构。
实施例1
根据图1-4所示，结构制作参比电极组合装置1，制备3只Hg/Hg2SO4/H2SO4(1.285g/cm3)电极，此作为参比电极组合装置1的T端11，其中电极长为0.2mm、宽为5mm，C端12的鲁金毛细管尖端的内径大约为0.1mm~0.2mm之间。其中T端下端的结构如图1所示，为非对称结构且开口向外。
采用一个有机玻璃作为固定板13，把3个T端11参比电极和3个C端12参比电极固定成两排，而且6个参比电极的尖端都在同一平面上。前后两排之间的距离a为3cm，每排中的相邻两个参比电极之间的距离b为2.5cm。
整个数据测试装置，包括测量电极2、充放电装置3、参比电极组合装置1及数据采集装置4；采用三电极体系，则测量电极2包括中间的测试极板21和两侧的对极板22，而测试极板21和对极板22分别连接外部的充放电装置3，参比电极组合装置1的T端紧密接触测试极板21的测量位置。
在该实施例中制备了3对电极，因此在电位测量中，如说明书附图3所示，参比电极组合装置中的T1连接数据采集装置的F1正端口、T2连接F2正端口、T3连接F3正端口，测试极板连接F1负端口、F2负端口、F3负端口，则F1、F2、F3显示的数据，即为测试部位的电位；而电流测量中，参比电极组合装置中的T1连接数据采集装置的F5正端口、T2连接F6正端口、T3连接F7正端口；C1连接F5负端口、C2连接F6负端口、C3连接F7负端口；则F5、F6、F7显示的数据，即为两排参比电极之间的电位差U。连接完成后，随着参比电极在测试极板上的测量，数据采集装置上同步显示测量位置处的电位和电压差U。说明书附图3中表示了参比电极组合装置中含有4个电极时的连接关系，当有4个电极时，只需要将参比电极中的T4分别连接数据采集装置中的F4正端口和F8正端口，C4连接F8负端口即可，则F4显示的数据是测试部位的电位，而F8显示的数据是测量部位T4和C4之间的电位差U。
固化和干燥之后的汽车用生极板，板栅分别为铅拉网板栅和辐射型重力浇铸板栅，所涂干膏质量约为103g，正极板的大小为14.2cm（宽）×13.0cm（高）×0.22cm（厚）。电池槽内部尺寸为14.5cm×9.0cm×15cm，实验在三极板电池中进行，测试极板21放置在两个对电极22之间。测试极板21的宽度和高度与容器的宽度及硫酸的高度一致，这样可以认为电流是平行通过电解液的，化成电解液是密度为1.05g/cm3的硫酸。实验在40℃恒温条件中进行，化成电流在前10h为2.2A，后12h为1.1A。分别测试两种板栅正极板在化成期间的电流电位分布，其对电极是未化成的尺寸相同的负极板。
将连接升降装置的参比电极组合装置1由下而上匀速上升，每0.5cm记录一次数据，自下而上的移动时间为20s，测试极板21的宽度为14.2cm，而参比电极组合装置1的可以一次扫描的宽度为2.5cm*3即7.5cm，再加上参比电极的宽度，那么参比电极组合装置1横向移动两次就可以获得整个极板上的电流和电位分布，即40s即可将测试极板21测试完成。由于化成时间远远大于40s，所以可以忽略由于扫描时间引起的误差。测点的位置分布如图4所示，横向上有6组测点，分别为T1、T2和T3两次横向测量的位置，纵向上的测点是参比电极组合装置1逐次上移测得的点，纵向上每相邻的两点之间的距离为0.5cm，而横向上每相邻的两个点之间的距离为2.5cm。
表1和表2分别为采用拉网和辐射板栅的极板，化成开始5min时，间隔选取F1、F2和F3的电位数据，得到如下表格：
将表1和表2的数据作图分别得到图5和图6。由图5可知，拉网式极板的顶部电位比底部低，特别是靠近板耳处；而由图6可知，对于辐射式正极板，中间电位比四周电位高，这是因为极板上铅膏不导电，在化成初期正极板上难以生产PbO2晶核，化成只能从板栅筋条处开始，导电性好的板栅边框和板耳附近则极化小，电位较低，然后从板栅附近开始生成PbO2晶带，并向测试极板21内部延伸，所以正极板中间部位或远离板耳部位极化很高。按照该测试方法测得的电位情况与实际生产理论数据得到的结果是一致的，故该测试方法是可靠且准确的。
而电流密度的测量：数据采集装置F5、F6、F7的显示数据，即为测试位置处T1和C1，T2和C2，T3和C3之间的电位差U。拉网板栅极板化成5min时，由于竖向每隔0.5cm采集数据较多，在表格中间隔选取F5、F6和F7扫描的电位差数据，如表3所示：
经过公式i= 计算后得到表4。其中，∑U表示整个极板上所有电位差的总和，I表示充放电电流的1/2，为1.1A。
而辐射板栅极板化成5min时，间隔选取F5、F6和F7扫描的电位差数据，如表5所示，而经过公式i= 计算后得到表6中的电流密度分布数据：
其中，∑U表示整个极板上所有电位差的总和，I表示充放电电流的1/2，为1.1A。
将表4和表6电流密度分布情况作图，可得拉网板栅极板化成5min时电流密度分布情况如图7所示，以及辐射板栅极板化成5min时电流密度分布情况如图8所示。
由图7和图8中可以看出，两种板栅极板上的电流分布差别非常大。拉网式极板比辐射式极板的电流密度分布要均匀的多，前者的电流密度只在板耳位置较高，而辐射式极板则是四周电流密度大，中间部位小，且整个极板上电流密度分布相差大。这是因为化成初期，极板上的硫酸铅，碱式硫酸铅及氧化铅不导电，而导电的活性物质还没有生成，所以整个极板的导电能力几乎是由板栅来决定，而板耳处的导电性最高。辐射板栅由于大的板框板栅电阻较小、极化小，特别是在边缘和板耳部位。因此，分布在边缘的电流很大，由于化成电流和拉网板栅极板相同，中间部位的电流就很小，从而导致拉网式极板比辐射式极板在边缘的电流密度明显偏低。按照该测试方法测得的电位情况与实际生产理论数据得到的结果是一致的。
实施例2
采用实施例1中的方法，在化成21h时，再对测试极板21进行测量。
那么我们首先得到电位数据：拉网板栅极板化成21h时，间隔选取的电位数据如表7所示，辐射板栅极板化成21h时的电位数据如表8所示。
将表7数据作图可得拉网板栅极板化成21h时的电位分布图，如图9所示；将表8数据作图可得辐射板栅极板化成21h时的电位分布图，如图10所示。对图分析可知，此时的电位变得相当均匀，两种极板的电位都是底部比顶部稍正些。这是由于正极板上的活性物质已经都转化为导电性好的PbO2，整个极板上的电阻由活性物质决定，不取决于板栅。因此，电位分布变得很均匀，此时主要是过充析气过程。图中显示情况与实际理论分析情况一致。
然后，我们进行电流密度测量，利用实施例1中所示的方法，测量拉网板栅极板化成21h时，F5、F6和F7扫描的电位差如表9所示。经过公式i= 计算后得到表10。其中，∑U表示整个极板上所有电位差的总和，I表示充放电电流的1/2，为0.55A。
测量辐射板栅极板化成21h时的F5、F6和F7扫描的电位差如表11所示，经过公式i= 计算后得到表12。其中，∑U表示整个极板上所有电位差的总和，I表示充放电电流的1/2，为0.55A。
对表10的数据进行作图，可得图11，而对表12的数据进行作图，可得图12。对比两图可知，此时电流仅是开始化成电流的一半。此时他们的电流密度分布都较均匀。拉网板栅的极板在板耳处出现了电流密度的最低值，这对电池极板的性能会产生影响。实验数据得到的结论和实际生产得到结论也是一致的。
实施例3
与实施例1和实施例2的测量方法一致，在放电1min和放电6min时，再对测试极板21的电位和电流密度进行测量。在放电时，由于1min和6min相对于两次扫描的总时间40s，差距不大，因此扫描时间不能忽略，故第2次测量时，需要在第一次测量完成后，重新等待电极完全充电，再次放电的1min和6min时，再进行测量。经测试、绘制拉网板栅极板在1min和6min时的电位分布测试结果图分别如图13和图14所示， 而拉网板栅极板在1min和6min时的电流密度分布测试结果图分别如图15和图16所示。
经对比分析，在以3C电流放电初期，电流和电位在拉网板栅正极板的分布都十分均匀。随着极板的放电，极板顶部和底部的极化会变得越来越高，电流在极板上的分布也变得不均匀。由于放电电流没有改变，当极板底部和顶部的电流密度降低时，极板中部的电流密度升高。在同一放电时刻，随着放电温度的提高，电流密度分布也会越均匀。拉网板栅极板上部的活性物质限制了电池的放电，最终导致放电结束。温度越高，电流电位分布在整个极板上的差异越小，放电时间也就越长。发现虽然拉网板栅正极板是以3C的大电流放电，但是在放电1min时正极板上下的电位差差距极小，说明拉网极板上的活性物质利用率分布更均匀。
经过上述实施例的测量对比，测得数据与实际情况是一致的，故该测量方法是可靠且稳定的。
其有益效果在于：可以动态地对极板充放电进行电流电位分布原位跟踪研究，其综合考虑了电化学的各实际影响因素，能实时反应极板的电流电位分布情况，是优化极板结构设计的基础，对于工艺过程控制以及后续的电池使用维护提供了重要方法和设计依据。将测试极板21通过参比组合装置1和测量点距离分成N个部分（其中N=H*W/M*b，即将测试极板21分为了N个测试区块），将其进行微分处理，从而实现得到整个极板电位和电流密度分布情况。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种极板原位电流电位测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
(a)设置参比电极组合装置，所述参比电极组合装置包括两排参比电极组成，其中一排参比电极定义为T端，另一排参比电极定义为C端，每一排中包括n个参比电极，2≤n≤5，其中T端和C端之间的距离为a，同一排中相邻2个电极之间的距离为b；
(b)连接数据测试装置，包括测量电极、充放电装置、参比电极组合装置及数据采集装置；采用三电极体系，测量电极包括中间的测试极板和两侧的对极板，而测试极板和对极板分别连接外部的充放电装置，参比电极组合装置的T端紧密接触测试极板的测量位置；
(c)电位测量，使参比电极组合装置的T端各电极依次连接数据采集装置的正极数据端口，测试极板连接数据采集装置的对应负极数据端口，并记录数据采集装置上对应数据端口显示的电位数据；
参比电极组合装置通过升降装置带动上下移动，设置每次向上移动距离M进行一次数据的测量和记录，直至测量至测试极板顶端；根据测试极板的宽度和参比电极组合装置上T端两端电极之间的距离，多次横向移动升降装置，使参比电极组合装置的T端逐次自下而上每移动M距离测量测试极板上的电位分布，并记录数据采集装置上对应数据端口显示的电位数据；直至测量完宽度为W，长度为H的测试极板上全部测试数据；
(d)电流测量，使参比电极组合装置中的T端电极依次连接数据采集装置的正极数据端口，参比电极组合装置中的C端电极依次连接数据采集装置的对应负极数据端口，则数据采集装置上对应数据端口显示的数据即为参比电极组合装置上两排对应电极之间的电位差U；
参比电极组合装置通过升降装置带动上下移动，设置每次向上移动距离M进行一次数据的测量和记录，直至测量至测试极板顶端；根据测试极板的宽度和参比电极组合装置上T端最左侧和最右侧电极之间的宽度，多次横向移动升降装置，使参比电极组合装置的T端和C端逐次自下而上每移动M距离对测试极板上每个测试区块T端和C端的电位差U进行测量，并记录数据采集装置上对应数据端口显示的电位差数据；直至测量完宽度为W，长度为H的测试极板上全部测试数据；
测试极板上每个测试区块的面积S=M*b (1)；
则测量点的电流密度i=(2)，其中i表示电流密度，U表示参比电极组合装置上两排对应电极之间的电压差，∑U表示整个基板上所有电位差的总和，I表示充放电电流的1/2，而充放电的电流可以通过充放电装置中计量。
2.根据权利要求1所述的一种极板原位电流电位测量方法，其特征在于：所述参比电极T端的电极分别定义为T1、T2……Tn，参比电极C端的电极分别定义为C1、C2……Cn。
3.根据权利要求2所述的一种极板原位电流电位测量方法，其特征在于：所述步骤(c)的电位测量中，参比电极组合装置中的T1连接数据采集装置的F1正端口、T2连接F2正端口、T3连接F3正端口、T4连接F4正端口，测试极板连接F1负端口、F2负端口、F3负端口、F4负端口，则F1、F2、F3、F4显示的数据，即为测试部位的电位。
4.根据权利要求2所述的一种极板原位电流电位测量方法，其特征在于：所述步骤(d)的电流密度测量中，参比电极组合装置中的T1连接数据采集装置的F5正端口、T2连接F6正端口、T3连接F7正端口、T4连接F8正端口；C1连接F5负端口、C2连接F6负端口、C3连接F7负端口、C4连接F8负端口；则F5、F6、F7、F8显示的数据即分别为测试部位处T1和C1、T2和C2、T3和C3以及T4和C4之间的电位差U。
5.根据权利要求1所述的一种极板原位电流电位测量方法，其特征在于：所述T端参比电极的下端开口向外，而所述C端参比电极下端开口向下。
6.根据权利要求5所述的一种极板原位电流电位测量方法，其特征在于：所述参比电极组合装置包括固定板和参比电极，所述参比电极固定在固定板上。
7.根据权利要求6所述的一种极板原位电流电位测量方法，其特征在于：所述步骤（C）和步骤（D）中的移动距离M，0.3cm≤M≤0.6cm。
8.根据权利要求7所述的一种极板原位电流电位测量方法，其特征在于：所述参比电极组合装置中的T端电极采用非对称结构，而C端电极采用鲁金毛细管结构。
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Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4459180A (en) * | 1983-05-16 | 1984-07-10 | General Signal Corporation | Method and means for compensating for IR voltage drop in electrochemical cells |
| JP2001166082A (ja) * | 1999-12-13 | 2001-06-22 | Toshiba Corp | 腐食環境検知方法およびそれを用いた原子力プラントの運転方法 |
| WO2004063737A1 (ja) * | 2003-01-15 | 2004-07-29 | Osaka Gas Co., Ltd. | 腐食・防食状態評価方法と電位測定装置と照合電極 |
| WO2009136222A1 (en) * | 2008-05-07 | 2009-11-12 | Commissariat A L' Energie Atomique | Method of estimation of the state of charge of a battery |
| CN102912356A (zh) * | 2011-08-05 | 2013-02-06 | 北京科技大学 | 多功能阴极保护测试探头及测试方法 |
| CN203519044U (zh) * | 2013-09-10 | 2014-04-02 | 福州开发区星云电子自动化有限公司 | 一种对锂电池组进行电压和温度测量的装置 |
| CN104078715A (zh) * | 2014-06-30 | 2014-10-01 | 天能集团江苏科技有限公司 | 检测电池极板电极电位的装置 |
| CN107966665A (zh) * | 2016-10-20 | 2018-04-27 | 超威电源有限公司 | 一种铅酸蓄电池电极电位检测方法 |
| CN108039514A (zh) * | 2017-11-17 | 2018-05-15 | 清华大学 | 一种带有参比电极的锂离子电池的电镀制备方法 |
| CN112058893A (zh) * | 2020-09-16 | 2020-12-11 | 北京高能时代环境技术股份有限公司 | 一种改进型电阻加热原位热脱附系统 |
| CN213845348U (zh) * | 2020-10-30 | 2021-07-30 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种方形电池原位采集结构 |
| CN115117487A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-09-27 | 华北电力科学研究院有限责任公司 | 一种阀控式铅酸蓄电池测试用参比电极及其制备方法与应用 |
-
2023
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Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4459180A (en) * | 1983-05-16 | 1984-07-10 | General Signal Corporation | Method and means for compensating for IR voltage drop in electrochemical cells |
| JP2001166082A (ja) * | 1999-12-13 | 2001-06-22 | Toshiba Corp | 腐食環境検知方法およびそれを用いた原子力プラントの運転方法 |
| WO2004063737A1 (ja) * | 2003-01-15 | 2004-07-29 | Osaka Gas Co., Ltd. | 腐食・防食状態評価方法と電位測定装置と照合電極 |
| WO2009136222A1 (en) * | 2008-05-07 | 2009-11-12 | Commissariat A L' Energie Atomique | Method of estimation of the state of charge of a battery |
| CN102912356A (zh) * | 2011-08-05 | 2013-02-06 | 北京科技大学 | 多功能阴极保护测试探头及测试方法 |
| CN203519044U (zh) * | 2013-09-10 | 2014-04-02 | 福州开发区星云电子自动化有限公司 | 一种对锂电池组进行电压和温度测量的装置 |
| CN104078715A (zh) * | 2014-06-30 | 2014-10-01 | 天能集团江苏科技有限公司 | 检测电池极板电极电位的装置 |
| CN107966665A (zh) * | 2016-10-20 | 2018-04-27 | 超威电源有限公司 | 一种铅酸蓄电池电极电位检测方法 |
| CN108039514A (zh) * | 2017-11-17 | 2018-05-15 | 清华大学 | 一种带有参比电极的锂离子电池的电镀制备方法 |
| CN112058893A (zh) * | 2020-09-16 | 2020-12-11 | 北京高能时代环境技术股份有限公司 | 一种改进型电阻加热原位热脱附系统 |
| CN213845348U (zh) * | 2020-10-30 | 2021-07-30 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种方形电池原位采集结构 |
| CN115117487A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-09-27 | 华北电力科学研究院有限责任公司 | 一种阀控式铅酸蓄电池测试用参比电极及其制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Investigating light-induced plating of silicon solar cells using in-situ current-voltage analysis;Pei-Chieh Hsiao 等;《2015 IEEE 42nd Photovoltaic Specialist Conference (PVSC)》;1-4 * |
| 双膦银配合物的原位合成及其光电流响应;杨巍 等;《广州化工》;第49卷(第6期);35-37 * |
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| Publication number | Publication date |
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Denomination of invention: A method for in-situ current and potential measurement of electrode plates Granted publication date: 20231212 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Zibo Zichuan Branch Pledgor: SHANDONG JINKELI POWER SOURCES TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2024980012177 |