CN217587027U - 一种模拟电池三电极反应设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的实施例提供了一种模拟电池三电极反应设备。该设备包括：反应装置，包括具有一敞口的反应容器和密封盖，反应容器内设有电解液，用于为电池的充放电反应提供条件，反应容器具有加热功能。电池三电极装置，设于反应装置的电解液中，包括电芯、从所述电芯引出的正极耳、负极耳、参比电极。温控装置，分别与反应容器和插入反应装置的电解液的温度传感器相连，用于根据温度传感器的检测温度，控制反应容器进行加热；测试装置，分别与正极耳、负极耳、参比电极连接，接收电芯在电解液中进行放电反应后的电流信号，以对电芯的性能进行测试。该反应设备设计易于拆卸，能够很好的模拟电池的实际使用工况，能满足不同温度下的电化学测试要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电池领域，具体而言，特别是涉及一种模拟电池三电极反应设备。
背景技术
锂离子电池凭借其比能量高、寿命长、开路电压高、自放电率低、对环境友好、价格低廉等优点，成为电池市场的新力军。随着锂离子电池在电动汽车和储能领域的广泛使用，对其材料、性能以及安全问题的研究工作也越来越多；为了对锂离子电池的各项性能进行深入研究，大多采用模拟三电极体系精确测量锂离子电池电化学反应过程的参数，但是当前的三电极装置并不能很好地模拟电池实际情况，使用时间短，且不能满足不同温度下的电化学测试要求。
实用新型内容
鉴于上述问题，提出了本实用新型的实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种模拟电池三电极反应设备。
第一方面，本实用新型的实施例提供了一种模拟电池三电极反应设备，包括：
反应装置，所述反应装置包括具有一敞口的反应容器和密封盖，所述反应容器内设有电解液，用于为电池的充放电反应提供条件；所述反应容器具有加热功能；
电池三电极装置，设于所述反应装置的电解液中，所述电池三电极装置包括电芯、从所述电芯引出的正极耳、负极耳、参比电极；
温控装置，分别与所述反应容器和插入所述反应装置的电解液的温度传感器相连，用于根据所述温度传感器的检测温度，控制所述反应容器进行加热；
测试装置，分别与所述正极耳、负极耳、参比电极连接，接收电芯在电解液中进行放电反应后的电流信号，以对所述电芯的性能进行测试。
可选地，所述设备还包括：
气体收纳装置，包括连接至所述反应容器中的气管，用于通过所述气管收集所述反应容器中产生的气体并进行气体测试。
可选地，所述气体收纳装置还包括：设置在所述气管的压力表，第一阀门，第二阀门，以及连接在所述气管末端的气袋；
所述气袋用于根据压力表的变化收集气体，并在收集完成时，通过所述第一阀门和所述第二阀门的闭合来结束气体的收集。
可选地，所述电池三电极装置还包括：
保护壳，所述保护壳设有通孔，且为绝缘、耐电解液腐蚀的材质；
所述电芯设于所述保护壳内；
第一夹板，所述第一夹板设于所述保护壳外壁，用于将所述保护壳内部的所述电芯夹紧；
第一夹板固定件，设于所述第一夹板的外壁，用于固定所述第一夹板；
第二夹板，所述第二夹板设于所述正极耳与负极耳的外壁，用于将所述正极耳与负极耳夹紧；
第二夹板固定件，设于所述第二夹板的外壁，用于固定所述第二夹板；其中，所述电芯包括正极片、负极片以及隔膜；
所述参比电级设于任意的所述隔膜中。
可选地，所述设备还包括密封保护装置，所述密封保护装置包括密封腔体和顶盖，所述密封腔体和所述顶盖形成密闭式空腔；
所述反应装置设于所述密闭式空腔内，所述密封保护装置用于保持所述反应装置的气密性；
其中所述模拟电池三电极反应装置的所述测试设备、温控设备从所述顶盖接出。
可选地，所述密封保护装置还包括：
真空抽气装置，通过气管从所述顶盖接入所述密闭式空腔中，用于抽空所述密闭式空腔的气体；
惰性气体充气装置，通过气管从所述密封腔体外壳接入所述密闭式空腔中，用于向所述密闭式空腔充入惰性气体。
可选地，所述密封盖上表面设置有防爆阀。
可选地，所述参比电极的材质为铜、锂、镍、铂中的一种，形状为丝状或者片状。
可选地，所述反应容器包括加热片，所述加热片为高导热的绝缘硅胶。
可选地，所述测试装置分别与从所述正极耳、负极耳、参比电极引出的引线相连，且三根引线为长度相同的铜丝。
本实用新型各实施例的技术方案可以实现以下优点中的至少一个：
本实用新型的实施例提供了一种模拟电池三电极反应设备。该设备包括：反应装置，包括具有一敞口的反应容器和密封盖，反应容器内设有电解液，用于为电池的充放电反应提供条件，反应容器具有加热功能。电池三电极装置，设于反应装置的电解液中，包括电芯、从所述电芯引出的正极耳、负极耳、参比电极。温控装置，分别与反应容器和插入反应装置的电解液的温度传感器相连，用于根据温度传感器的检测温度，控制反应容器进行加热；测试装置，分别与正极耳、负极耳、参比电极连接，接收电芯在电解液中进行放电反应后的电流信号，以对电芯的性能进行测试。该反应设备中的各个装置设计易于拆卸，能够很好的模拟电池的实际使用工况；温控装置能够准确控温，可以满足不同温度下的电化学测试要求；气体收集装置，能够收集不同时期的气体进行分析，且操作简单，能够实现三电极反应设备的多功能效果。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的一种模拟电池三电极反应设备的结构图；
图2是本实用新型实施例提供的一种电池三电极装置的结构图；
图3是本实用新型实施例提供的一种密封保护装置的结构图。
附图标记说明：
10-模拟电池三电极反应设备；
11-反应设备，111-反应容器，112-密封盖，
12-三电极装置，13-温控装置，14-温度传感器，
13-温控装置，14-温度传感器，15-测试装置；
16-气体收纳装置，161-气管，162-压力表，163第一阀门，164，第二阀门，165-气袋。
121-保护壳；
122-电芯，1221-正极片，1222-负极片，1223-隔膜；
123-第一夹板，124-第一夹板固定件，125-第二夹板，126-第二夹板固定件；129-参比电极；
127-正极耳，1271-正极导线；
128-负极耳，1281-负极导线；
17-密封保护装置；
171-密封腔体；172-顶盖，173-密闭式空腔，174-真空抽气装置，175- 惰性气体充气装置，176-支撑件。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
如前所述，现有方案中的三电极装置不能很好的模拟电池的实际情况，且使用寿命短，参比植入难度大，功能单一，不能满足不同的使用需求，有的对温度有需求，需要放入温箱内部，温箱能耗高，占用空间大，有的需要进行气体收集，但气体收集装置操作麻烦，且气密性差。
本实用新型实施例的核心构思之一在于，设计一种至少满足以下中的一个要求的三电极反应设备很有必要：使用时间长、满足不同温度下的电化学测试需求、采集不同时期的气体、参比电极植入便捷、密封性好。
参照图1为本实用新型实施例提供的一种模拟电池三电极反应设备的结构图。该模拟电池三电极反应设备10包括：反应装置11，三电极装置12(参照图2)，温控装置13，温度传感器14，测试装置15。
具体地，反应装置11具有一敞口的反应容器111和密封盖112，反应容器111有电解液，用于为三电极装置12的充放电反应提供条件，反应容器 111的外壳为加热片，该加热片可以对电解液进行加热，用高导热的绝缘硅胶、耐高温的玻璃纤维布以及金属发热膜电路集合而成的柔性电加热膜元件，具有良好的柔韧性，可以与被加热物体良好接触，且可以制成任意形状，价格便宜，加热效率高。
需要说明的是，反应容器111的形状可以是柱形或者方形中的一种，反应容器111和密封盖112可以采用密封槽纹密封并涂抹凡士林或者真空胶。
电池三电极装置12，设于反应装置11的电解液1111中，从而进行充放电反应。电池三电极装置12包括电芯，以及从电芯引出的正极耳、负极耳、参比电极。
温控装置13分别与反应容器111的外壳和插入电解液1111的温度传感器14相连，由于反应容器111的外壳具有加热功能，温度传感器可以对温度进行测量，从而可以实现快速调温和控温；该设计便于拆卸，可以避免电磁干扰，可以实现满足不同温度下的电化学测试要求。
测试装置15，分别与从正极耳、负极耳、参比电极引出的引线相连，且三根引线为长度相同的铜丝，三根引线长度相同的作用是为了保证引线的电阻相同，不会对电子的导通产生影响，测试装置15可以接收电芯在电解液中进行放电反应后的电流信号，以对电芯的性能进行测试。如测量电芯的容量、快充性能、高低温性能、寿命等，在此不作限定。
在本实用新型的一实施例中，该模拟电池三电极反应设备10还包括气体收纳装置16，包括连接至反应容器111中的气管161，可以通过气管161 收集反应容器111中电芯进行电化学反应产生的气体进行气体测试。
在本实用新型的一实施例中，气体收纳装置16可以包括设置在气管161 的压力表162，第一阀门163，第二阀门164，以及连接在气管161末端的气袋165，可以观察压力表162的读数发生改变时，打开第一阀门163，第二阀门164即可进行气体的收集，收集完成即可关闭第一阀门163和第二阀门 164，并将带有第二阀门164的气袋165一起取下，从而第二阀门164可以实现气袋165的密封功能，且该气体收纳装置易于拆装，操作简单。需要说明的是，第一阀门163和第二阀门164还可以是气体夹。
在一种示例中，密封盖112上表面设置有防爆阀1121，可以防止在高温测试中气体过压力而导致的爆炸，保证实验的安全性。
参照图2为本实用新型实施例提供的一种电池三电极装置的结构图，电池三电极装置可以包括：保护壳121，电芯122，第一夹板123，第一夹板固定件124，第二夹板125，第二夹板固定件126，正极耳127，负极耳128，参比电极129；
具体地，保护壳121的内部设有电芯122，且保护壳121设有通孔，有利于电解液流入电芯中，为三电极装置12的充放电反应提供条件，且保护壳121的材质为绝缘、耐电解液腐蚀的材质，从而防止漏电和电解液的腐蚀。
从正极耳127上引出正极导线1271，负极耳128引出负极导线1281以及从参比电极引出参比导线1291，分别接入到反应装置15对应的电极上，从而对电池的性能进行测量。
电芯122包括正极片1221、负极片1222以及隔膜1223，参比电极129 设于任意两个隔膜1223中。
需要说明的是，电芯可以将正极片1221、负极片1222以及隔膜1223、层叠形成，还可以通过将分条后的极片固定在卷针上随着卷针转动将正极片 1221、负极片1222以及隔膜1223卷成电芯的方式形成，具体是哪一种形成方式，层叠次数和卷层数为多少，本实用新型不做限定。
本实用新型中的参比电极的位置可以是提前用隔膜将参比电极包裹起来，再植入到电芯中的任意一个位置，易于拆卸，可以在电芯制作过程中植入，也可以在测试循环后植入。反应结束的极片易于拆解，不会造成界面破坏，可以进一步提高三电极的使用寿命。
参比电极129的材质可以是铜、锂、镍、铂中的一种，形状可以是金属丝或者金属片。
第一夹板123设置于保护壳121外壁，可以对保护壳121内部的电芯122 夹紧，一方面尽量模拟实际生产中的电池，另一方面使得极片间保持一定的压力，防止在使用过程中电芯产生松动，导致极片接触不良。
第一夹板固定件124，包括螺栓和螺母，第一夹板123的上下两端分别通过一根螺栓和设于螺栓两端的螺母进行固定，从而对夹板进行固定，防止夹板产生松动。
第二夹板125设置于正极耳127、负极耳128的外壁，用于将正极耳127、负极耳128夹紧，防止正极耳127、负极耳128产生松动，导致接触不良。
第二夹板固定件126，包括螺栓和螺母，第二夹板125外壁的两端分别通过一根螺栓和设于螺栓两端的螺母进行固定，从而对夹板进行固定，防止夹板产生松动。
参照图3为本实用新型实施例提供的一种密封保护装置的结构图，密封保护装置包括密封腔体171和顶盖172，密封腔体171和顶盖172形成密闭式空腔173，反应装置11设置于密闭式空腔173中，可以解决三电极装置的气密性问题，满足长期的测试需求。
模拟电池三电极反应装置11的测试装置15，温控装置13和气体收纳装置16从顶盖接出，密封腔体171的底部通过支撑件176进行支撑。
在本实用新型的一实施例中，密封保护装置17还可以包括：
真空抽气装置174，通过气管从顶盖172接入所密闭式空腔173中，用于抽空所述密闭式空腔的气体，防止其他活泼气体对装置的影响。
惰性气体充气装置175，通过气管密封腔体171外壳接入密闭式空腔173 中，用于向密闭式空腔173充入惰性气体。
密封保护装置17，既保证装置的气密性又保证反应装置处于惰性气氛中，由于惰性气体可以防止金属产生氧化还原反应，对实验的影响较小，可以提高装置的使用寿命。
本实用新型的模拟电池三电极反应设备具有电化学测试、实现温控、收集气体、密封性良好、满足长期使用的多功能效果，可重复使用。
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，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种模拟电池三电极反应设备，其特征在于，包括：
反应装置，所述反应装置包括具有一敞口的反应容器和密封盖，所述反应容器内设有电解液，用于为电池的充放电反应提供条件；所述反应容器具有加热功能；
电池三电极装置，设于所述反应装置的电解液中，所述电池三电极装置包括电芯、从所述电芯引出的正极耳、负极耳、参比电极；
温控装置，分别与所述反应容器和插入所述反应装置的电解液的温度传感器相连，用于根据所述温度传感器的检测温度，控制所述反应容器进行加热；
测试装置，分别与所述正极耳、负极耳、参比电极连接，接收电芯在电解液中进行放电反应后的电流信号，以对所述电芯的性能进行测试。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：
气体收纳装置，包括连接至所述反应容器中的气管，用于通过所述气管收集所述反应容器中产生的气体并进行气体测试。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述气体收纳装置还包括：设置在所述气管的压力表，第一阀门，第二阀门，以及连接在所述气管末端的气袋；
所述气袋用于根据压力表的变化收集气体，并在收集完成时，通过所述第一阀门和所述第二阀门的闭合来结束气体的收集。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电池三电极装置还包括：
保护壳，所述保护壳设有通孔，且为绝缘、耐电解液腐蚀的材质；
所述电芯设于所述保护壳内；
第一夹板，所述第一夹板设于所述保护壳外壁，用于将所述保护壳内部的所述电芯夹紧；
第一夹板固定件，设于所述第一夹板的外壁，用于固定所述第一夹板；
第二夹板，所述第二夹板设于所述正极耳与负极耳的外壁，用于将所述正极耳与负极耳夹紧；
第二夹板固定件，设于所述第二夹板的外壁，用于固定所述第二夹板；
其中，所述电芯包括正极片、负极片以及隔膜；所述参比电级用所述隔膜包裹并植入所述电芯的任意位置。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括密封保护装置，所述密封保护装置包括密封腔体和顶盖，所述密封腔体和所述顶盖形成密闭式空腔；
所述反应装置设于所述密闭式空腔内，所述密封保护装置用于保持所述反应装置的气密性；
其中所述模拟电池三电极反应装置的所述测试装置、温控装置从所述顶盖接出。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述密封保护装置还包括：
真空抽气装置，通过气管从所述顶盖接入所述密闭式空腔中，用于抽空所述密闭式空腔的气体；
惰性气体充气装置，通过气管从所述密封腔体外壳接入所述密闭式空腔中，用于向所述密闭式空腔充入惰性气体。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述密封盖上表面设置有防爆阀。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述参比电极的材质为铜、锂、镍、铂中的一种，形状为丝状或者片状。
9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述反应容器包括加热片，所述加热片为高导热的绝缘硅胶。
10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述测试装置分别与从所述正极耳、负极耳、参比电极引出的引线相连，且三根引线为长度相同的铜丝。
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| CN (1) | CN217587027U (zh) |
-
2022
- 2022-03-30 CN CN202220723859.5U patent/CN217587027U/zh active Active
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