CN216978926U - 三电极体系测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三电极体系测试装置，涉及电化学测试领域，包括主体部、工作电极固定装置、辅助电极固定装置、参比电极固定装置；所述主体部的内部设有注液通道以及分别连通所述注液通道的工作电极置入通道、辅助电极置入通道和参比电极置入通道；工作电极通过所述工作电极固定装置固定连接在所述工作电极置入通道中，辅助电极通过所述辅助电极固定装置固定连接在所述辅助电极置入通道中，参比电极通过所述参比电极固定装置固定连接在所述参比电极置入通道中。本实用新型的优点在于：三电极相对位置固定，能够保证测试结果的稳定性、准确性和重现性。

Description

三电极体系测试装置

技术领域

本实用新型涉及电化学测试领域，尤其涉及一种三电极体系测试装置。

背景技术

目前，二电极扣式电池是当前电池工业中常见的电池构造之一，广泛应用于小型电子机械和仪表中，不仅如此，二电极扣式电池也是化学电源研究领域中最普遍使用的电池模型，二电极扣式电池用于化学电源研究的优点是制作方便、材料用量少、造价低和电池的密封性好，便于测试和测试结果的重现性好等。然而，二电极扣式电池用于化学电源的研究也存在明显的缺陷，不足之处主要表现为以下两个方面：1、无法测试研究电极自身的阻抗，使用交流阻抗技术测试二电极扣式电池的阻抗时，得到是电池的整体阻抗，即研究电极的阻抗和对电极的阻抗之和，无法从中得到研究电极自身的阻抗数据及其变化情况，为此，使用二电极扣式电池无法以此剖析和研究电极化学过程中的动力学机制；2、无法判断电池容量衰退的原因，在对长寿命动力与储能电池的开发和研究中，人们经常使用二电极扣式电池评价电池的寿命，虽然可以进行长期电化学循环，但却无法在线了解电池容量衰退的原因。

基于上述二电极扣式电池存在的不足，科学研究中经常需要使用三电极电池模型，三电极检测体系获得的数据明显比两电极测量体系获得的数据更加全面和准确。因此，为了获得科学可靠的检测数据，对扣式电池进行三电极体系检测是必要的。但目前常见的三电极模型普遍存在不同形式的缺陷和不足，特别是用于对锂离子电池的研究方面，缺陷更加突出。市售的三电极电池模型主要包括圆柱形三电极模型和凹槽性三电极模型，这些模型不但笨重、组装和使用困难，并且存在参比电极位置不固定，密封性能差等缺点，这种电池结构无法保证测试结果的稳定性、准确性和重现性；此外，现有的三电极模型大都存在密封性不好、漏液、漏气等多种问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种三电极相对位置固定的三电极体系测试装置。

本实用新型是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：三电极体系测试装置，包括主体部(1)、工作电极固定装置(2)、辅助电极固定装置(3)、参比电极固定装置(4)；所述主体部(1)的内部设有注液通道(11)以及分别连通所述注液通道(11)的工作电极置入通道(12)、辅助电极置入通道(13)和参比电极置入通道(14)；工作电极通过所述工作电极固定装置(2)固定连接在所述工作电极置入通道(12)中，辅助电极通过所述辅助电极固定装置(3)固定连接在所述辅助电极置入通道(13)中，参比电极通过所述参比电极固定装置(4)固定连接在所述参比电极置入通道(14)中。该装置用于三电极体系测试时三电极相对位置固定，能够保证测试结果的稳定性、准确性和重现性。

作为优化的技术方案，所述三电极体系测试装置还包括密封件(5)，所述密封件(5)能够密封所述注液通道(11)的注液口。提高了密封性。

作为优化的技术方案，所述主体部(1)采用绝缘材料，所述工作电极置入通道(12)的工作电极置入口和所述辅助电极置入通道(13)的辅助电极置入口分别位于所述主体部(1)的两端，所述注液通道(11)的注液口位于所述主体部(1)的侧面中段，所述参比电极置入通道(14)的参比电极置入口位于所述主体部(1)的侧面中段并与所述注液通道(11)的注液口位置相对，所述注液通道(11)、工作电极置入通道(12)、辅助电极置入通道(13)、参比电极置入通道(14)均连通到所述主体部(1)的中心空腔。

作为优化的技术方案，所述三电极体系测试装置还包括玻璃熔块(6)，所述玻璃熔块(6)固定连接在所述主体部(1)的中心空腔中。玻璃熔块能够充当隔膜隔绝工作电极、辅助电极和参比电极的电子导通。

作为优化的技术方案，所述主体部(1)为圆柱体，所述工作电极置入通道(12)为从工作电极置入口到所述主体部(1)的内部横截面面积逐渐缩小的圆台，所述辅助电极置入通道(13)为从辅助电极置入口到所述主体部(1)的内部横截面面积逐渐缩小的圆台，所述注液通道(11)和所述参比电极置入通道(14)均为圆柱体。

作为优化的技术方案，所述工作电极固定装置(2)包括第一绝缘体(21)、第一导电片(22)、第一导电丝(23)，所述第一绝缘体(21)的形状与所述工作电极置入通道(12)的形状配合，所述第一导电片(22)固定连接在所述第一绝缘体(21)的内端，所述第一导电丝(23)从所述第一绝缘体(21)的外端贯穿到内端并与所述第一导电片(22)固定连接；

所述辅助电极固定装置(3)包括第二绝缘体(31)、第二导电片(32)、第二导电丝(33)，所述第二绝缘体(31)的形状与所述辅助电极置入通道(13)的形状配合，所述第二导电片(32)固定连接在所述第二绝缘体(31)的内端，所述第二导电丝(33)从所述第二绝缘体(31)的外端贯穿到内端并与所述第二导电片(32)固定连接；

所述参比电极固定装置(4)包括第三绝缘体(41)、第三导电片(42)、第三导电丝(43)，所述第三绝缘体(41)的形状与所述参比电极置入通道(14)的形状配合，所述第三导电片(42)固定连接在所述第三绝缘体(41)的内端，所述第三导电丝(43)从所述第三绝缘体(41)的外端贯穿到内端并与所述第三导电片(42)固定连接。

作为优化的技术方案，所述第三导电片(42)、第一导电片(22)、第二导电片(32)的面积依次增大。

作为优化的技术方案，所述工作电极置入通道(12)的中段外圈设有第一密封槽(15)；所述工作电极固定装置(2)还包括第一密封圈(24)，所述第一密封圈(24)固定连接在所述第一绝缘体(21)的中段外圈并能够卡在所述第一密封槽(15)中；

所述辅助电极置入通道(13)的中段外圈设有第二密封槽(16)；所述辅助电极固定装置(3)还包括第二密封圈(34)，所述第二密封圈(34)固定连接在所述第二绝缘体(31)的中段外圈并能够卡在所述第二密封槽(16)中；

所述参比电极置入通道(14)的中段外圈设有第三密封槽(17)；所述参比电极固定装置(4)还包括第三密封圈(44)，所述第三密封圈(44)固定连接在所述第三绝缘体(41)的中段外圈并能够卡在所述第三密封槽(17)中。

第一密封圈、第二密封圈、第三密封圈能够起限位电极和密封作用，密封性好，能够避免漏液、漏气等多种问题。

本实用新型的优点在于：

1、该装置用于三电极体系测试时三电极相对位置固定，能够保证测试结果的稳定性、准确性和重现性。

2、密封性好，能够避免漏液、漏气等多种问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例三电极体系测试装置的轴测示意图。

图2是本实用新型实施例主体部的剖面示意图。

图3是本实用新型实施例工作电极固定装置的轴测示意图。

图4是本实用新型实施例辅助电极固定装置的轴测示意图。

图5是本实用新型实施例参比电极固定装置的轴测示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1、图2所示，三电极体系测试装置，包括主体部1、工作电极固定装置2、辅助电极固定装置3、参比电极固定装置4、密封件5、玻璃熔块6。

主体部1采用绝缘耐腐蚀材料，本实施例采用聚四氟乙烯；主体部1的内部设有注液通道11以及分别连通注液通道11的工作电极置入通道12、辅助电极置入通道13和参比电极置入通道14；工作电极通过工作电极固定装置2固定连接在工作电极置入通道12中，辅助电极通过辅助电极固定装置3固定连接在辅助电极置入通道13中，参比电极通过参比电极固定装置4固定连接在参比电极置入通道14中；密封件5能够密封注液通道11的注液口，提高了密封性，密封件5可采用弹性材料或刚性材料，如橡胶塞、软木塞、盖板等；玻璃熔块6固定连接在主体部1的中心空腔中，能够充当隔膜隔绝工作电极、辅助电极和参比电极的电子导通。

主体部1为圆柱体，长8cm，直径2cm；工作电极置入通道12的工作电极置入口和辅助电极置入通道13的辅助电极置入口分别位于主体部1的两端，注液通道11的注液口位于主体部1的侧面中段，参比电极置入通道14的参比电极置入口位于主体部1的侧面中段并与注液通道11的注液口位置相对，注液通道11、工作电极置入通道12、辅助电极置入通道13、参比电极置入通道14均连通到主体部1的中心空腔。

工作电极置入通道12为从工作电极置入口到主体部1的内部横截面面积逐渐缩小的圆台，辅助电极置入通道13为从辅助电极置入口到主体部1的内部横截面面积逐渐缩小的圆台，注液通道11和参比电极置入通道14均为圆柱体。

工作电极置入通道12的中段外圈设有第一密封槽15，辅助电极置入通道13的中段外圈设有第二密封槽16，参比电极置入通道14的中段外圈设有第三密封槽17。

如图3所示，工作电极固定装置2包括第一绝缘体21、第一导电片22、第一导电丝23、第一密封圈24；第一绝缘体21的形状与工作电极置入通道12的形状配合，也为圆台，第一绝缘体21采用聚四氟乙烯；第一导电片22固定连接在第一绝缘体21的内端，第一导电片22采用铝片；第一导电丝23从第一绝缘体21的外端贯穿到内端并与第一导电片22固定连接，第一导电丝23采用铝丝；第一密封圈24固定连接在第一绝缘体21的中段外圈并能够卡在第一密封槽15中。

如图4所示，辅助电极固定装置3包括第二绝缘体31、第二导电片32、第二导电丝33、第二密封圈34；第二绝缘体31的形状与辅助电极置入通道13的形状配合，也为圆台，第二绝缘体31采用聚四氟乙烯；第二导电片32固定连接在第二绝缘体31的内端，第二导电片32采用铜片；第二导电丝33从第二绝缘体31的外端贯穿到内端并与第二导电片32固定连接，第二导电丝33采用铜丝；第二密封圈34固定连接在第二绝缘体31的中段外圈并能够卡在第二密封槽16中。

如图5所示，参比电极固定装置4包括第三绝缘体41、第三导电片42、第三导电丝43、第三密封圈44；第三绝缘体41的形状与参比电极置入通道14的形状配合，也为圆柱体，第三绝缘体41采用聚四氟乙烯；第三导电片42固定连接在第三绝缘体41的内端，第三导电片42采用铝片；第三导电丝43从第三绝缘体41的外端贯穿到内端并与第三导电片42固定连接，第三导电丝43采用铝丝；第三密封圈44固定连接在第三绝缘体41的中段外圈并能够卡在第三密封槽17中。

第三导电片42、第一导电片22、第二导电片32的面积依次增大，分别粘接在第三导电片42、第一导电片22、第二导电片32上的参比电极、工作电极、辅助电极的横截面面积也依次增大，本实施例第三导电片42的直径为0.5cm，第一导电片22的直径为1.4cm，第二导电片32的直径为1.6cm。

第一密封圈24、第二密封圈34、第三密封圈44可采用丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氟橡胶、三元乙丙橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、丙烯酸酯橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶等材质。

本实用新型三电极体系测试装置的工作原理为：制备好的工作电极扣电式正极片粘接在第一导电片22的表面，将第一绝缘体21置入工作电极置入通道12中，通过第一密封圈24进行密封和限位，使正极片处于加紧状态；制备好辅助电极扣电式负极片粘接在第二导电片32表面，将第二绝缘体31置入辅助电极置入通道13中，通过第二密封圈34进行密封和限位，使负极片处于加紧状态；剪切直径为0.5cm的锂片粘接在第三导电片42表面，将第三绝缘体41置入参比电极置入通道14中，通过第三密封圈44进行密封和限位，使锂片处于加紧状态；然后通过注液通道11添加电解液，添加完电解液后通过密封件5密封注液通道11的注液口，使所述三电极体系测试装置处于密封状态，电解液从主体部1的中心空腔分别进入工作电极置入通道12、辅助电极置入通道13和参比电极置入通道14中浸润三个平面电极；最后将第一导电丝23、第二导电丝33和第三导电丝43分别连接电化学工作站，三个平面电极分别通过铝片和铝丝或者铜片和铜丝形成导电连接，实现溶液中物质的电子转移，从而完成平面电极电化学性能测试；同时，本实用新型形三电极体系测试装置的工作电极可与饱和甘汞电极、铂电极构成三电极体系进行电化学测试。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种三电极体系测试装置，其特征在于：包括主体部(1)、工作电极固定装置(2)、辅助电极固定装置(3)、参比电极固定装置(4)；所述主体部(1)的内部设有注液通道(11)以及分别连通所述注液通道(11)的工作电极置入通道(12)、辅助电极置入通道(13)和参比电极置入通道(14)；工作电极通过所述工作电极固定装置(2)固定连接在所述工作电极置入通道(12)中，辅助电极通过所述辅助电极固定装置(3)固定连接在所述辅助电极置入通道(13)中，参比电极通过所述参比电极固定装置(4)固定连接在所述参比电极置入通道(14)中。

2.如权利要求1所述的三电极体系测试装置，其特征在于：所述三电极体系测试装置还包括密封件(5)，所述密封件(5)能够密封所述注液通道(11)的注液口。

3.如权利要求1所述的三电极体系测试装置，其特征在于：所述主体部(1)采用绝缘材料，所述工作电极置入通道(12)的工作电极置入口和所述辅助电极置入通道(13)的辅助电极置入口分别位于所述主体部(1)的两端，所述注液通道(11)的注液口位于所述主体部(1)的侧面中段，所述参比电极置入通道(14)的参比电极置入口位于所述主体部(1)的侧面中段并与所述注液通道(11)的注液口位置相对，所述注液通道(11)、工作电极置入通道(12)、辅助电极置入通道(13)、参比电极置入通道(14)均连通到所述主体部(1)的中心空腔。

4.如权利要求3所述的三电极体系测试装置，其特征在于：所述三电极体系测试装置还包括玻璃熔块(6)，所述玻璃熔块(6)固定连接在所述主体部(1)的中心空腔中。

5.如权利要求3所述的三电极体系测试装置，其特征在于：所述主体部(1)为圆柱体，所述工作电极置入通道(12)为从工作电极置入口到所述主体部(1)的内部横截面面积逐渐缩小的圆台，所述辅助电极置入通道(13)为从辅助电极置入口到所述主体部(1)的内部横截面面积逐渐缩小的圆台，所述注液通道(11)和所述参比电极置入通道(14)均为圆柱体。

6.如权利要求1所述的三电极体系测试装置，其特征在于：所述工作电极固定装置(2)包括第一绝缘体(21)、第一导电片(22)、第一导电丝(23)，所述第一绝缘体(21)的形状与所述工作电极置入通道(12)的形状配合，所述第一导电片(22)固定连接在所述第一绝缘体(21)的内端，所述第一导电丝(23)从所述第一绝缘体(21)的外端贯穿到内端并与所述第一导电片(22)固定连接；

所述辅助电极固定装置(3)包括第二绝缘体(31)、第二导电片(32)、第二导电丝(33)，所述第二绝缘体(31)的形状与所述辅助电极置入通道(13)的形状配合，所述第二导电片(32)固定连接在所述第二绝缘体(31)的内端，所述第二导电丝(33)从所述第二绝缘体(31)的外端贯穿到内端并与所述第二导电片(32)固定连接；

所述参比电极固定装置(4)包括第三绝缘体(41)、第三导电片(42)、第三导电丝(43)，所述第三绝缘体(41)的形状与所述参比电极置入通道(14)的形状配合，所述第三导电片(42)固定连接在所述第三绝缘体(41)的内端，所述第三导电丝(43)从所述第三绝缘体(41)的外端贯穿到内端并与所述第三导电片(42)固定连接。

7.如权利要求6所述的三电极体系测试装置，其特征在于：所述第三导电片(42)、第一导电片(22)、第二导电片(32)的面积依次增大。

8.如权利要求6所述的三电极体系测试装置，其特征在于：所述工作电极置入通道(12)的中段外圈设有第一密封槽(15)；所述工作电极固定装置(2)还包括第一密封圈(24)，所述第一密封圈(24)固定连接在所述第一绝缘体(21)的中段外圈并能够卡在所述第一密封槽(15)中；

所述辅助电极置入通道(13)的中段外圈设有第二密封槽(16)；所述辅助电极固定装置(3)还包括第二密封圈(34)，所述第二密封圈(34)固定连接在所述第二绝缘体(31)的中段外圈并能够卡在所述第二密封槽(16)中；

所述参比电极置入通道(14)的中段外圈设有第三密封槽(17)；所述参比电极固定装置(4)还包括第三密封圈(44)，所述第三密封圈(44)固定连接在所述第三绝缘体(41)的中段外圈并能够卡在所述第三密封槽(17)中。

Images