CN218938454U - 一种可记录压力的固态电池测试实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可记录压力的固态电池测试实验装置，包括密封模块、加压模块和实验模块，所述密封模块与实验模块相连接，所述加压模块与实验模块相连接，所述密封模块包括两组螺帽、两组紧圈和反应壳体。该可记录压力的固态电池测试实验装置集压片、组装于一体，使得固态电池中的固态电解质不需要从装置中取出，避免了其与环境的反应以及转移过程中的损坏，满足大多数固态电解质的压片条件，实验过程中使得正极、固态电解质、负极紧密结合，形成较好的界面接触，降低了电池内阻，有助于实现更好的电池性能，通过设置压力传感器与压力数显仪的配合使用，将压力值实时展现出来，有助于操作人员实时精准把控压力值。

Description

一种可记录压力的固态电池测试实验装置

技术领域

本实用新型涉及固态电池技术领域，具体为一种可记录压力的固态电池测试实验装置。

背景技术

通常，二次电池具有以下结构，即在正极与负极之间存在隔膜，并填充有液体的电解质。然而，由于电池中的电解液通常是可燃性的有机溶剂，因此，具有极其易燃的特性，存在非常严重的安全隐患。而固态电池使用无机系的固体电解质来代替有机系的液体的电解质，则消除了这一安全隐患。不仅如此，固态电池具有能量密度高的特点。液体电解质的电池中能量密度一般低于500Wh/kg。而全固态电解质电池可以不必使用嵌锂的石墨负极，而是直接使用金属锂来做负极，这样可以大大减轻负极材料的用量，使得整个电池的能量密度有明显提高。

目前市面上的固态电池测试装置一般是通过将固态电池中的固态电解质事先压成固定形状，再将正极、固态电解质、负极等依次装入到电池中。这不利于固态电解质保持最原始的状态和最佳性能。且在将压好的固态电解质转移至电池测试模具中时，容易与环境气氛产生反应而失效，例如在使用硫化物基固体电解质膜作为固体电解质膜的情况下，当该固体电解质膜接触空气中的水分时，会产生硫化氢，并造成硫化物基固体电解质膜的性能的显著劣化。此外，现有市面上的固态电解质仅具有测试电化学性能的功能，而不具有对电池进行实施压力测试的功能。

上述存在的缺点主要原因在于目前对固态电池的器件研究较少，且由于涉及多种材料结构设计、控制系统的复杂原因，而没有得到充分开发。

有鉴于此，现设计一种可记录压力的固态电池测试实验装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可记录压力的固态电池测试实验装置，以解决上述背景技术中提出的现有的固态电池测试装置存在缺陷的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案，一种可记录压力的固态电池测试实验装置，包括密封模块、加压模块和实验模块；

所述密封模块与实验模块相连接；

所述加压模块与实验模块相连接。

优选的，所述密封模块包括两组螺帽、两组紧圈和反应壳体，其中：

两组螺帽分别连接于反应壳体的两端外侧；

两组紧圈分别连接于两组螺帽的内侧。

优选的，所述加压模块包括底板、顶板、三组双头螺杆、三组压紧螺母、三组固定螺母、上绝缘垫板和下绝缘垫板，其中：

三组双头螺杆的下端通过螺纹结构穿插连接于底板内，且三组双头螺杆的上端穿插连接于顶板内，三组双头螺杆呈规则环形阵列设置；

三组压紧螺母通过螺纹结构分别连接于三组双头螺杆的上端外侧，且压紧螺母连接于顶板的顶部；

三组固定螺母通过螺纹结构分别连接于三组双头螺杆的下端外侧，且固定螺母连接于底板的顶部；

上绝缘垫板连接于顶板的底部；

下绝缘垫板设置于底板的上方。

优选的，所述实验模块包括正极导电柱、负极导电柱、上导电铜柱、下导电铜柱、正极材料、固态电解质、负极材料、压力传感器和数显仪，其中：

正极导电柱和负极导电柱分别穿插连接于两组螺帽的内侧；

上导电铜柱插接于正极导电柱内；

下导电铜柱插接于负极导电柱内；

正极材料、固态电解质、负极材料上下依次连接于正极导电柱与负极导电柱之间；

压力传感器安装在底板的顶部；

数显仪与压力传感器电性连接。

优选的，所述螺帽内贯通开设有第一内槽和第二内槽，第二内槽内壁面与反应壳体表面通过螺纹结构连接，正极导电柱与负极导电柱相靠近的一侧间隙配合穿插连接于两组第一内槽中。

优选的，所述反应壳体的两端内侧为对称设置的圆台型腔体，所述紧圈一端为环形结构，紧圈另一端圆台环形结构，且紧圈圆台环形结构该端连接于反应壳体的圆台型腔体处，且正极导电柱与负极导电柱相靠近的一侧间隙配合穿插连接于两组紧圈内侧。

优选的，所述上绝缘垫板底部内开设有与正极导电柱顶部相匹配的圆柱形槽。

优选的，所述下绝缘垫板顶部内开设有与负极导电柱底部相匹配的圆柱形槽，下绝缘垫板底部内开设有与压力传感器顶部相匹配的槽。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.该可记录压力的固态电池测试实验装置集压片、组装于一体，使得固态电池中的固态电解质不需要从装置中取出，避免了其与环境的反应以及转移过程中的损坏；

2.该可记录压力的固态电池测试实验装置满足大多数固态电解质的压片条件，实验过程中使得正极、固态电解质、负极紧密结合，形成较好的界面接触，降低了电池内阻，有助于实现更好的电池性能；

3.该可记录压力的固态电池测试实验装置通过设置压力传感器与压力数显仪的配合使用，将压力值实时展现出来，有助于操作人员实时精准把控压力值。

附图说明

图1为本实用新型一种可记录压力的固态电池测试实验装置的结构示意图；

图2为本实用新型一种可记录压力的固态电池测试实验装置爆炸图；

图3为本实用新型一种可记录压力的固态电池测试实验装置的正面结构剖视图；

图4为本实用新型一种可记录压力的固态电池测试实验装置的局部正面结构剖视图。

图中：

1、密封模块；11、螺帽；111、第一内槽；112、第二内槽；

12、紧圈；13、反应壳体；

2、加压模块；21、底板；22、顶板；23、双头螺杆；

24、压紧螺母；25、固定螺母；26、上绝缘垫板；

27、下绝缘垫板；

3、实验模块；31、正极导电柱；32、负极导电柱；

33、上导电铜柱；34、下导电铜柱；35、正极材料；

36、固态电解质；37、负极材料；38、压力传感器；

39、数显仪。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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，所描述的实施例仅仅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做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。

在实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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。

请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：一种可记录压力的固态电池测试实验装置，包括密封模块1、加压模块2和实验模块3。

密封模块1与实验模块3相连接。

加压模块2与实验模块3相连接。

密封模块1包括两组螺帽11、两组紧圈12和反应壳体13，其中：

两组螺帽11分别连接于反应壳体13的两端外侧；

两组紧圈12分别连接于两组螺帽11的内侧。

加压模块2包括底板21、顶板22、三组双头螺杆23、三组压紧螺母24、三组固定螺母25、上绝缘垫板26和下绝缘垫板27，其中：

三组双头螺杆23的下端通过螺纹结构穿插连接于底板21内，且三组双头螺杆23的上端穿插连接于顶板22内，三组双头螺杆23呈规则环形阵列设置；

三组压紧螺母24通过螺纹结构分别连接于三组双头螺杆23的上端外侧，且压紧螺母24连接于顶板22的顶部；

三组固定螺母25通过螺纹结构分别连接于三组双头螺杆23的下端外侧，且固定螺母25连接于底板21的顶部；

上绝缘垫板26连接于顶板22的底部；

下绝缘垫板27设置于底板21的上方。

具体的，参考说明书附图2-3，底板21内贯通开设有三组内螺纹孔，顶板22内贯通开设有三组通孔。

实验模块3包括正极导电柱31、负极导电柱32、上导电铜柱33、下导电铜柱34、正极材料35、固态电解质36、负极材料37、压力传感器38和数显仪39，其中：

正极导电柱31和负极导电柱32分别穿插连接于两组螺帽11的内侧；

上导电铜柱33插接于正极导电柱31内；

下导电铜柱34插接于负极导电柱32内；

正极材料35、固态电解质36、负极材料37上下依次连接于正极导电柱31与负极导电柱32之间；

压力传感器38安装在底板21的顶部；

数显仪39与压力传感器38电性连接。

螺帽11内贯通开设有第一内槽111和第二内槽112，第二内槽112内壁面与反应壳体13表面通过螺纹结构连接，正极导电柱31与负极导电柱32相靠近的一侧间隙配合穿插连接于两组第一内槽111中。具体的，反应壳体13的顶部与底部均为开口结构，反应壳体13的中部外侧为外六边形结构，便于工作人员操控，第一内槽111的内径长度小于第二内槽112的内径长度，反应壳体13的上端表面与下端表面设有相应的螺纹，从而通过第二内槽112的作用，可将两组螺帽11旋入紧固在反应壳体13的顶部外侧与底部外侧，而第一内槽111对正极导电柱31与负极导电柱32具有定位作用。

反应壳体13的两端内侧为对称设置的圆台型腔体，紧圈12一端为环形结构，紧圈12另一端圆台环形结构，且紧圈12圆台环形结构该端连接于反应壳体13的圆台型腔体处，且正极导电柱31与负极导电柱32相靠近的一侧间隙配合穿插连接于两组紧圈12内侧。具体的，紧圈12采用可形变材质，参考说明书附图4，螺帽11在旋入连接到反应壳体13的过程中，第一内槽111内壁面与紧圈12的圆台环形一端相接触，从而通过螺帽11推动紧圈12，进而使得两组紧圈12的圆台环形一端分别挤入反应壳体13圆台型腔体两端与正极导电柱31、负极导电柱32所形成的空隙处，进而提高了反应壳体13内侧腔体的密封性。

上绝缘垫板26底部内开设有与正极导电柱31顶部相匹配的圆柱形槽。具体的，正极导电柱31的上端与下端、负极导电柱32的上端与下端均为圆柱形结构，且正极导电柱31与负极导电柱32上下对称设置，上绝缘垫板26顶部与顶板22底部相接，上绝缘垫板26底部与正极导电柱31稳定连接，提高了顶板22与上绝缘垫板26向下运动时的稳定性。

下绝缘垫板27顶部内开设有与负极导电柱32底部相匹配的圆柱形槽，下绝缘垫板27底部内开设有与压力传感器38顶部相匹配的槽。具体的，下绝缘垫板27顶部与负极导电柱32稳定连接，下绝缘垫板27底部与压力传感器38稳定连接，从而可将实验过程中的压力传递给压力传感器38。

具体的，压力传感器38的型号为SBT763，数显仪39的型号为SBT951。

工作原理：在使用时，将底板21放置在水平工作面，接着将三组双头螺杆23旋入连接到底板21内的三组内螺纹孔中，接着将三组固定螺母25分别旋入连接到三组双头螺杆23的下端，使得固定螺母25紧压在底板21的顶部，接着将压力传感器38安装在底板21的顶部，将下绝缘垫板27安装在压力传感器38顶部，接着装配好实验模块3，使得正极材料35、固态电解质36、负极材料37自上而下连接于反应壳体13的内侧，正极材料35顶部与正极导电柱31底部相接，负极材料37底部与负极导电柱32顶部相接，而固态电解质36被压持在正极导电柱31与负极导电柱32之间，将上绝缘垫板26安装在正极导电柱31顶部，接着将顶板22套装在三组双头螺杆23的上端外侧，并将三组压紧螺母24通过螺纹结构旋入连接到三组双头螺杆23的上端外侧，使得压紧螺母24压持在顶板22的顶部，最后将上导电铜柱33插接在正极导电柱31上，将下导电铜柱34插接在负极导电柱32上，并将外部电源与上导电铜柱33、下导电铜柱34相连接，因为双头螺杆23底端处于固定状态，所以对压紧螺母24旋紧后会对顶板22施加压力，进而对整个实验装置施加压力，实现对正极材料35、固态电解质36、负极材料37的施压，通过压力传感器38将压力数据传输给数显仪39，工作人员可精准控制压力值。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，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。

Claims (8)

1.一种可记录压力的固态电池测试实验装置，其特征在于：包括密封模块(1)、加压模块(2)和实验模块(3)；

所述密封模块(1)与实验模块(3)相连接；

所述加压模块(2)与实验模块(3)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种可记录压力的固态电池测试实验装置，其特征在于，

所述密封模块(1)包括两组螺帽(11)、两组紧圈(12)和反应壳体(13)，其中：

两组螺帽(11)分别连接于反应壳体(13)的两端外侧；

两组紧圈(12)分别连接于两组螺帽(11)的内侧。

3.根据权利要求1所述的一种可记录压力的固态电池测试实验装置，其特征在于，

所述加压模块(2)包括底板(21)、顶板(22)、三组双头螺杆(23)、三组压紧螺母(24)、三组固定螺母(25)、上绝缘垫板(26)和下绝缘垫板(27)，其中：

三组双头螺杆(23)的下端通过螺纹结构穿插连接于底板(21)内，且三组双头螺杆(23)的上端穿插连接于顶板(22)内，三组双头螺杆(23)呈规则环形阵列设置；

三组压紧螺母(24)通过螺纹结构分别连接于三组双头螺杆(23)的上端外侧，且压紧螺母(24)连接于顶板(22)的顶部；

三组固定螺母(25)通过螺纹结构分别连接于三组双头螺杆(23)的下端外侧，且固定螺母(25)连接于底板(21)的顶部；

上绝缘垫板(26)连接于顶板(22)的底部；

下绝缘垫板(27)设置于底板(21)的上方。

4.根据权利要求1所述的一种可记录压力的固态电池测试实验装置，其特征在于，

所述实验模块(3)包括正极导电柱(31)、负极导电柱(32)、上导电铜柱(33)、下导电铜柱(34)、正极材料(35)、固态电解质(36)、负极材料(37)、压力传感器(38)和数显仪(39)，其中：

正极导电柱(31)和负极导电柱(32)分别穿插连接于两组螺帽(11)的内侧；

上导电铜柱(33)插接于正极导电柱(31)内；

下导电铜柱(34)插接于负极导电柱(32)内；

正极材料(35)、固态电解质(36)、负极材料(37)上下依次连接于正极导电柱(31)与负极导电柱(32)之间；

压力传感器(38)安装在底板(21)的顶部；

数显仪(39)与压力传感器(38)电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种可记录压力的固态电池测试实验装置，其特征在于：所述螺帽(11)内贯通开设有第一内槽(111)和第二内槽(112)，第二内槽(112)内壁面与反应壳体(13)表面通过螺纹结构连接，正极导电柱(31)与负极导电柱(32)相靠近的一侧间隙配合穿插连接于两组第一内槽(111)中。

6.根据权利要求2所述的一种可记录压力的固态电池测试实验装置，其特征在于：所述反应壳体(13)的两端内侧为对称设置的圆台型腔体，所述紧圈(12)一端为环形结构，紧圈(12)另一端圆台环形结构，且紧圈(12)圆台环形结构该端连接于反应壳体(13)的圆台型腔体处，且正极导电柱(31)与负极导电柱(32)相靠近的一侧间隙配合穿插连接于两组紧圈(12)内侧。

7.根据权利要求3所述的一种可记录压力的固态电池测试实验装置，其特征在于：所述上绝缘垫板(26)底部内开设有与正极导电柱(31)顶部相匹配的圆柱形槽。

8.根据权利要求3所述的一种可记录压力的固态电池测试实验装置，其特征在于：所述下绝缘垫板(27)顶部内开设有与负极导电柱(32)底部相匹配的圆柱形槽，下绝缘垫板(27)底部内开设有与压力传感器(38)顶部相匹配的槽。

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