CN205175872U - 用于测量电解液中锂离子的动力学参数的测量装置 - Google Patents
用于测量电解液中锂离子的动力学参数的测量装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN205175872U CN205175872U CN201520919209.8U CN201520919209U CN205175872U CN 205175872 U CN205175872 U CN 205175872U CN 201520919209 U CN201520919209 U CN 201520919209U CN 205175872 U CN205175872 U CN 205175872U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- container
- measurement mechanism
- packing ring
- mechanism according
- head
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Abstract
本实用新型公开了一种用于测量电解液中锂离子的动力学参数的测量装置，其包括容器、两个密封盖、两个电极和垫圈；所述容器中开设有轴向的容置孔，两个密封盖分别密封连接在容器的两端；两个电极分别设置在不同的密封盖上，每一电极均包括收容于容器的容置孔中的头部和自密封盖穿出的极柱；垫圈收容于容器的容置孔中并被两个电极的头部挤压定位，自密封盖穿出的极柱用于与测试仪器的测试接头连接。与现有技术相比，本实用新型的测量装置采用垫圈和电极的组装结构，利用垫圈和电极头部将锂片挤压定位，提高了测试的操作性、准确度和可重复性；又由于垫圈内可放置测试用的电解液和多孔介质，因此能够用于测量电解液在多孔结构中的有效动力学参数。
Description
技术领域
本实用新型属于锂离子电池测试设备领域，更具体地说，本实用新型涉及一种用于测量电解液中锂离子的动力学参数的测量装置。
背景技术
随着新能源技术的发展和电动汽车的兴起以及快速增长，锂离子电池的应用范围和规模正在迅速扩展，相应地，业界对锂离子电池的性能要求，尤其是高功率和低温等技术要求也在逐步提高。因此，高性能锂离子电池的研制已成为目前的研究热点。
非水电解液是锂离子电池的重要组成部分。在锂离子电池中，非水电解液浸润极片和隔膜等多孔介质，为电池反应传输锂离子，因此锂离子在浸润有多孔介质的电解液中的有效传输速度大小直接决定了电池的动力学性能，如倍率性能、低温放电性能等。锂离子在电解液中的传输速度是由其动力学参数决定的，包含电导率、扩散系数、迁移数和活度系数四个方面。从锂离子电池极化的角度来看，电导率反映的是电解液中正负离子传导电流的能力，对应于电池的欧姆极化；活度系数反映了高浓度的电解液偏离理想稀溶液的状态，扩散系数反映的是由锂盐浓度梯度驱动的锂离子的扩散速度，锂离子迁移数反映的是锂离子在电流传输中的贡献比例，活度系数、扩散系数和锂离子迁移数三者决定了电池反应中液相的浓差极化。正因为此，电解液中锂离子的这四个动力学参数的测量对分析锂离子电池极化原因，改进电池倍率性能和低温性能具有重要的指导意义和应用价值。
目前，上述四个锂离子动力学参数的测量是基于以Maxwell-Stefan方程为核心的浓溶液理论，P.G.Bruce和JohnNewman等人对该理论的发展做出了巨大的贡献。其中，P.G.Bruce等人于1987年在《Polymer》杂志28期2324-2328页中提出使用交流阻抗和恒压极化相结合的方法测试锂离子迁移数，JohnNewman则于1995年在《JournalofElectrochemicalSociety》杂志142期1859页提出使用分步直流极化的方法测量聚合物电解质的扩散系数和迁移数，使用的是“金属电极+聚合物电解质+金属电极”的对称电池雏形。但是，上述测量方法和装置主要适用于固态电解质和凝胶态电解质体系，用于测量当前使用较为广泛的液相电解液体系中时却存在诸多问题，比如装置密封性差、锂片和集流体接触差、测试重复性差、不易操作等。另外，由于锂离子电池是多孔体系，所以电解液在多孔体系中的传输性质才是决定电池性能的关键因素，但上述该装置却无法应用于多孔体系中。
有鉴于此，确有必要设计一种能够用于测量电解液中锂离子的动力学参数的测量装置，以获得电解液在多孔结构中的有效动力学参数。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：提供一种能够用于测量电解液中锂离子的动力学参数的测量装置，以在准确测量电解液的电导率、扩散系数、锂离子迁移数和活度系数的同时，测量锂离子电池中的极片、隔膜等多孔介质的孔结构系数(Bruggman系数)，进而获得电解液在多孔介质中的有效动力学参数。
为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种用于测量电解液中锂离子的动力学参数的测量装置，其包括容器、两个密封盖、两个电极和垫圈；所述容器中开设有轴向的容置孔，两个密封盖分别密封连接在容器的两端；两个电极分别设置在不同的密封盖上，每一电极均包括收容于容器的容置孔中的头部和自密封盖穿出的极柱；垫圈收容于容器的容置孔中并被两个电极的头部挤压定位，自密封盖穿出的极柱用于与测试仪器的测试接头连接。
优选地，所述垫圈的内圈放置有测试用的电解液和多孔介质，垫圈与两个电极的头部之间分别放置有锂片。
优选地，所述电极的头部紧贴于密封盖的内端壁，两个密封圈分别套设在两个电极头部的外围，在密封盖和容器之间起到密封作用。
优选地，所述极柱的头部直径与容器的容置孔内径相适配，容器的容置孔两端采用倒角设计，以确保密封性并减少密封圈的挤压磨损。
优选地，所述垫圈的厚度不小于5mm。
优选地，所述垫圈的外径与容器的容置孔内径相适配。
优选地，所述容器的筒壁和密封盖的边缘区域开设有彼此对应的螺孔，容器和两个密封盖通过螺栓螺母锁紧连接，实现测量装置的密封。
优选地，所述电极采用惰性金属材料制成，其与对应的密封盖热封连接。
优选地，所述容器和密封盖均采用高分子绝缘耐腐蚀材料制成。
优选地，所述密封圈采用三元乙丙橡胶或包有聚四氟乙烯膜的橡胶材料制成。
与现有技术相比，本实用新型用于测量电解液中锂离子的动力学参数的测量装置采用垫圈和电极的组装结构，利用垫圈和电极头部将锂片挤压定位，既可以使锂片的正对面积和距离得以固定，又可以保证锂片与电极表面接触良好，因此提高了测试的操作性、准确度和可重复性；又由于垫圈内可放置测试用的电解液和多孔介质，因此能够用于测量电解液在多孔结构中的有效动力学参数。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型用于测量电解液中锂离子的动力学参数的测量装置及其有益效果进行详细说明。
图1为本实用新型用于测量电解液中锂离子的动力学参数的测量装置的部分分解示意图。
图2为本实用新型用于测量电解液中锂离子的动力学参数的测量装置的组装结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并非为了限定本实用新型。
请参阅图1和图2，本实用新型用于测量电解液中锂离子的动力学参数的测量装置包括容器10、密封盖20、电极30、垫圈40和密封圈50。
容器10为中间开设有容置孔12的无底厚壁圆筒，其筒壁上开设有至少两个螺孔14。容置孔12和螺孔14均沿轴向贯穿容器10。容置孔12的两端采用倒角设计。容器10采用聚四氟乙烯等高分子绝缘耐腐蚀材料制成，以防止电解液对容器10的腐蚀。
密封盖20的数量为两个，均为与容器10大小相匹配的圆形盖板。每一密封盖20的中心开设有一个电极穿孔22，靠近外周壁的边缘区域则开设有与容器10的螺孔14相对应的螺孔24。密封盖20采用聚四氟乙烯等高分子绝缘耐腐蚀材料制成，以防止电解液对密封盖20的腐蚀。
电极30的数量也为两个，分别安装在不同密封盖20上。每一电极30都包括圆形的头部32和自头部32的圆心垂直伸出的极柱34。头部32的直径与容器10的容置孔12的内径相适配，极柱34与密封盖20的电极穿孔22相适配。组装后，极柱34穿过电极穿孔22并热封在密封盖20上，电极30的头部32紧贴于密封盖20的内端壁，极柱34的自由端外露在密封盖20外。电极30采用惰性金属材料制成，如铜、银、金、钛、铂、镍等，以防止电极30与电解液发生微弱反应而干扰测量结果，提高了测量的准确度。
垫圈40的厚度不大于5mm，其外径与容器10的容置孔12的内径相适配，内圈的空间用于放置测试用的电解液和多孔介质。
密封圈50的数量也为两个，分别套设在不同电极30的头部32外围，并紧贴密封盖20的内端壁。密封圈50采用三元乙丙橡胶或包有聚四氟乙烯膜的橡胶等能够耐电解液腐蚀的橡胶材料制成。
使用时，首先将本实用新型的测量装置的各部件采用超声处理，分别用清水、无水乙醇清洗，然后在真空85℃下烘烤12小时，确保水分除净；之后便可以将测量装置和待测电解液一起放入手套箱中进行组装。
组装过程为：
使用刷、刮等方式处理锂片，使其露出新鲜表面；
将两个密封圈50分别套设在不同电极30的头部32并紧贴密封盖20的内端壁；
在垫圈40的内圈中放置吸满电解液的隔膜或极片等多孔介质，将两片处理后的锂片分别放置于垫圈40两侧，并用两个电极30的头部22从两侧将锂片压紧；然后，使用螺栓穿过密封盖20和容器10的螺孔24、14，并用螺母将密封盖20和容器10锁紧；此时，密封圈50在容器10和密封盖20之间起到密封作用，可以有效保持测量装置的密封性，容置孔12两端的倒角设计能够减少密封圈50的挤压磨损。
组装后，将测量装置放置在手套箱中保持至少两小时后取出，并用锡箔纸或者生胶带在装置外围进一步密封，恒温静置一段时间后即可进行后续测试，外露在密封盖20外的极柱34用于与测试仪器的测试接头(如夹具)连接。当然，易于理解的是，如果将本实用新型的测量装置用于凝胶电解质的测试，则还需要在进一步密封后进行凝胶的加热处理(加热时间随体系而定)，并在充分冷却后才可以进行后续测试。
与现有技术相比，本实用新型用于测量电解液中锂离子的动力学参数的测量装置采用垫圈40和电极20的组装结构，其至少具有以下优点：
1)可以使锂片的正对面积和距离得以固定，从而提高测试的操作性和可重复性；
2)通过螺母的锁紧挤压作用使锂片和电极30的表面产生良好接触，防止移动和测试过程中锂片发生偏移和距离改变，从而提高了测试的准确度和可重复性；
3)既能够测试电解液本体中的四种动力学参数(锂离子的扩散系数，迁移数，电导率和活度系数)，又能表征极片和隔膜等多孔介质的孔结构系数，进而测量得到电解液在浸润多孔介质的情况下锂离子的有效扩散系数和有效电导率；
4)由于垫圈40内可放置测试用的电解液和多孔介质，因此测试对象既包括各种液态电解液、凝胶电解液，也包括多孔隔膜和极片等，从而为研究电解液在电池反应中的极化现象提供了数据支持，为电池极化的分析和电池性能的评估提供了可靠的手段；
5)具有密封性好、结构简单、组装方便等优点。
根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
Claims (10)
1.一种用于测量电解液中锂离子的动力学参数的测量装置，其特征在于：包括容器、两个密封盖、两个电极和垫圈；所述容器中开设有轴向的容置孔，两个密封盖分别密封连接在容器的两端；两个电极分别设置在不同的密封盖上，每一电极均包括收容于容器的容置孔中的头部和自密封盖穿出的极柱；垫圈收容于容器的容置孔中并被两个电极的头部挤压定位，自密封盖穿出的极柱用于与测试仪器的测试接头连接。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述垫圈的内圈放置有测试用的电解液和多孔介质，垫圈与两个电极的头部之间分别放置有锂片。
3.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于：所述电极的头部紧贴于密封盖的内端壁，两个密封圈分别套设在两个电极头部的外围，在密封盖和容器之间起到密封作用。
4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于：所述极柱的头部直径与容器的容置孔内径相适配，容器的容置孔两端采用倒角设计，以确保密封性并减少密封圈的挤压磨损。
5.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于：所述垫圈的厚度不小于5mm。
6.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于：所述垫圈的外径与容器的容置孔内径相适配。
7.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于：所述容器的筒壁和密封盖的边缘区域开设有彼此对应的螺孔，容器和两个密封盖通过螺栓螺母锁紧连接，实现测量装置的密封。
8.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于：所述电极采用惰性金属材料制成，其与对应的密封盖热封连接。
9.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于：所述容器和密封盖均采用高分子绝缘耐腐蚀材料制成。
10.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于：所述密封圈采用三元乙丙橡胶或包有聚四氟乙烯膜的橡胶材料制成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520919209.8U CN205175872U (zh) | 2015-11-18 | 2015-11-18 | 用于测量电解液中锂离子的动力学参数的测量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520919209.8U CN205175872U (zh) | 2015-11-18 | 2015-11-18 | 用于测量电解液中锂离子的动力学参数的测量装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN205175872U true CN205175872U (zh) | 2016-04-20 |
Family
ID=55739850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201520919209.8U Active CN205175872U (zh) | 2015-11-18 | 2015-11-18 | 用于测量电解液中锂离子的动力学参数的测量装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN205175872U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114459963A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-05-10 | 蜂巢能源科技股份有限公司 | 一种正极材料中锂离子扩散能力的评价方法 |
-
2015
- 2015-11-18 CN CN201520919209.8U patent/CN205175872U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114459963A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-05-10 | 蜂巢能源科技股份有限公司 | 一种正极材料中锂离子扩散能力的评价方法 |
| CN114459963B (zh) * | 2022-03-25 | 2024-04-02 | 蜂巢能源科技股份有限公司 | 一种正极材料中锂离子扩散能力的评价方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| See et al. | Temperature and concentration dependence of the specific conductivity of concentrated solutions of potassium hydroxide | |
| Yamagata et al. | Chitosan-based gel electrolyte containing an ionic liquid for high-performance nonaqueous supercapacitors | |
| CN203607508U (zh) | 三电极扣式电池 | |
| CN101576607B (zh) | 镍氢电池隔膜湿电阻检测方法和装置 | |
| CN203037828U (zh) | 锂离子电池检测用装置 | |
| CN202949008U (zh) | 一种锂离子电池的三电极装置 | |
| CN104678173B (zh) | 一种锂电池隔膜面电阻的测试方法 | |
| CN206557134U (zh) | 铍窗原位xrd扣式电池 | |
| Gao et al. | Effect of SiO2 on silicotungstic acid-H3PO4-poly (vinyl alcohol) electrolyte for electrochemical supercapacitors | |
| Reale et al. | Capacitive performance and tortuosity of activated carbon electrodes with macroscopic pores | |
| Yamagata et al. | Alginate gel containing an ionic liquid and its application to non-aqueous electric double layer capacitors | |
| CN103808648A (zh) | 高含硫天然气净化厂大气环境腐蚀测试装置 | |
| Song et al. | Anomalous diffusion models in frequency-domain characterization of lithium-ion capacitors | |
| Gao et al. | AH 5 BW 12 O 40–polyvinyl alcohol polymer electrolyte and its application in solid supercapacitors | |
| Hu et al. | Experimental research on temperature rise and electric characteristics of aluminum air battery under open‐circuit condition for new energy vehicle | |
| CN205175872U (zh) | 用于测量电解液中锂离子的动力学参数的测量装置 | |
| CN108531954A (zh) | 聚苯胺/二维层状碳化钛复合材料的电化学制备方法 | |
| CN211014099U (zh) | 一种锂离子电池隔膜电阻测试装置 | |
| CN105301357A (zh) | 一种简便的硫基固体电解质电导率测试方法 | |
| CN103116046B (zh) | 一种吸附混合熔盐碳毡电极的制备方法 | |
| CN204405740U (zh) | 一种锂电池隔膜离子电导率测试装置 | |
| CN112748160A (zh) | 锂离子电池电解液锂离子迁移数的测试方法 | |
| CN202735294U (zh) | 一种两用型电化学电容器测试装置 | |
| CN101464498B (zh) | 锂离子电池用三电极体系模拟电池装置 | |
| CN105676031B (zh) | 锂离子电池电极材料电性能测试装置和电池制作方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |