CN211206741U - 一种圆柱形锂离子电池三电极测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种圆柱形锂离子电池三电极测试系统，属于锂电池技术领域。它包括三电极电池；控制装置；能够容纳至少一个所述三电极电池的电源接线测试柜，并且能够对所述三电极电池进行充放电和通信；以及用于从每个所述三电极电池获得相关数据的数据采集装置，所述数据采集装置通过导线与所述三电极电池相连接；所述控制装置与数据采集装置相连接，并将从数据采集装置接收到每个三电极电池的全电压、正极电压和负极电压进行数据统计。本实用新型不仅可以对圆柱电池进行性能测试和评估，同时可单独评测正极或者负极在电池中的性能。

Description

一种圆柱形锂离子电池三电极测试系统

技术领域

本实用新型属于锂电池技术领域，更具体地说，涉及一种圆柱形锂离子电池三电极测试系统。

背景技术

锂离子电池具有体积小、能量高、无污染的优点，已经越来越广泛地应用于移动电话、数码相机等便携式电子产品。随着锂离子电池的不断普及，对于其材料、性能以及安全问题的研究工作也越来越多。锂离子电池是一种可反复充放电的二次电池，按结构可分为圆柱形锂离子电池，方形锂离子电池，软包锂离子电池。圆柱形锂离子电池发展时间最长，有着工艺成熟、设备匹配性好、合格率高等特点。

圆柱形锂离子电池制成的原料有几十种，将原料通过工艺方法制作成圆柱形锂离子电池，然后进行一系列的测试去评价电池的性能。正极材料、负极材料是最为核心的原料，对电池的性能影响最大，如何去评价正极材料和负极材料在电池中表现的性能变的尤为关键，而且电池研究工作涉及电化学中电极问题，为了更好地研究电池的正负极性能，经常引入第三个电极作为参比电极，以参比电极作为标准，分别测试正极或者负极对于参比电极的电位，例如中国专利CN200810190924.7、CN201310444519.4、CN201710408136.X、CN201811437251.0 等等均公开相应的三电极电池装置；此外，中国专利CN201910380265.1还公开了一种基于三电极锂离子电池分析容量衰减的方法，通过分析容量衰减，来判断电池电极的使用情况。

经检索，中国专利CN201711139292.7公开了一种原位三电极测试系统，包括惰性气体环境密封装置、三电极装置、电池测试设备、电压测试设备和数据采集设备，三电极装置、电池测试设备、电压测试设备和数据采集设备放置在惰性气体环境密封装置内端部，三电极装置分别与电压测试设备、电池测试设备进行连接，电池测试设备和电压测试设备与数据采集设备进行连接。该方案的测试系统虽然可以实现三电极电池的测试，但是一次只能测试一个电池，使用极为不便，因此，如何提高测试效率，成为本领域研究的重点。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有三电极电池测试效率低的问题，本实用新型提供一种圆柱形锂离子电池三电极测试系统，有效地提高测试的效率，满足对圆柱电池进行性能测试和评估，同时可单独评测正极或者负极在电池中的性能。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

本实用新型的一种圆柱形锂离子电池三电极测试系统，包括三电极电池；控制装置；能够容纳至少一个所述三电极电池的电源接线测试柜，并且能够对所述三电极电池进行充放电和通信；以及用于从每个所述三电极电池获得相关数据的数据采集装置，所述数据采集装置通过导线与所述三电极电池相连接；所述控制装置与数据采集装置相连接，并将从数据采集装置接收到每个三电极电池的全电压、正极电压和负极电压进行数据统计。

于本实用新型一种可能的实施方式中，还包括与控制装置相连接的显示装置，控制装置至少将三电极电池的全电压、正极电压和负极电压以及电池容量的结果输出到显示装置上显示出来。

于本实用新型一种可能的实施方式中，所述三电极电池包括正极、负极、参比电极、壳体、电池电解液和隔膜，所述正极、负极和参比电极依次叠片组装并封装于壳体内，且电池电解液和隔膜密封于壳体内，正极、负极和参比电极均由引线连接至数据采集装置。

于本实用新型一种可能的实施方式中，正极引线从壳体的顶部引出、并与从壳体底部引出的参比电极引线交汇与数据采集装置的数据采集线相连，负极引线和参比电极引线从壳体的底部引出交汇，并与数据采集装置的数据采集线相连。

于本实用新型一种可能的实施方式中，所述电源接线测试柜包括：若干电池仓，每个电池仓设置有连接接口，通过所述连接接口与控制装置、数据采集装置相连，适于连接三电极电池进行充放电和通信。

于本实用新型一种可能的实施方式中，所述参比电极为银丝、金丝、铂丝或铜丝。

于本实用新型一种可能的实施方式中，所述参比电极的直径为0.05～5mm。

于本实用新型一种可能的实施方式中，所述电池仓的尺寸与三电极电池的尺寸相匹配。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的圆柱形锂离子电池三电极测试系统，一方面结构简单，设计合理，检测灵敏度高；另一方面不仅可以对圆柱电池进行性能测试和评估，同时可单独评测正极或者负极在电池中的性能，可以做到数据精确分析；

(2)本实用新型的圆柱形锂离子电池三电极测试系统，三电极电池部分结构简单，设计合理，检测灵敏度高；同时参比电极与负极的位置尽量靠近，可在最大程度上消除溶液内阻产生极化作用的影响，提高了三电极电池的灵敏度；正极、负极、参比电极分别采用三个位置引线，可直接避免两个引线之间缝隙出现封装不严实而导致的漏液问题；

(3)本实用新型的圆柱形锂离子电池三电极测试系统，现场数据采集在品质过程中的非常重要的一个环节，可把品质管理人员从处理数据的繁重工作中解放出来，有更多的时间去解决实际的品质问题，同时即时的数据采集也使系统真正地实现实时监控，尽早发现问题，避免更大的损失；

(4)本实用新型的圆柱形锂离子电池三电极测试系统，该系统中的控制装置连接电源接线测试柜，进行测试工步发送及监控数据，电源接线测试柜上设有电池仓，对电池进行充电；数据采集装置进行数据采集监控，可以较为快速的将信息传送到控制装置端，使用方便。

附图说明

图1为本实用新型的圆柱形锂离子电池三电极测试系统示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为本实用新型的圆柱形锂离子电池三电极测试系统的局部放大图；

图4为本实用新型的圆柱形锂离子电池三电极测试系统的三电极电池结构示意图；

图5为用采集的数据做的电压-容量曲线，通过曲线可以知道电池工作过程中正极，负极电压变化以及和全电池电压的对比，便于评测正极或者负极在电池体系内的工作情况。

附图标记说明：

1、三电极电池；11、正极；12、负极；13、参比电极；14、壳体；15、电池电解液；16、隔膜；

2、电源接线测试柜；21、电池仓；

3、控制装置；

4、数据采集装置。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例的圆柱形锂离子电池三电极测试系统，包括三电极电池1、控制装置3、电源接线测试柜2和数据采集装置4，所述控制装置3与数据采集装置4相连接，并将从数据采集装置4接收到每个三电极电池的全电压、正极11电压和负极12电压进行数据统计。

在图1中，可以看出，所述电源接线测试柜2包括若干电池仓21，所述电池仓21的尺寸与三电极电池1的尺寸相匹配，能够容纳至少一个所述三电极电池1，每个电池仓21设置有连接接口，通过所述连接接口与控制装置3、数据采集装置4相连，适于连接三电极电池1进行充放电和通信。在本实施例中，电源接线测试柜2具有63个电池仓21，可以对63个三电极电池1进行一次测试，并获得全部电池的数据。

本实用新型的三电极测试系统通过控制装置3对电源接线测试柜2进行控制，实现电池的充放电，具体的充放电过程可以见中国专利CN107640048A公开了充电柜控制方法，在此不再赘述。

本实施例中采用的数据采集装置4为数据采集仪，具体的型号为Keysight/是德，用于从每个所述三电极电池1获得相关数据，数据采集仪通过导线与所述三电极电池1相连接。

进一步的，该系统还设置有显示装置，所述显示装置可以单独设置，也可以与控制装置 3一体结构，本实施例采用一体结构，控制装置3为一台带有显示器的台式电脑，该电脑至少将三电极电池的全电压、正极11电压和负极12电压以及电池容量的结果输出到显示装置上显示出来。

在图3和图4中，所述三电极电池1包括正极11、负极12、参比电极13、壳体14、电池电解液15和隔膜16，所述正极11、负极12和参比电极13依次叠片组装并封装于壳体14 内，且电池电解液15和隔膜16密封于壳体14内，正极11、负极12和参比电极13均由引线连接至数据采集装置4。

三电极电池1的具体结构如下：正极11引线从壳体14的顶部引出、并与从壳体14底部引出的参比电极13引线交汇与数据采集仪的数据采集线相连，负极12引线和参比电极13引线从壳体14的底部引出交汇，并与数据采集仪的数据采集线相连。

此外，所述参比电极13为银丝、金丝、铂丝或铜丝，其直径为0.05～5mm，本实施例优选的参比电极13为银丝。

利用本实用新型的系统进行测试，给出了一组三电极电池的测试数据，见表1。

表1三电极电池的电压数值

将上述表1中的数值输入控制装置，即本实施例的台式电脑，该电脑具有数据分析对比软件，例如采用origin软件，并可以将结果显示屏幕上，如图5所示，可以直观地得到采用正负极材料的电压衰变情况，为锂离子电池的正负极材料选择提供数据支持。

Claims (8)

1.一种圆柱形锂离子电池三电极测试系统，包括三电极电池(1)，其特征在于，还包括：控制装置(3)；能够容纳至少一个所述三电极电池(1)的电源接线测试柜(2)，并且能够对所述三电极电池(1)进行充放电和通信；以及用于从每个所述三电极电池(1)获得相关数据的数据采集装置(4)，所述数据采集装置(4)通过导线与所述三电极电池(1)相连接；所述控制装置(3)与数据采集装置(4)相连接，并将从数据采集装置(4)接收到每个三电池的全电压、正极(11)电压和负极(12)电压进行数据统计。

2.根据权利要求1所述的一种圆柱形锂离子电池三电极测试系统，其特征在于，还包括与控制装置(3)相连接的显示装置，控制装置(3)至少将三电极电池的全电压、正极(11)电压和负极(12)电压以及电池容量的结果输出到显示装置上显示出来。

3.根据权利要求1所述的一种圆柱形锂离子电池三电极测试系统，其特征在于，所述三电极电池(1)包括正极(11)、负极(12)、参比电极(13)、壳体(14)、电池电解液(15)和隔膜(16)，所述正极(11)、负极(12)和参比电极(13)依次叠片组装并封装于壳体(14)内，且电池电解液(15)和隔膜(16)密封于壳体(14)内，正极(11)、负极(12)和参比电极(13)均由引线连接至数据采集装置(4)。

4.根据权利要求3所述的一种圆柱形锂离子电池三电极测试系统，其特征在于，正极(11)引线从壳体(14)的顶部引出、并与从壳体(14)底部引出的参比电极(13)引线交汇与数据采集装置(4)的数据采集线相连，负极(12)引线和参比电极(13)引线从壳体(14)的底部引出交汇，并与数据采集装置(4)的数据采集线相连。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种圆柱形锂离子电池三电极测试系统，其特征在于，所述电源接线测试柜(2)包括：若干电池仓(21)，每个电池仓(21)设置有连接接口，通过所述连接接口与控制装置(3)、数据采集装置(4)相连，适于连接三电极电池(1)进行充放电和通信。

6.根据权利要求3所述的一种圆柱形锂离子电池三电极测试系统，其特征在于，所述参比电极(13)为银丝、金丝、铂丝或铜丝。

7.根据权利要求6所述的一种圆柱形锂离子电池三电极测试系统，其特征在于，所述参比电极(13)的直径为0.05～5mm。

8.根据权利要求5所述的一种圆柱形锂离子电池三电极测试系统，其特征在于，所述电池仓(21)的尺寸与三电极电池(1)的尺寸相匹配。

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