CN219348943U - 电池测试电极及电池原位测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池测试电极及电池原位测试装置，包括电极本体，所述电极本体内设置有腔体，所述腔体内设置有加热元件。该测试电极能够在对固态电池进行原位测试时，为固态电池提供所需的压力作用力以及测试所需的温度控制，且结构简单，实现方便；通过对电极结构上的优化，使电极在结构上具有很好的整体性，在保证电极测试过程中压力、温度控制的稳定性的同时，使采用该电极的原位测试装置具有更好的实现性及实用性。

Description

电池测试电极及电池原位测试装置

技术领域

本实用新型属于电池测试技术领域，具体涉及一种电池测试电极及电池原位测试装置。

背景技术

在对锂电池的性能研究中发现，锂离子在正负极材料的嵌入/脱嵌引起的材料结构变化和匹配锂金属时的锂沉积行为，与锂离子电池的安全性及循环稳定性有着密切的关联。由于电池体系通常处于密闭环境，难以直接观测到材料的实际变化，因此无法对锂电池工作过程中的内部情况进行分析，也就无法有效确定电池体系所存在的问题。

目前，有研究开发了能够在电池充放电时通过光学显微镜对锂电池内部进行观测的原位测试池，在一定程度上实现了对液态锂电池充放电过程中的形貌变化研究，对锂电池中锂枝晶的生长调控的研究发挥了很大的作用，可实现对锂离子沉积的直观观测，但这种原位测试池并不适用于对固态电池的原位测试和研究。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够适用于固态电池原位测试的电池测试电极及电池原位测试装置，以解决目前在固态电池原位测试中存在的上述问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

电池测试电极，包括电极本体，所述电极本体内设置有腔体，所述腔体内设置有加热元件。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述加热元件为沿电极本体轴向设置的加热电阻丝。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述腔体内填充有绝缘导热材料，用于对加热元件在腔体内的位置进行固定。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述腔体沿电极本体纵向方向设置，其一端设置到靠近电极本体上用于与待测电池接触的一端位置。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述腔体内设置有用于检测腔体内部温度的感温元件。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述腔体一端设置有与外界连通的开口，所述开口供一端连接到腔体内部的导线能够从腔体内伸出。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述电极本体上位于开口一端设置有能够封闭所述开口的盖板，所述盖板与电极本体之间固定连接，所述盖板上设置有供导线伸出的一个或多个穿线孔。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述电极本体上位于开口一端设置有连接法兰，所述盖板与连接法兰之间固定连接。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述连接法兰上设置有用于连接电连接线的连接孔。

另一方面，本实用新型中还提供一种电池原位测试装置，包括所述的电池测试电极。

本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

1）该电极能够在对固态电池进行原位测试时，为固态电池提供所需的压力作用力以及测试所需的温度控制，且结构简单，实现方便。

2）通过对电极结构上的优化，使电极在结构上具有很好的整体性，在保证电极测试过程中压力、温度控制的稳定性的同时，使采用该电极的原位测试装置具有更好的实现性及实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型电池测试电极一种实施方式结构示意图。

图2为本实用新型电池测试电极结构主视图。

图3为图2中A-A向截面示意图。

图4为采用本实用新型电池测试电极对待测电池进行测试的结构示意图。

图5为采用本实用新型电池测试电极对待测电池进行测试的结构主视图。

图6为图5中B-B向截面示意图。

其中：101、电极本体，102、腔体，103、加热元件，104、感温元件，105、导线，106、盖板，107、穿线孔，108、连接法兰，109、连接孔，110、电连接线；

20、固态电池。

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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于液态锂电池与固态锂电池之间的区别，固态锂电池中电极及电解质均为固态，界面之间为固固接触，相互之间存在较大的界面阻抗，要实现固态电池在原位测试过程中的循环，需要在原位测试时能够使电极与电解质之间能够紧密贴合，因此在该测试过程中就需要对电极与电解质进行加载，而液态锂电池往往没有这样的需求，也就导致现有用于液态锂电池原位测试的原位测试池并不适用于固态电池的测试。同时，相较于液态电池，固态电池的电解质离子导电率较低，且其对温度十分敏感，因此在实际的固态电池测试过程中需要在不同的温度环境下进行测试，基于以上需求，本实施例中提供了一种能够为固态电池提供上述功能的电池测试电极，使采用该电池测试电极的原位测试装置能够为固态电池提供所需的压力以及温度。

参照图1、2和3，作为一种可实施上述功能的电池测试电极，包括电极本体101，该电极本体采用具有导电和导热功能的材料，例如金属等材料；通常地该电极本体可采用圆柱体结构或其它常规电极可采用的结构形式。该电极的特点之一在于，在电极本体101内设置有腔体102，在腔体102内设置有加热元件103，通过加热元件对腔体内部进行加热，改变电极本体的温度，此时即可通过电极本体的导热性能将温度传导到待测的固态电池上，以达到改变固态电池温度的目的。

一般地，加热元件103可采用现有能够通过导电方式实现加热的元器件；本实施例中的加热元件采用沿电极本体轴向缠绕或卷绕设置的加热电阻丝，通过对加热电阻丝导电来实现加热电阻丝的加热功能。

通常加热电阻丝在空腔内的设置应该避免与电极本体之间的接触，即需要对加热电阻丝在空腔内进行固定定位，或将加热电阻与电极本体之间进行有效的隔离；同时，需要考虑到的是，由于此时加热电阻丝与电极本体之间不直接接触，加热电阻丝与电极本体之间的热传导主要是通过空气来实现，会导致热传导效率不高的问题。基于上述问题，本实施例中在腔体102内填充绝缘导热导热材料，通过绝缘导热材料对加热元件在腔体内的位置进行固定，同时提高加热元件与电极本体之间的热传导效率，以及加热元件与电极本体之间的绝缘隔离。这里的绝缘导热材料可以采用绝缘导热胶，如采用常用于电子元件封装的密封胶等类似材料，这种绝缘导热胶通常能够快速固化并具有很好的绝缘、导热性能，能够满足本实施例测试电极所需要实现的上述性能。当然，这里的绝缘导热材料还可以采用现有的其它绝缘导热物质，以实现上述绝缘、导热及对腔体内的加热元件进行固定的作用。

作为一种可实施的结构，电极本体腔体结构的设置上，腔体102在电极本体上设置为沿电极本体纵向方向的盲孔结构，进一步地，腔体102一端设置到靠近电极本体上用于与待测电池接触的一端位置，这样的结构设置可理解为能够更好地将热传导到待测电池上，以实现对电池加热温度的准确控制。

上述通过在腔体内设置加热元件使电极实现了加热功能，而为了实现对加热温度的检测和控制，在腔体102内设置用于检测腔体内部温度的感温元件104，该感温元件可理解为一种具备温度检测功能的电子元件，例如热电偶、温度传感器等类似的元器件。本实施例中感温元件104采用棒状结构的感温棒，该感温棒可正好伸入设置到卷绕设置的加热电阻丝的内部空间内，以方便感温元件的设置，同时能够实现对温度更准确的检测。同样地，这里的感温元件同样能够通过腔体内填充的导热绝缘胶进行有效的固定及热传导、与电极本体之间的绝缘隔离。

可理解地，腔体102作为一种在电极本体上设置的盲孔结构，其另一端设置为与外界连通的开口，该开口的设置用于供一端连接到腔体内部的导线105能够从腔体内伸出；这些导线105包括用于与加热元件、感温元件连接的导线，以实现加热及温度检测的功能。

作为一种可实施的结构，参照图6，电极本体101上位于开口一端设置有能够封闭开口的盖板106，该盖板106与电极本体101之间固定连接，相应地，盖板106上设置有供导线伸出的一个或多个穿线孔107，在封闭电极本体开口的同时，方便将导线从腔体内部引出。穿线孔107可分开隔离设置，分别用于穿设连接到加热元件和感温元件的导线。

作为一种可实施的结构，电极本体101上位于开口一端设置有连接法兰108，连接法兰108的结构可采用各种常规结构，该连接法兰用于方便电极本体与盖板之间的固定连接。

在连接法兰108上设置有用于连接电连接线的连接孔109，通过在连接孔内设置连接螺钉，以在电极本体101上固定连接电连接线110，实现测试电极的电连接，以实现通过测试电极对固态电池进行通电的功能。

另一方面，本实施例为一种电池原位测试装置，该装置采用上述实施例中的电池测试电极，参照图3、4和5，在测试时，采用两个相对设置的测试电极，通过测试电极分别对固态电池20的正极、负极施加一定的作用力，通过电连接线对测试电极通电，使固态电池导通并进入工作状态，然后通过加热元件对测试电极进行加热，通过热传导为固态电池进行加热，为测试提供所需的测试温度，通过感温元件对腔体内温度进行检测，以实现为加热温度的精确控制，从而实现固态电池原位测试所需的加载、导电、加热及温度控制等功能需求。

基于以上结构、功能上的描述，该电池测试电极及原位测试装置同样能够适用于液态锂离子电池的原位测试，其能够拓展在液态电池测试过程中的变量控制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，所采用的术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，本实用新型的描述中若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“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。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.电池测试电极，其特征在于，包括电极本体，所述电极本体内设置有腔体，所述腔体内设置有加热元件。

2.根据权利要求1所述的电池测试电极，其特征在于，所述加热元件为沿电极本体轴向设置的加热电阻丝。

3.根据权利要求1或2所述的电池测试电极，其特征在于，所述腔体内填充有绝缘导热材料，用于对加热元件在腔体内的位置进行固定。

4.根据权利要求1所述的电池测试电极，其特征在于，所述腔体沿电极本体纵向方向设置，其一端设置到靠近电极本体上用于与待测电池接触的一端位置。

5.根据权利要求1所述的电池测试电极，其特征在于，所述腔体内设置有用于检测腔体内部温度的感温元件。

6.根据权利要求1或4所述的电池测试电极，其特征在于，所述腔体一端设置有与外界连通的开口，所述开口供一端连接到腔体内部的导线能够从腔体内伸出。

7.根据权利要求6所述的电池测试电极，其特征在于，所述电极本体上位于开口一端设置有能够封闭所述开口的盖板，所述盖板与电极本体之间固定连接，所述盖板上设置有供导线伸出的一个或多个穿线孔。

8.根据权利要求7所述的电池测试电极，其特征在于，所述电极本体上位于开口一端设置有连接法兰，所述盖板与连接法兰之间固定连接。

9.根据权利要求8所述的电池测试电极，其特征在于，所述连接法兰上设置有用于连接电连接线的连接孔。

10.一种电池原位测试装置，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的电池测试电极。

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