CN218629408U - 一种电解液扩散系数测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电解液扩散系数测试装置，包括第一主体和第二主体，第一主体和第二主体均包括绝缘体和定位于绝缘体的电极体，处于装配状态时，第一主体和第二主体周向绝缘密封以形成密封腔，并且两电极体相对端在密封腔内具有预定间距以至少能够放置浸有电解液的多孔材料板，这样浸有电解液的多孔材料板能够放置于预定间距并且电导通第一电极体和第二电极体，通过试验计算电解液扩散系数，该装置结构简单、操作简单且所获得的试验结果准确性高，进而获得扩散系数的可靠性比较高。

Description

一种电解液扩散系数测试装置

技术领域

本实用新型涉及锂电池技术领域，特别涉及一种电解液扩散系数测试装置。

背景技术

电解液是锂离子电池的重要组成部分，电解液在正负极之间起传输锂离子的作用。电池的低温倍率、快充性能与电解液的液相扩散系数有很强的相关性，液相扩散系数的大小是由电解液中溶剂、添加剂、锂盐等决定的，真实反映电解液本征特性。

当前电解液的测量方法主要有激光全息干涉法、核磁共振法、膜池法等。其中，激光全息干涉法是普通干涉法与全息术结合的实验方法，测量精确度高，但是其对实验相关仪器设备要求较高。核磁共振法为利用在扩散过程中溶液浓度变化对磁感应强度衰减的影响，从而测其扩散系数，但其前期操作过程麻烦。膜池法是通过薄膜溶液的浓度变化，将其视为近似稳态扩散处理，结合菲克第一定律，求得扩散系利用数。但薄膜两侧浓度差无法完全消除，引起测试结果偏差较大，同时测试时间较长。

因此，如何提供一种操作简单且测量精度比较可靠的装置，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的为提高结构简单且测试结果可靠的电解液扩散系数测试装置。

本实用新型提供一种电解液扩散系数测试装置，包括第一主体和第二主体，所述第一主体和所述第二主体均包括绝缘体和定位于所述绝缘体的电极体，处于装配状态时，所述第一主体和第二主体周向绝缘密封以形成密封腔，并且两所述电极体相对端在所述密封腔内具有预定间距以至少能够放置浸有电解液的多孔材料板。

本申请中的电解液扩散系数测试装置中第一主体和第二主体组装后，第一电极体和第二电极体相对端在密封腔中形成预定间距(两电极体之间间距固定)，浸有电解液的多孔材料板能够放置于预定间距并且电导通第一电极体和第二电极体，通过试验计算电解液扩散系数，该装置结构简单、操作简单且所获得的试验结果准确性高，进而获得扩散系数的可靠性比较高。

可选的，所述第一主体包括第一绝缘体和第一电极体，所述第一电极体朝向所述第二主体的端面低于所述第一绝缘体的相应侧端面以形成凹陷部，所述凹陷部的环形周壁突出于所述第一电极体且与所述第二主体周向绝缘密封。

可选的，所述环形周壁的端面与所述第二主体端面密封抵靠；

或者/和，所述第二主体的电极体覆盖所述凹陷部的开口。

可选的，所述第二主体朝向所述第一主体的端面为水平面，所述凹陷部的内腔为所述密封腔，所述凹陷部轴向高度为所述预定间距。

可选的，所述第一电极体朝向第二主体的端面在垂直于轴向的截面内的投影位于所述凹陷部的底壁投影内部。

可选的，两所述绝缘体均包括台阶通孔，并且两个所述台阶通孔的大径孔相对设置，两个所述电极体均包括通过台阶面连接的大径轴和小径轴，所述大径轴与相应所述大径孔配合安装，所述小径轴部分自所述台阶通孔的小径孔伸出形成电连接端。

可选的，所述第一主体和所述第二主体还包括保护套，套装固定于相应所述绝缘体外部，两个所述保护套通过锁紧部件锁紧或解锁。

可选的，所述锁紧部件包括卡箍或者/和锁紧销；

或者/和，所述保护套为金属套。

可选的，所述预定间距之间还放置有两个锂片，分居于所述多孔材料板沿轴向的两侧。

可选的，所述锂片的外围轮廓完全位于所述多孔材料板的外轮廓以内；

或者/和，所述多孔材料板为多孔陶瓷板。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例中电解液扩散系数测试装置的结构示意图；

图2为图1所示电解液扩散系数测试装置的正视图；

图3为图2中A-A方向剖视图；

图4为图1所示电解液扩散系数测试装置的分解示意图。

其中，图1至图4中附图标记与部件名称之间一一对应关系如下：

1第一主体；1a凹陷部；11第一绝缘体；12第一电极体；121第一小径轴；122第一大径轴；13第一保护套；131第一弯折部；

2第二主体；21第二绝缘体；22第二电极体；221第二小径轴；222第二大径轴；23第二保护套；231第二弯折部；

3锁紧部件；31抱箍；32锁紧销。

具体实施方式

在本申请的描述中，需要说明的是，在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本申请实施例的描述中，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，“连接”可以是可拆卸地连接，也可以是不可拆卸地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。其中，“固定连接”是指彼此连接且连接后的相对位置关系不变。“转动连接”是指彼此连接且连接后能够相对转动。“滑动连接”是指彼此连接且连接后能够相对滑动。

本申请实施例中所提到的方位用语，例如，“内”、“外”等，仅是参考附图的方向，因此，使用的方位用语是为了更好、更清楚地说明及理解本申请实施例，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，除非本申请中另有说明，否则本申请中所述的“多个”是指两个或两个以上。

在本申请实施例的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请实施例中，“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图4，图1为本实用新型一种实施例中电解液扩散系数测试装置的结构示意图；图2为图1所示电解液扩散系数测试装置的正视图；图3为图2中A-A方向剖视图；图4为图1所示电解液扩散系数测试装置的分解示意图。

本实用新型提供了一种电解液扩散系数测试装置，包括第一主体1和第二主体2，第一主体1和第二主体2可以为分体式结构，二者能够通过锁紧部件相对固定连接，当然解除锁紧部件，第一主体1和第二主体2可以相对分离。锁紧部件可以根据具体结构形式而定。

第一主体1和第二主体2均包括绝缘体和定位于所述绝缘体的电极体，为了描述清楚，本文对第一主体1和第二主体2的具体结构进行了以下定义：第一主体1包括第一绝缘体11和定位于第一绝缘体11的第一电极体12，第二主体2包括第二绝缘体21和定位于第二绝缘体21的第二电极体22，其中第一电极体12和第二电极体22可以为金属，例如不锈钢或其他金属导电体(例如锂材料)，第一绝缘体11和第二绝缘体21可以为塑料材质。第一绝缘体11和第一电极体12、第二绝缘体21和第二电极体22可以通过过盈配合安装固定，例如，绝缘体(第一绝缘体11或第二绝缘体21)上设置有安装孔，电极体(第一电极体12或第二电极体22)为柱体，柱体与安装孔轴孔过盈配合。当然也可以通过注塑成型一体结构，例如绝缘体(第一绝缘体11或第二绝缘体21)为塑性件，在绝缘体注塑成型过程中与电极体(第一电极体12或第二电极体22)注塑成一个整体，二者相对定位的方式不局限于本文描述，还可以为其他形式，例如卡接。

处于装配状态时，第一主体1和第二主体2周向绝缘密封以形成密封腔，并本申请中两电极体相对端在密封腔内具有预定间距以放置浸有电解液的多孔材料组件。需要说明的是，上述两电极体的相对端是指两个电极体靠近的两个端面。多孔材料组件至少包括多孔材料板，在一种具体示例中多孔材料组件包括多孔材料板和分居于多孔材料板沿轴向两侧的锂片。多孔材料板可以至少包括多孔材料板，也就是说第一电极体12和第二电极体22之间至少压装有多孔材料板，实验前将多孔材料板浸泡在待测电解液中，浸泡时间t1可以根据具体时间而定，测试时，将多孔材料组件放置于第一电极体12和第二电极体22之间，使用电化学工作站，施加一定电流I，时间为t2，静止时间为t3。测试后，电解液扩散系统计算公式

将相关数据代入得到待测液体的液相扩散系数。

其中，D-电解液扩散系数，d separalor–两电极体间距离(多孔材料板厚度)，m_ln-电压弛豫过程中电压变化的斜率，

-多孔材料板曲折度。

当第一主体1和第二主体2中的电极体为锂材料时，第一电极体12和第二电极体22之间可以仅放置多孔材料板。当第一主体1和第二主体2的电极体为不锈钢或其他除锂材料之外的导电材料时，还可以在多孔材料板的两侧增加锂片，分别定义为第一锂片和第二锂片。安装于测试装置后，第一锂片和第二锂片相对侧分别贴靠于浸泡有电解液的多孔材料板的两侧，第一电极体12的另一侧与第一锂片贴靠，第二电极体22的另一侧与第二锂片贴靠，试验时，第一电极体12通过第一锂片、浸泡有电解液的多孔材料板、第二锂片与第二电极体22电导通。

在一种具体示例中，多孔材料板可以为陶瓷板。电解液可以为单个溶剂与锂盐混合溶液、多种溶剂与锂盐的混合溶液、多种溶剂与锂盐及添加剂的混合溶液。当然，该装置也可以用于固体电解质的测量。

由以上可知，本申请中的电解液扩散系数测试装置中第一主体1和第二主体2组装后，第一电极体12和第二电极体22之间形成预定间距(两电极体之间间距固定)，浸有电解液的多孔材料板能够放置于预定间距并且电导通第一电极体12和第二电极体22，通过试验计算电解液扩散系数，该装置结构简单、操作简单且所获得的试验结果准确性高，进而获得扩散系数的可靠性比较高，为电池设计和电解液的筛选具有一定的指导意义。

在一种具体示例中，电解液扩散系数测试装置的第一电极体12朝向第二主体2的端面低于第一绝缘体11的相应侧端面以形成凹陷部1a，凹陷部1a的环形周壁突出于第一电极体12且与第二主体2周向绝缘密封。第一绝缘体11可以设置有通孔，第一电极体12安装于通孔内部，并且第一电极体12靠近第二主体2的端部完全位于通孔内部并且低于通孔靠近第二主体2的端面，也就是说，第一电极体12靠近第二主体2的端部距离通孔的端面具有预定距离。

在一种具体示例中，环形周壁的端面与第二主体2端面密封抵靠；第一绝缘体11的环形周壁可以仅与第二主体2的绝缘体抵靠密封，当然，第一绝缘体11的环形周壁可以同时与第二主体2的绝缘体和部分电极体抵靠密封。

为了提高第一主体1的电极体和第二主体2的电极体接触面积尽量大，第二主体2的电极体可以覆盖凹陷部1a的开口，也就是说，第二电极体22的横截面积大于第一电极体12的横截面积，这样第二电极体22可以完全覆盖第一电极体12，第一电极体12的横截面可以完全与多孔材料板接触。

电解液扩散系数测试装置中第二主体2朝向第一主体1的端面为水平面，凹陷部1a的内腔为密封腔，凹陷部1a轴向高度为预定间距。该结构中第一电极体12和第二电极体22之间的间距，只需考虑第一主体1中第一绝缘体11和第一电极体12的安装位置关系即可，第二主体2的加工工艺尽量简单。

电解液扩散系数测试装置中第一电极体12朝向第二主体2的端面在垂直于轴向的截面内的投影位于凹陷部1a的底壁投影内部。

在一种具体示例中，电解液扩散系数测试装置中两绝缘体均包括台阶通孔，并且两个台阶通孔的大径孔相对设置，即两个台阶通孔同轴并且二者的大径孔位于两个台阶通孔靠近的端部，两个电极体均包括通过台阶面连接的大径轴和小径轴，大径轴与相应大径孔配合安装，小径轴部分自台阶通孔的小径孔伸出形成电连接端。

如图所示，第一电极体12包括第一小径轴121和第一大径轴122，其中第一大径轴122与第一绝缘体11的大径孔配合安装，第一小径轴121与第一绝缘体11的小径孔配合安装，图中未示出大径孔和小径孔，但是并不妨碍本领域内技术人员的理解和实施。同理第二电极体22包括第二小径轴221和第二大径轴222，分别与第二绝缘体21的小径孔和大径孔配合安装。

上述轴和孔可以过盈配合，当然也可以通过其他方式固定。

上述电解液扩散系数测试装置中，第一主体1和第二主体2还包括保护套，套装固定于相应绝缘体外部，两个保护套通过锁紧部件3锁紧或解锁。如图所示，第一绝缘体11外部套装固定有第一保护套13，第二绝缘体21外部套装固定有第二保护套23。第一保护套13和第二保护套23主要起到提高第一主体1和第二主体2使用强度作用，可以为金属套，当然也可以为其他能够满足使用强度的材料。

在一种具体示例中，第一保护套13和第二保护套23靠近的端部分别设有第一弯折部131和第二弯折部231，卡箍31包裹第一弯折部131和第二弯折部231，并且卡箍31的开口两端通过锁销32锁紧，从而锁紧第一保护套13和第二保护套23。

上述各实施例中，锂片的外围轮廓可以完全位于多孔材料板的外轮廓以内。

测试所用多孔材料板每次用完后，需放在DMC(英文全称：Dimethyl carbonate，中文碳酸二甲酯)溶液中清洗，去除残余待测液体。

以上对本实用新型所提供的一种电解液扩散系数测试装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电解液扩散系数测试装置，其特征在于，包括第一主体和第二主体，所述第一主体和所述第二主体均包括绝缘体和定位于所述绝缘体的电极体，处于装配状态时，所述第一主体和第二主体周向绝缘密封以形成密封腔，所述密封腔用于盛放多孔材料板，并且两所述电极体相对端在所述密封腔内具有预定间距以至少能够放置浸有电解液的多孔材料板。

2.如权利要求1所述的电解液扩散系数测试装置，其特征在于，所述第一主体包括第一绝缘体和第一电极体，所述第一电极体朝向所述第二主体的端面低于所述第一绝缘体的相应侧端面以形成凹陷部，所述凹陷部的环形周壁突出于所述第一电极体且与所述第二主体周向绝缘密封。

3.如权利要求2所述的电解液扩散系数测试装置，其特征在于，所述环形周壁的端面与所述第二主体端面密封抵靠；

或者/和，所述第二主体的电极体覆盖所述凹陷部的开口。

4.如权利要求3所述的电解液扩散系数测试装置，其特征在于，所述第二主体朝向所述第一主体的端面为水平面，所述凹陷部的内腔为所述密封腔，所述凹陷部轴向高度为所述预定间距。

5.如权利要求4所述的电解液扩散系数测试装置，其特征在于，所述第一电极体朝向所述第二主体的端面在垂直于轴向的截面内的投影位于所述凹陷部的底壁投影内部。

6.如权利要求4所述的电解液扩散系数测试装置，其特征在于，两所述绝缘体均包括台阶通孔，并且两个所述台阶通孔的大径孔相对设置，两个所述电极体均包括通过台阶面连接的大径轴和小径轴，所述大径轴与相应所述大径孔配合安装，所述小径轴部分自所述台阶通孔的小径孔伸出形成电连接端。

7.如权利要求1至6任一项所述的电解液扩散系数测试装置，其特征在于，所述第一主体和所述第二主体还包括保护套，套装固定于相应所述绝缘体外部，两个所述保护套通过锁紧部件锁紧或解锁。

8.如权利要求7所述的电解液扩散系数测试装置，其特征在于，所述锁紧部件包括卡箍或者/和锁紧销；

或者/和，所述保护套为金属套。

9.如权利要求1至6任一项所述的电解液扩散系数测试装置，其特征在于，所述预定间距之间还放置有两个锂片，分居于所述多孔材料板沿轴向的两侧。

10.如权利要求9所述的电解液扩散系数测试装置，其特征在于，所述锂片的外围轮廓完全位于所述多孔材料板的外轮廓以内；

或者/和，所述多孔材料板为多孔陶瓷板。

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