CN220894207U - 一种固态电池三电极测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种固态电池三电极测试装置，属于电化学测试设备技术领域，固态电池三电极测试装置包括：密封电解池，密封电解池的顶部设置有上接孔，底部设置有下接孔，右侧设置有侧接孔；安装密封电解池的机架；机架包括相互平行的圆形机架顶板和圆形机架底板；圆形机架顶板位于圆形机架底板的正上方；自上而下插入上接孔，与固态电池的一号电极连接的工作电极；自下而上插入下接孔，与固态电池的二号电极连接的辅助电极；自外向内插入右侧设置侧接孔，与固态电池的三号电极连接的参比电极；工作电极与圆形机架顶板之间设置上绝缘装置；辅助电极与圆形机架底板之间设置下绝缘装置。应用本实用新型可以能够准确测量固态电池的电位。
Description
技术领域
本实用新型属于电化学测试设备技术领域，具体涉及一种固态电池三电极测试装置。
背景技术
固态电解质不可燃、不挥发的特性使其具有安全性优势，其中无机固态电解质具有与液态电解质相当的离子电导率，因此由无机固态电解质构成的固态电池受到了极大关注。
在无机固态电池中，固态电解质和电极之间接触不紧密，同时活性物质的直接固相转化动力学缓慢，造成电极极化过大，这一现象显著存在于固态电池中，给电极测评过程带来较大的测量误差。目前的固态电池测试装置通常通过外加压力的方式增强电极和固态电解质之间的接触，此类装置仅能部分降低电极极化，无法满足在高电流条件下准确测量固态电极电位的需求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于满足实际需求，提供一种固态电池三电极测试装置，以能够准确测量固态电池的电位。
本实用新型提供了一种固态电池三电极测试装置，包括：
带有放置固态电池的密封电解池，所述密封电解池的顶部设置有上接孔，底部设置有下接孔，右侧设置有侧接孔；
安装所述密封电解池的机架；所述机架包括相互平行的圆形机架顶板和圆形机架底板；所述圆形机架顶板位于圆形机架底板的正上方；
自上而下插入上接孔，与固态电池的一号电极连接的工作电极；
自下而上插入下接孔，与固态电池的二号电极连接的辅助电极；
自外向内插入右侧设置侧接孔，与固态电池的三号电极连接的参比电极；其中：
所述工作电极的上端与圆形机架顶板之间设置有上绝缘装置；所述辅助电极与圆形机架底板之间设置有下绝缘装置。
优选地，所述参比电极包括水平接入侧接孔的参比电极导流柱以及用于固定参比电极导流柱的参比电极固定装置，所述参比电极导流柱为圆柱形结构。
优选地，所述参比电极固定装置包括：参比电极密封圈、参比电极外壳、导流柱固定件、弹簧和参比电极尾部堵头；
所述参比电极导流柱从内向外依次穿过参比电极密封圈、参比电极外壳、导流柱固定件、弹簧、参比电极尾部堵头。
优选地，所述机架还包括：至少三根机架固定螺柱；在所述圆形机架顶板和圆形机架底板的同一圆周上均匀开设有三个安装孔；
每根机架固定螺柱的上端穿过圆形机架顶板的安装孔后与调压螺母连接；每根机架固定螺柱的下端插入圆形机架底板的安装孔内，两者通过螺纹连接。
优选地，所述密封电解池包括顶盖、放置固态电池的电解质填充仓和密封装置；
所述顶盖开通一个贯通孔作为上接孔，所述电解质填充仓的底部开通一个贯通孔作为下接孔，所述电解质填充仓的右侧设置一个侧接孔，其中，上接孔和下接孔的直径相同；
所述密封装置放置在上接孔和下接孔处。
优选地，所述密封装置包括电极密封环和橡胶密封圈；
在上接口处放置一个电极密封环和M个橡胶密封圈，在下接口处放置一个电极密封环和M个橡胶密封圈，其中，M是大于等于的自然数。
优选地，所述工作电极和所述辅助电极的侧面均设置有螺纹孔。
优选地，所述工作电极和所述辅助电极均为T形结构。
与现有技术相比，本申请具有的优点和积极效果是：
本实用新型提供的固态电池三电极测试装置包括带有放置固态电池的密封电解池、工作电极、辅助电极和参比电极。工作电极可以通过密封电解池的上接孔与固态电池的一号电极连接，辅助电极可以通过密封电解池的下接孔与固态电池的二号电极连接，参比电极可以通过密封电解池的侧接孔与固态电池的三号电极连接。由此，在进行固态电池测试时，工作电极、辅助电极、固态电池以及外接电路共同构成极化回路，为整个体系施加测试所需的电压或电流。工作电极、参比电极、固态电池以及外接电路共同构成测量回路，精确测量工作电极的电位信号。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。
图1为本实用新型提供的一种固态电池测试装置的剖面图；
图2为本实用新型提供的机架的俯视图；
图3为本实用新型提供的固态电池三电极测试装置的主视图；
图4为本实用新型提供的一种参比电极固定装置的结构示意图。
本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本实用新型的保护范围组成限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。此外，附图标记含义如下：
1、机架；1-1、调压螺母；1-2、机架固定螺柱；1-3、圆形机架顶板；1-4、上绝缘装置；1-5、下绝缘装置；1-6、圆形机架底板；2、密封电解池；2-1、顶盖；2-2、电极密封环；2-3、橡胶密封圈；2-4、电解质填充仓；3、工作电极；4、辅助电极；5、参比电极；5-1、参比电极导流柱；5-2、参比电极密封圈；5-3、参比电极外壳；5-4、导流柱固定件；5-5、弹簧；5-6、参比电极尾部堵头。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
在本实用新型创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型创造中的具体含义。
请参阅图1，图1为本实用新型提供的一种固态电池三电极测试装置的剖面图，固态电池三电极测试装置包括：带有放置固态电池的密封电解池2，该密封电解池2的顶部设置有上接孔，底部设置有下接孔，右侧设置有侧接孔、自上而下插入上接孔，与固态电池的一号电极连接的工作电极3、自下而上插入下接孔，与固态电池的二号电极连接的辅助电极4、自外向内插入右侧设置侧接孔，与固态电池的三号电极连接的参比电极5。
从图1中可以看出，工作电极3和辅助电极4均为T形结构。因此，可以从上向下将工作电极3的底部插入到上接孔，从而与固态电池的一号电极连接，自下而上将辅助电极4的底部插入到下接孔，从而与固态电池的二号电极连接，然后将参比电极5插入侧接孔，与固态电池的三号电极连接。由此，在进行固态电池测试时，工作电极3与参比电极5之间可以形成测试回路，辅助电极4与参比电极5之间可以形成辅助回路。
本实用新型的一个实施例中，工作电极3和辅助电极4的侧面均设置有螺纹孔。该螺纹孔用于连接电信号测量装置。
由以上可知，本实用新型提供的固态电池三电极测试装置包括带有放置固态电池的密封电解池、工作电极、辅助电极和参比电极。工作电极可以通过密封电解池的上接孔与固态电池的一号电极连接，辅助电极可以通过密封电解池的下接孔与固态电池的二号电极连接，参比电极可以通过密封电解池的侧接孔与固态电池的三号电极连接。由此，工作电极、辅助电极、固态电池以及外接电路共同构成极化回路，为整个体系施加测试所需的电压或电流。工作电极、参比电极、固态电池以及外接电路共同构成测量回路，精确测量工作电极的电位信号。
另外，为了避免在固态电池测试时发生短路故障，工作电极3的上端与圆形机架顶板1-3之间设置有上绝缘装置1-4；辅助电极4与圆形机架底板1-6之间设置有下绝缘装置1-5。
在可能的实现方式中，上述上绝缘装置1-4和下绝缘装置1-5可以是一种具有独立结构的上绝缘板和下绝缘隔板，即上绝缘板1-4和下绝缘隔板1-5可以随时拆装。或者上绝缘装置1-4和下绝缘装置1-5是一种绝缘图层，然后在机架顶板1-3和机架底板1-6处设置绝缘图层。或者上绝缘装置1-4和下绝缘装置1-5可以是一种不可分离的绝缘套筒，然后在工作电极3的顶部和辅助电极4的底部设置绝缘套筒。
本实用新型的一个实施例中，机架1还包括：至少三根机架固定螺柱1-2。
具体的，在圆形机架顶板1-3和圆形机架底板1-6的同一圆周上均匀开设有三个安装孔；每根机架固定螺柱1-2的上端穿过圆形机架顶板1-3的安装孔后与调压螺母1-1连接；每根机架固定螺柱1-2的下端插入圆形机架底板1-6的安装孔内，两者通过螺纹连接。
由此，可以利用调压螺母1-1调节圆形机架顶板1-3距离圆形机架底板1-6的高度，当调低圆形机架顶板1-3的高度，以使得圆形机架顶板1-3与工作电极3接触后，继续调低圆形机架顶板1-3的高度，则可以达到利用工作电极3对固态电池施加压力的目的。
可以理解的是，为了使得固态电池能够受到均匀的压力，机架1至少包括三根机架固定螺柱1-2。请参阅图2和图3，图2为本实用新型提供的机架的俯视图，图3为本实用新型提供的固态电池三电极测试装置的主视图。图2中的圆形为圆形机架顶板1-3，三个六边形为三根机架固定螺柱1-2，三根机架固定螺柱1-2均匀分布在同一圆周上。从图3中可以看出，机架固定螺柱1-2上端设置了螺纹，机架固定螺柱插入圆形机架底板的安装孔内并通过螺纹连接。同时均匀调节三根机架固定螺柱1-2上的调压螺母1-1令圆形机架顶板1-3向下移动，可以使得密封电解池2内的固态电池均匀受力，进而可以最大程度的降低固态电池的电极极化。
由此，根据本实用新型提供的固态电池测试装置，能够利用调压螺母对固态电池施加压力降低电极极化，也就是说本实用新型利用三电极测试精确的测量固态电池的电位的同时，还可以避免电极极化对测试结果的干扰。
本实用新型的一个实施例中，上述密封电解池2包括顶盖2-1、放置固态电池的电解质填充仓2-4和密封装置。顶盖2-1开通一个贯通孔作为上接孔，电解质填充仓2-4的底部开通一个贯通孔作为下接孔，电解质填充仓2-4的右侧设置一个侧接孔。
其中，上接孔和下接孔的直径相同。
一种实现方式中，顶盖2-1开通的贯通孔和电解质填充仓2-4底部开通的贯通孔可以带有螺纹。因此工作电极3可以从上而下插入上接孔并通过螺纹固定牢固，辅助电极4可以从下而上插入下接孔并通过螺纹固定牢固。
更进一步的，为保证良好的密封性，可以将密封装置放置在上接孔和下接孔处。
具体的，密封装置包括电极密封环2-2和橡胶密封圈2-3。在上接口处放置一个电极密封环2-2和M个橡胶密封圈2-3，在下接口处放置2M个橡胶密封圈2-3，其中，M是大于等于1的自然数。
请参阅图1，上接口处有1个直角突出点，因此在上接口处放置1个电极密封环2-2和M个橡胶密封圈2-3，下接口处有2个直角突出点，因此在下接口处放置1个电极密封环2-2和M个橡胶密封圈2-3，其中，M是大于等于1的自然数。也就是说，每有一个直角突出点，就在该点放置1个电极密封环2-2和至少一个橡胶密封圈2-3，以保证密封性。即通过该方式，可以使得固态电池完成密封的放置在密封电解池中，进而保证了在固态电池测试中不会发生短路等故障，保证了测试安全性。
本实用新型的另一个实施例中，上述参比电极5中的参比电极固定装置包括参比电极密封圈5-2、参比电极外壳5-3、导流柱固定件5-4、弹簧5-5、参比电极尾部堵头5-6。
请参阅图4，参比电极导流柱5-1从内向外依次穿过参比电极密封圈5-2、参比电极外壳5-3、导流柱固定件5-4、弹簧5-5、参比电极尾部堵头5-6。
具体的，可以通过螺纹将参比电极导流柱5-1水平接入侧接孔，通过导流柱固定件5-4可以使得参比电极导流柱5-1不会竖直晃动，通过弹簧5-5可以使得参比电极导流柱5-1不会水平晃动，因此可以利用参比电极固定装置固定参比电极导流柱5-1。
需要说明的是，为了避免发生短路，参比电极导流柱5-1水平接入侧接孔时不能与辅助电极接触，但是为了提高测试的准确度，参比电极导流柱5-1与辅助电极之间的距离应该较近，根据实验数据，参比电极导流柱5-1与辅助电极之间的距离为200-300μm较为合适。
结合上文中介绍的各个实施例，可以通过一些步骤1-步骤测试固态电池的电位。
步骤1、在下接孔处放置个电极密封环和2M个橡胶密封圈，然后将辅助电极自下而上插入电解质填充仓。
一种实现方式中，可以在下接孔处放置1个电极密封环和2个橡胶密封圈，将辅助电极插入电解质填充仓后，密封下接孔。
步骤2、添加辅助电极材料。
可以理解的是，辅助电极材料的直径与电解质填充仓的直径相同。打开顶盖，将辅助电极材料放置在辅助电极和电解质填充仓形成空间的底部。
步骤3、固定参比电极。
具体的，将参比电极导流柱穿过参比电极固定装置，然后将参比电极装入电解质填充仓的侧接孔通过螺纹固定。
步骤4、添加固态电池。
具体的，将固态电池添加到电解质填充仓中辅助电极材料的上部。可以理解的是，固态电池的直径与电解质填充仓的直径相同，填充厚度为500-2000μm。
步骤5、添加工作电极材料。
具体的，将工作电极材料添加到电解质填充仓中固态电池的上部。可以理解的是，工作电极材料的直径与电解质填充仓的直径相同。
步骤6、在上接孔处放置个电极密封环和M个橡胶密封圈，然后将工作电极自上而下插入电解质填充仓。
一种实现方式中，组装好顶盖，可以在上接孔处放置1个电极密封环和1个橡胶密封圈，将工作电极插入电解质填充仓后，密封上接孔。
步骤7、将整个装置置入机架中，并通过调压螺母调节压力。
具体的，请参阅图，机架一共包括3根机架固定螺柱以及3个调压螺母，依次调节每个调压螺母，以保证固态电池每个点能够均匀受力。
步骤8、添加参比电极材料。
具体的，取下参比电极，在侧面孔中加入参比电极材料，之后将参比电极装回。
在进行电位测试时，将工作电极、辅助电极和参比电极分别与电信号测量装置。工作电极、辅助电极、电解质填充仓的内部物质以及外接电路共同构成极化回路，为整个体系施加测试所需的电压或电流。工作电极、参比电极、电解质填充仓的内部物质以及外接电路共同构成测量回路，精确测量工作电极的电压信号。
指出的是，电解质填充仓内放置的固态电池的材料可以是氧化物类固态电解质、硫化物类固态电解质、聚合物类固态电解质、卤化物类固态电解质中的一种或几种，也包括任何可以传导锂离子、钠离子的固态物质。
电解质填充仓内放置的辅助电极材料根据填充固态电解质的种类而变化，可以是锂金属、钠金属、锂铟合金、锂铝合金、锂镁合金、硅、石墨中的一种或几种，也可以是任何与电解质填充仓内放置固态电解质有稳定接触界面，且可以和锂离子或钠离子发生可逆电化学反应的物质。
电解质填充仓2-4内放置的参比电极材料根据填充固态电解质的种类而变化，可以是锂金属、钠金属、锂铟合金、锂铝合金、锂镁合金、硅、石墨中的一种或几种，也可以是任何与电解质填充仓2-4内放置固态电解质有稳定接触界面，且可以和锂离子或钠离子发生可逆电化学反应的物质。
电解质填充仓2-4内放置的工作电极材料根据填充固态电解质的种类而变化，可以是硫、硫化锂、碳材料、硅材料、金属氧化物、锂金属、钠金属、锂铟合金、锂铝合金、锂镁合金中的一种或几种，也可以是任何与电解质填充仓2-4内放置固态电解质有稳定接触界面，且可以和锂离子或钠离子发生可逆电化学反应的物质。
Claims (8)
1.一种固态电池三电极测试装置，其特征在于，包括：
带有放置固态电池的密封电解池(2)，所述密封电解池(2)的顶部设置有上接孔，底部设置有下接孔，右侧设置有侧接孔；
安装所述密封电解池(2)的机架(1)；所述机架(1)包括相互平行的圆形机架顶板(1-3)和圆形机架底板(1-6)；所述圆形机架顶板(1-3)位于圆形机架底板(1-6)的正上方；
自上而下插入上接孔，与固态电池的一号电极连接的工作电极(3)；
自下而上插入下接孔，与固态电池的二号电极连接的辅助电极(4)；
自外向内插入右侧设置侧接孔，与固态电池的三号电极连接的参比电极(5)；其中：
所述工作电极(3)的上端与圆形机架顶板(1-3)之间设置有上绝缘装置(1-4)；所述辅助电极(4)与圆形机架底板(1-6)之间设置有下绝缘装置(1-5)。
2.根据权利要求1所述的固态电池三电极测试装置，其特征在于，所述参比电极(5)包括水平接入侧接孔的参比电极导流柱(5-1)以及用于固定参比电极导流柱(5-1)的参比电极固定装置，所述参比电极导流柱(5-1)为圆柱形结构。
3.根据权利要求2所述的固态电池三电极测试装置，其特征在于，所述参比电极固定装置包括：参比电极密封圈(5-2)、参比电极外壳(5-3)、导流柱固定件(5-4)、弹簧(5-5)和参比电极尾部堵头(5-6)；
所述参比电极导流柱(5-1)从内向外依次穿过参比电极密封圈(5-2)、参比电极外壳(5-3)、导流柱固定件(5-4)、弹簧(5-5)、参比电极尾部堵头(5-6)。
4.根据权利要求1所述的固态电池三电极测试装置，其特征在于，所述机架(1)还包括：至少三根机架固定螺柱(1-2)；在所述圆形机架顶板(1-3)和圆形机架底板(1-6)的同一圆周上均匀开设有三个安装孔；
每根机架固定螺柱(1-2)的上端穿过圆形机架顶板(1-3)的安装孔后与调压螺母(1-1)连接；每根机架固定螺柱(1-2)的下端插入圆形机架底板(1-6)的安装孔内，两者通过螺纹连接。
5.根据权利要求1所述的固态电池三电极测试装置，其特征在于，所述密封电解池(2)包括顶盖(2-1)、放置固态电池的电解质填充仓(2-4)和密封装置；
所述顶盖(2-1)开通一个贯通孔作为上接孔，所述电解质填充仓(2-4)的底部开通一个贯通孔作为下接孔，所述电解质填充仓(2-4)的右侧设置一个侧接孔，其中，上接孔和下接孔的直径相同；
所述密封装置放置在上接孔和下接孔处。
6.根据权利要求5所述的固态电池三电极测试装置，其特征在于，所述密封装置包括电极密封环(2-2)和橡胶密封圈(2-3)；
在上接口处放置一个电极密封环(2-2)和M个橡胶密封圈(2-3)，在下接口处放置一个电极密封环(2-2)和2M个橡胶密封圈(2-3)，其中，M是大于等于1的自然数。
7.根据权利要求1所述的固态电池三电极测试装置，其特征在于，所述工作电极(3)和所述辅助电极(4)的侧面均设置有螺纹孔。
8.根据权利要求1所述的固态电池三电极测试装置，其特征在于，所述工作电极(3)和所述辅助电极(4)均为T形结构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202322513530.3U CN220894207U (zh) | 2023-09-15 | 2023-09-15 | 一种固态电池三电极测试装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202322513530.3U CN220894207U (zh) | 2023-09-15 | 2023-09-15 | 一种固态电池三电极测试装置 |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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