CN205384328U - 快速测试储氢合金粉循环寿命的三电极组合装置及系统 - Google Patents
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Abstract
一种快速测试储氢合金粉循环寿命的三电极组合装置及系统，其特征在于，包括：容体；铂电极，其位于所述容体的中部；储氢合金粉负极电极，其位于所述容体内的一侧；氢氧化镍正极电极，其位于所述的容体内的另一侧；以及容体内的电解液。本实用新型可快速测试出合金粉的循环寿命，大幅缩短测试的时间，简化测试方法，极大地提高工作效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种快速测试储氢合金粉循环寿命的三电极组合装置及系统，具体涉及储氢合金粉的循环寿命测试，属于储氢合金技术领域。
背景技术
目前，实施储氢合金粉的循环寿命测试方法，通常要采用两电极(正极和负极)三明治式测试装置。根据此方法，需要将负极包覆隔膜纸后放置于两块正极片中，并用夹具固定，再放入电解液中。由于储氢合金粉负极包覆了隔膜纸，电极未与电解液充分接触，电化学反应时间较慢，每天只能循环6次左右，测试时间较长，工作效率较低。
另外，由于装配过程中夹具夹片的松紧度不一致，会影响充放电数据的稳定性，导致充放电过程中各周期测试数据波动较大，影响测试结果的准确性。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是提供一种快速测试储氢合金粉循环寿命的三电极组合装置，其适于对储氢合金粉循环寿命进行快速、稳定的测试。
本实用新型的另一个目的是提供一种快速测试储氢合金粉循环寿命的三电极组合装置，其可以缩短测试时间、提高工作效率、同时提高测试的准确性。
本实用新型的又一个目的是提供一种快速测试储氢合金粉循环寿命的系统，其可以缩短测试时间、提高工作效率、同时提高测试准确性。
为此，根据本实用新型的一个方面，提供了一种快速测试储氢合金粉循环寿命的三电极组合装置，其特征在于，包括：
容体；
铂电极，其位于所述容体的中部；
储氢合金粉负极电极，其位于所述容体内的一侧；
氢氧化镍正极电极，其位于所述的容体内的另一侧；以及
容体内的电解液。
优选地，所述容体为圆柱形容器。
优选地，所述容体为烧杯。
优选地，所述正极电极为烧结式氢氧化镍电极。
优选地，所述容体上方设有盖子。
优选地，所述盖子为覆盖容体的上开口并且防止三个电极之间相互接触的位置保持元件。
优选地，所述盖子总体上呈为圆形，其直径大于容体的直径，中间为一直径大于铂电极直径的圆孔，盖子的边缘部沿直径方向设置有两个对称的、开口朝远离容体方向的U型槽。
优选地，所述储氢合金粉负极电极和氢氧化镍正极电极分别由鳄鱼夹固定于所述容体的两侧。
根据本实用新型的另外一个方面，提供了一种快速测试储氢合金粉循环寿命的系统，其特征在于，包括本发明的快速测试储氢合金粉循环寿命的三电极组合装置、电性能测试仪和电脑控制装置；所述电性能测试仪通过电缆线分别与所述快速测试储氢合金粉循环寿命的三电极组合装置的储氢合金粉负极电极、铂电极和氢氧化镍正极电极连接。
优选地，还包括水浴锅，所述三电极组合装置放置于水浴锅内。
本实用新型的三电极组合装置用于储氢合金粉循环寿命的测试，可快速测试出合金粉的循环寿命，与采用现有技术的两电极三明治式测试装置相比，可缩短测试时间将近50％，同时还简化了测试方法，极大地提高了工作效率，并且提高了测试结果的准确性。
附图说明
图1为根据本实用新型的快速测试储氢合金粉循环寿命的三电极组合装置的结构示意图。
图2为如图1所示的三电极组合装置的烧杯盖子的俯视图。
具体实施方式
下面结合一个具体实施例，进一步阐述本实用新型。
如图1所示，一种快速测试储氢合金粉循环寿命的三电极组合装置，包括圆柱形的容体1，容体1中部为一根铂电极2，容体1的左右两端分别为储氢合金粉负极电极3和氢氧化镍正极电极4，负极3与正极4分别用一鳄鱼夹5将其固定，容体1内的电解液6为含LiOH的氢氧化钾溶液。另外，为了防止三个电极相互碰撞和减慢电解液的挥发，容体1的上方设有一总体呈圆形的盖子7。容体1为150ml的烧杯；三电极包括铂电极2、储氢合金粉负极电极3和氢氧化镍正极电极4；负极电极3由0.1001g的某AB5型储氢合金粉和0.4002g的羰基镍粉组成；正极电极4为烧结式氢氧化镍电极4；电解液6为含LiOH的6mol/L的氢氧化钾溶液；圆形盖子7由PVC材料制成，其直径略大于容体1的直径。另外，盖子7的中间为一个直径略大于铂电极2直径的圆孔，盖子7的边缘部设有两个对称的U型槽。
该组合装置通过连接电性能测试仪和电脑来测试储氢合金粉的循环寿命。使用该组合装置测试循环寿命的步骤为：将组合装置放入水浴锅内，然后将电性能测试仪上的电缆线的黑色夹子与储氢合金粉负极电极、红线红色夹子与铂电极、橙线红色夹子与氢氧化镍正极电极分别连接起来。然后，打开电脑，运行电性能测试系统软件，在对应的测试通道上单击右键，在弹出的菜单中选择“启动”子菜单，选择子菜单中已设置好的“三电极循环寿命测试方法”，然后单击“确定”启动测试。
电性能测试仪设置的“三电极循环寿命测试方法”为：第1～3循环：6mA(0.2C)充电300分钟，闲置5分钟，6mA(0.2C)放电至1V，闲置5分钟；第4循环起：以C2放电容量为基准，计算出该样品的1C充放电电流(30.7mA)，以该电流充电72分钟，闲置1分钟，放电至1V；循环过程中放电容量(234.02mAh/g)降至1C最高放电容量(292.52mAh/g)的80％时循环终止。结果该AB5型储氢合金粉的1C充放电循环寿命为358次，测试周期为1个月，而以往采用两电极三明治式测试装置测试该AB5型储氢合金粉的循环寿命需要将近2个月。
本实用新型的三电极组合装置用于储氢合金粉循环寿命的测试，将待测试的合金粉电极通过本组合装置连接电性能测试仪和电脑后，可以快速测试出合金粉的循环寿命，大幅缩短了测试的时间，同时还简化了测试方法，极大地提高了工作效率。
在本实用新型中，三电极组合装置放于水浴锅内，水浴锅是用来恒温的，常规情况下温度控制在25±5℃。
在本实用新型中，相比二电极，三电极方案可以进行更快速的测试，原因包括：
传统两电极(正极和负极)测试法采用三明治式测试装置，需要将负极包覆隔膜纸后放置于两块正极片中，并用夹具固定，再放入电解液中。由于储氢合金粉负极包覆了隔膜纸，电极未与电解液充分接触，合金放氢速度较慢，导致电化学反应时间较慢，所以测试时间较长，工作效率较低。而三电极方案由于取消使用隔膜纸，电极片与碱液充分接触，合金放氢速度较快，电化学反应时间较快，因此测试时间缩短。
传统测试法把储氢合金粉的标称比容量固定为300mAh/g，在用1C倍率测试循环寿命时统一采用300mA/g的电流密度进行充放电。但是，随着技术的发展，储氢合金粉的类型日益增多，放电比容量远超过300mAh/g，例如高容量型已经达到360mAh/g，那么此类型产品在用1C倍率测试循环寿命时应采用360mA/g的电流密度进行充放电，如果此类型产品也按传统方法的300mA/g的电流密度进行充放电的话，实际倍率只有0.83C，低于1C倍率。这样不能真实体现产品的1C倍率循环寿命。行业中众所周知的规律是，放电倍率越小，放电时间越长，所以测试时间也越长。而本实用新型先循环3周测出储氢合金粉的标称比容量，第四周开始用该比容量计算出合金粉的实际1C倍率的电流密度进行充放电循环测试。这个电流密度大于300mA/g，所以测试时间相对较短。本实用新型主要是对测试软件的测试步骤及相关参数(例如充放电电流及时间等)进行了调整设置。
根据国际电工委(IEC)标准规定，电池的标称容量采用0.2C倍率的放电容量(单位mAh)。储氢合金粉的标称比容量也参照此标准采用0.2C倍率放电比容量(单位mAh/g)。
“6mA”的含义：充放电电流数值，mA是电流的单位；
“0.2C”及“1C”的含义：这里的‘C’是电池行业术语，称为倍率，是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，它在数据值上等于电池额定容量的倍数；
“C2”的含义：这里的‘C’是‘周期’的意思，“C2”是指充放电循环第二周期。
根据本实用新型的第一方面，提供了一种快速测试储氢合金粉循环寿命的三电极组合装置，其包括：圆柱形的容体，容体中部为一根铂电极，容体左右两端分别为储氢合金粉负极电极和氢氧化镍正极电极；以及容体内的电解液。
优选地，为了防止三个电极相互碰撞和减慢电解液的挥发，容体上方设有一圆形盖子；容体为150ml的烧杯；储氢合金粉负极电极和氢氧化镍正极电极分别用一鳄鱼夹将其固定；储氢合金粉负极电极由(0.1000±0.0005)g的储氢合金粉和(0.4000±0.0005)g的羰基镍粉组成；正极电极为烧结式氢氧化镍电极；电解液为含LiOH的6mol/L的氢氧化钾溶液。
优选地，圆形盖子由PVC材料制成，其直径略大于容体的直径；盖子中间设置一直径略大于铂电极直径的圆孔，盖子的边缘部设置有两个对称的U型槽。
根据本实用新型的第二方面，提供了一种快速测试储氢合金粉循环寿命的系统，其特征在于，包括根据本实用新型的快速测试储氢合金粉循环寿命的三电极组合装置、电性能测试仪和电脑；所述电性能测试仪通过电缆线分别与所述快速测试储氢合金粉循环寿命的三电极组合装置的储氢合金粉负极电极、铂电极和氢氧化镍正极电极连接；所述电脑与所述电性能测试仪相连，并安装有电性能测试系统软件。
所述储氢合金粉循环寿命快速测试系统还包括水浴锅，所述组合装置放置于水浴锅内。
优选地，使用该储氢合金粉循环寿命快速测试系统的步骤为：将三电极组合装置放入水浴锅内，然后将电性能测试仪上的电缆线与储氢合金粉负极电极、铂电极和氢氧化镍正极电极分别连接起来。然后，打开电脑，运行电性能测试系统软件。
电性能测试仪设置的“三电极循环寿命测试方法”为：第1～3循环：6mA(0.2C)充电300分钟，闲置5分钟，6mA(0.2C)放电至1V，闲置5分钟；第4循环起：以C2放电容量为基准，计算出该样品的1C充放电电流(保留一位小数)，以该电流充电72分钟，闲置1分钟，放电至1V；循环过程中放电容量降至1C最高放电容量的80％时循环终止。总循环次数即为储氢合金粉的1C充放电循环寿命。
根据本实用新型的第三方面，提供了一种测试储氢合金粉循环寿命的系统的实施方法，该方法包括以下步骤：将三电极组合装置放入水浴锅内；将所述快速测试储氢合金粉循环寿命的三电极组合装置的储氢合金粉负极电极、铂电极和氢氧化镍正极电极分别与电性能测试仪上对应的电缆线连接起来；将电性能测试仪与电脑连接；打开电脑上的电性能测试系统软件启动测试；其中，所述电性能测试仪设置的“三电极循环寿命测试方法”为：第1～3循环：6mA(0.2C)充电300分钟，闲置5分钟，6mA(0.2C)放电至1V，闲置5分钟；第4循环起：以C2放电容量为基准，计算出该样品的1C充放电电流(保留一位小数)，以该电流充电72分钟，闲置1分钟，放电至1V；循环过程中放电容量降至1C最高放电容量的80％时循环终止；总循环次数即为储氢合金粉的1C充放电循环寿命。
Claims (10)
1.一种快速测试储氢合金粉循环寿命的三电极组合装置，其特征在于，包括：
容体(1)；
铂电极(2)，其位于所述容体(1)的中部；
储氢合金粉负极电极(3)，其位于所述容体内的一侧；
氢氧化镍正极电极(4)，其位于所述的容体内的另一侧；以及
容体内的电解液(6)。
2.根据权利要求1所述的三电极组合装置，其特征在于，所述容体(1)为圆柱形容器。
3.根据权利要求2所述的三电极组合装置，其特征在于，所述容体(1)为烧杯。
4.根据权利要求1所述的三电极组合装置，其特征在于，所述正极电极为烧结式氢氧化镍电极。
5.根据权利要求1所述的三电极组合装置，其特征在于，所述容体(1)上方设有盖子(7)。
6.根据权利要求5所述的三电极组合装置，其特征在于，所述盖子(7)为覆盖容体的上开口并且防止三个电极之间相互接触的位置保持元件。
7.根据权利要求6所述的三电极组合装置，其特征在于，所述盖子(7)总体上呈为圆形，其直径大于容体(1)的直径，中间为一直径大于铂电极直径的圆孔，盖子的边缘部沿直径方向设置有两个对称的、开口朝远离容体方向的U型槽。
8.根据权利要求1所述的三电极组合装置，其特征在于，所述储氢合金粉负极电极(3)和氢氧化镍正极电极(4)分别由鳄鱼夹(5)固定于所述容体的两侧。
9.一种快速测试储氢合金粉循环寿命的系统，其特征在于，包括如权利要求1-6其中之一所述的快速测试储氢合金粉循环寿命的三电极组合装置、电性能测试仪和电脑控制装置；所述电性能测试仪通过电缆线分别与所述快速测试储氢合金粉循环寿命的三电极组合装置的储氢合金粉负极电极、铂电极和氢氧化镍正极电极连接。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括水浴锅，所述三电极组合装置放置于水浴锅内。
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| CN114235621A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-03-25 | 吉林大学 | 一种储能材料循环寿命测试装置及测试方法 |
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