CN212008200U - 一种极片吸液性能测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种极片吸液性能测试装置，该装置包括：密封容器和测量管，所述密封容器设置有封闭空间，用于放置极片以及盛装测试溶剂；所述测量管与所述密封容器相连通，用于测量所述极片吸收的测试溶剂的体积。该装置使得能够在密封的环境中进行极片吸液性能测试，防止了电解液过多的与空气中的水分反应。该装置在测试过程中通过测量管上的刻度能够快速准确地读取极片吸液体积，通过简单计算即可得到极片的吸液量，并且还能得到连续不同时间段的极片吸液量，从而得到极片吸液量时间曲线。
Description
技术领域
本实用新型涉及电化学技术领域，尤其涉及一种极片吸液性能测试装置。
背景技术
锂电池极片的吸液性能与制成极片的正负极材料的颗粒形貌、粒度分布、添加的导电剂以及极片的辊压压实密度都是相关的。极片吸液速率与保液量关系到电芯制作过程中的注液效率、注液保液量，并最终影响电芯的性能。
现有极片吸液性能的测试一般通过称重法测试极片的吸液性能，即称量吸液前后的极片的重量来计算吸液量。称重法中干极片质量易称量，但吸液后的极片需要擦去表面多余电解液才可称重，称重准确性难以保证，测试结果误差大。需要测定连续的不同时间的吸液量从而得到吸液速率曲线时，操作难度大。另外，极片浸泡电解液中，由于颗粒间隙空气的存在，吸液速度慢，测试时间较长。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种能够准确测量极片吸液量，并且能够连续测量极片吸液量的极片吸液性能测试装置。
(二)技术方案
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种极片吸液性能测试装置，包括：密封容器和测量管；所述密封容器设置有封闭空间，用于放置极片以及盛装测试溶剂；所述测量管与所述密封容器相连通，用于测量所述极片吸收的测试溶剂的体积。
可选地，该极片吸液性能测试装置还包括真空装置，其于所述测量管连通，用于调节极片吸液性能测试装置内的压力。
可选地，所述密封容器包括：底部容器和顶罩；所述底部容器的上端为开口端；所述顶罩位于所述底部容器的上方，其下端为开口端；所述底部容器通过其上端的开口端与所述顶罩下端的开口端密封连接，与所述顶罩形成所述封闭空间。
可选地，所述测量管与所述顶罩的上部相连通。
可选地，所述测量管上设置有刻度。
可选地，所述底部容器在其上端口的内壁上设置有第一磨砂区；所述顶罩在其下端口的外壁上设置与所述第一磨砂区相配合的第二磨砂区。
可选地，所述真空装置包括：导气管、真空表、真空阀和真空泵；所述导气管一端与所述测量管密封连接，另一端与所述真空泵连接；所述真空表和所述真空阀与所述导气管连接，分别用于测量和调节极片吸液性能测试装置内的压力。
可选地，所述导气管与所述测量管之间设置有密封塞，所述密封塞与所述测量管的端口形成插拔配合,所述导气管穿过所述密封塞上的通孔进入所述测量管中。
可选地，所述密封容器上设置有观察窗，用于观察所述密封容器内的极片。
可选地，所述密封容器和所述测量管由耐腐蚀材料制成。
(三)有益效果
本实用新型提供的极片吸液性能测试装置，通过密封容器和测量管使得能够在密封的环境中进行极片吸液性能测试。由于该测试装置在测试过程中处于密封状态，防止了电解液过多的与空气中的水分反应，并且降低了有毒电解液或者测试溶剂挥发到空气中造成的污染。该装置在测试过程中通过测量管上的刻度能够快速准确地读取极片吸液体积，通过简单计算即可得到极片的吸液量，并且还能得到连续不同时间段的极片吸液量，从而得到极片吸液量时间曲线。该装置通过真空装置使得能够在负压状态下测试极片的吸液性能，加快了极片对电解液的吸收速度，缩短了测试时间。另外，该装置组装过程简单、便捷，而且占地小，所需辅助设备仪器也少。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种极片吸液性能测试装置的结构示意图。
附图中的附图标记依次为：1、密封容器，11、底部容器，12、顶罩，110、第一磨砂区，120、第二磨砂区，2、测量管，3、真空装置，31、导气管，32、真空表，33、真空阀，34、密封塞，4、封闭空间。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。
如图1所示，本实用新型的实施例提供了一种极片吸液性能测装置，包括：密封容器1和测量管2。密封容器1设置有封闭空间4，用于放置极片以及盛装测试溶剂；测量管2与密封容器1相连通，用于测量极片吸收的测试溶剂的体积。其中，密封容器1包括：底部容器11 和顶罩12；底部容器11的上端为开口端，顶罩12位于底部容器11的上方，其下端为开口端；底部容器11通过其上端的开口端与顶罩12下端的开口端密封连接，与顶罩12形成封闭空间4。测量管2与顶罩12的上部连通，测量管2上设置有刻度。
本实施例中，底部容器11为上端开口的圆筒形玻璃容器；顶罩12 为下端开口的圆筒形玻璃容器，底部容器11在其上端口的内壁上设置有一定宽度的第一磨砂区110；顶罩12在其下端口的外壁上设置有一定宽度的第二磨砂区120。将底部容器11的内径与顶罩12的外径设置为使得顶罩12的圆筒形玻璃容器的下端口刚好能插入底部容器11 的上端口，并且使得设置在底部容器11内壁上的第一磨砂区110与设置在顶罩12外壁上的第二磨砂区120能够相配合，并紧密地贴合在一起形成良好的密封面，从而使得底部容器11与顶罩12形成封闭空间 4。测量管2的下端口与顶罩12的上端面贯通。顶罩12下部的圆筒形玻璃容器与上部的测量管2可以是一体成型的，也可以是分体式的。当两部分是分体式时，两者组装在一起时，要确保两者结合处的密封性。
底部容器11与顶罩12也可以通过在两者的结合处使用密封胶进行密封连接，或者通过在底部容器11与顶罩12上所设置的相应结构，例如，卡扣结构，进行密封连接。本实用新型实例对底部容器11与顶罩 12的密封连接方式不做具体限定。
本实施例中，测量管2为管壁上设置有刻度的玻璃管，用于测量极片吸收的测试溶剂(例如，电解液)的体积。设置刻度时，将测量管2 的某一高度的位置标注为0ml刻度。然后，从0ml刻度开始，向下标注相应的体积刻度，例如，5ml、10ml…在测试极片的吸液性能过程中，极片吸收电解液导致玻璃管中电解液的液面下降时，这种标注刻度的方法便于从测量管2管壁上的刻度直接读出电解液的体积变化量。可以根据实际情况需要确定顶罩12上部带刻度的测量管2的直径。测量管2 太粗不利于准确读出电解液体积变化，而测量管2太细又不便于导气管 32插入其中，本实用新型实例对测量管2的直径不作具体限定。也可以根据需要确定标注的体积刻度的精度，例如，每间隔1ml，或者5ml标注一个刻度，本实用新型实例对测量管2的刻度标注精度不作具体限定。
由于测试所用的测试溶剂，例如，电解液，具有腐蚀性，因此密封容器1和测量管2要由耐腐蚀的材料制成，例如，玻璃钢、不锈钢、塑料等。本实用新型实施例对制成密封容器1和测量管2所用的耐腐蚀材料的种类不做具体限定。
本实施例的极片吸液性能测试装置还包括真空装置3，其与测量管 2连通，用于调节极片吸液性能测试装置内的压力。本实施中，真空装置3包括：导气管31、真空表32、真空阀33和真空泵(图中未示出)。其中，导气管31一端与测量管2密封连接，另一端与真空泵连接。导气管31与测量管2之间设置有密封塞34，密封塞34与测量管2的端口形成插拔配合，导气管31的一端穿过密封塞34上的通孔进入测量管2中。真空表32和真空阀33与导气管31连接，其中，真空表32用于测量整个极片吸液性能测试装置内的压力；真空阀33用于调节极片吸液性能测试装置内的压力，对测试装置起安全保护作用。当测试装置内的压力超出设定的压力范围时，通过真空阀33使测试装置内的压力恢复到设定的范围内。
密封塞34与测量管2的端口之间可以采用过盈配合的方式，或使用密封胶确保两个部件之间结合的密封性；导气管31与密封塞34上的通孔之间可以采用过盈配合的方式，或使用密封胶确保两个部件之间结合的密封性。本实用新型实施例上述两组部件之间的密封方式不做具体限定。
在一个可选的实施例中，在密封容器1上设置有观察窗，便于在测试过程中通过观察窗观察密封容器1内极片的情况。例如，底部容器11 和/或顶罩12的侧壁上，或者在顶罩12上端面上设置观察窗。可以根据测试的需要，确定观察窗的位置和数量，本实用新型实施例对此不做具体限定。
在使用本实施例的测试装置测试极片的吸液性能时，先制作固定宽度和长度的待测极片样本，制作极片样本的过程中尽量保证极片样本只有待表征项目的单一变量，例如，极片的材料、尺寸、双面面密度、压实密度等。将做好的待测试极片放置于底部容器11中后，然后将顶罩12与底部容器11密封连接，形成封闭空间4；然后，让测量管2 与顶罩12密封连接。接下来，从测量管2的上端口向封闭空间4内注入测试用的电解液或其他测试溶剂，直到测试溶剂达到测量管2上的0ml 刻度的位置为止；再用带通孔的密封塞34塞住测量管2上的上端口，将导气管31从密封塞34上的通孔插入到测量管2中，通过真空泵对整个测试装置内部抽真空，使得其内部的压力达到设定的压力，优选地，为≤-80KPa。通过测量管2上的刻度，记录一定的时间内，例如，20分钟、 40分钟，60分钟内，极片吸收的电解液或者其他测试溶剂的体积ΔV，从而计算出极片的吸液量(吸液量＝ΔV*电解液密度)。
测试前，要确保整个测试装置的密封性良好。例如，确保底部容器11与顶罩12的连接处，密封塞34与测量管2上端口的连接处，以及导气管31与密封塞34中通孔的连接处的密封性要良好，否则会导致电解液的泄露以及破坏测试装置中的负压环境。
下面通过两个实施例来说明用本实用新型实施例的测试装置测试极片吸液性能的结果。
实施例一
用一种磷酸铁锂材料制作成长度为40cm，宽度为5cm，双面面密度为360g/m2的三个极片样本A、B、C，三个极片样本的压实密度分别为2.20g/cm3、2.25g/cm3、2.30g/cm3。每次测试时，将一个极片样本放置于底部容器11，然后装上顶罩12和测量管2，从测量管2的上端口注入测试电解液至0ml刻度处，将测量管2与真空装置3连接，并通过真空装置3使测试装置内的压力达到-80KPa。然后每间隔20分钟记录一次测量管2内电解液的刻度读数，记录五次数据，得到不同时间段内极片样本的吸液量。测试体数据如表一所示。
表一
从表一所示的极片吸液量数据可以看出，在极片的压实密度为单一变量的前提下，对于每一个极片样本，随着测试时间的延长，极片的吸液量增加。对于相同的测试时间长度，三个极片样本的吸液量随着极片压实密度的增加而减少。
实施例二
用三种不同的磷酸铁锂材料制作成长度40cm、宽度5cm、双面面密度为360g/m2，压实密度为2.30g/cm3的三个极片样本A、B、C。重复进行实施例一中的测试，测试数据如表二所示。
表二
从表二所示的极片吸液量数据可以看出，在极片材料为单一变量的前提下，对于每一个极片样本，随着测试时间的延长，极片的吸液量增加。对于相同的测试时间长度，不同材料制成的极片样本的吸液量有所不同。
通过将表一和表二的数据相对比可知，两组实验的实验数据都表明：对于同一极片样本，随着测试时间的延长，极片吸液量也增加；对于多个极片样本，在只有单一变量(例如，极片的压实密度，极片的材料)的前提下，多个样本在相同时间内的吸液量的差异符合预期，例如，压实密度越大，极片的吸液量越小；材料不同的极片，吸液性能不同。由此得出，使用本实用新型的极片吸液性能测试装置能够准确地测试极片的吸液性能。
本实用新型提供的极片吸液性能测试装置，通过密封容器和测量管使得能够在密封的环境中进行极片吸液性能测试。由于该测试装置在测试过程中处于密封状态，防止了电解液过多的与空气中的水分反应，并且降低了有毒电解液或者测试溶剂挥发到空气中造成的污染。该装置在测试过程中通过测量管上的刻度能够快速准确地读取极片吸液体积，通过简单计算即可得到极片的吸液量，并且还能得到连续不同时间段的极片吸液量，从而得到极片吸液量时间曲线。该装置通过真空装置使得能够在负压状态下测试极片的吸液性能，加快了极片对电解液的吸收速度，缩短了测试时间。另外，该装置组装过程简单、便捷，而且占地小，所需辅助设备仪器也少。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。
Claims (10)
1.一种极片吸液性能测试装置，其特征在于，包括：密封容器(1)和测量管(2)；
所述密封容器(1)设置有封闭空间(4)，用于放置极片以及盛装测试溶剂；
所述测量管(2)与所述密封容器(1)相连通，用于测量所述极片吸收的测试溶剂的体积。
2.根据权利要求1所述的极片吸液性能测试装置，其特征在于，还包括：真空装置(3)，其与所述测量管(2)连通，用于调节极片吸液性能测试装置内的压力。
3.根据权利要求1所述的极片吸液性能测试装置，其特征在于，所述密封容器(1)包括：底部容器(11)和顶罩(12)；
所述底部容器(11)的上端为开口端；
所述顶罩(12)位于所述底部容器(11)的上方，其下端为开口端；
所述底部容器(11)通过其上端的开口端与所述顶罩(12)下端的开口端密封连接，与所述顶罩(12)形成所述封闭空间(4)。
4.根据权利要求3所述的极片吸液性能测试装置，其特征在于，所述测量管(2)与所述顶罩(12)的上部相连通。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的极片吸液性能测试装置，其特征在于，所述测量管(2)上设置有刻度。
6.根据权利要求3所述的极片吸液性能测试装置，其特征在于，
所述底部容器(11)在其上端口的内壁上设置有第一磨砂区(110)；
所述顶罩(12)在其下端口的外壁上设置与所述第一磨砂区(110)相配合的第二磨砂区(120)。
7.根据权利要求2所述的极片吸液性能测试装置，其特征在于，所述真空装置(3)包括：导气管(31)、真空表(32)、真空阀(33) 和真空泵；
所述导气管(31)一端与所述测量管(2)密封连接，另一端与所述真空泵连接；
所述真空表(32)和所述真空阀(33)与所述导气管(31)连接，分别用于测量和调节极片吸液性能测试装置内的压力。
8.根据权利要求7所述的极片吸液性能测试装置，其特征在于，所述导气管(31)与所述测量管(2)之间设置有密封塞(34)，所述密封塞(34)与所述测量管(2)的端口形成插拔配合，所述导气管(31)穿过所述密封塞(34)上的通孔进入所述测量管(2)中。
9.根据权利要求1所述的极片吸液性能测试装置，其特征在于，所述密封容器(1)上设置有观察窗，用于观察所述密封容器(1)内的极片。
10.根据权利要求1所述的极片吸液性能测试装置，其特征在于，所述密封容器(1)和所述测量管(2)由耐腐蚀材料制成。
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