CN221124208U - 一种片材电解液吸收速率测试设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种片材电解液吸收速率测试设备，涉及电池测试技术领域。片材电解液吸收速率测试设备，包括：底座；支架，设置于所述底座；设置于所述底座的电阻测量装置和两个电极柱，电极柱于所述电阻测量装置电性连接；设置于所述支架的供液装置和液体输送头，所述供液装置与所述液体输送头相连通；固定装置，用于使得片状材料与两个电极柱紧密贴合。本申请能够通过向片状材料添加电解液，并且通过对片状材料的电阻进行测试以获取片状材料的电解液浸润速率。相对于现有技术，其能够精准的表征片状材料解液浸润速率，并且其具有较好的测量结果的重现性和一致性。

Description

一种片材电解液吸收速率测试设备

技术领域

本申请涉及电池测试技术领域，具体为一种片材电解液吸收速率测试设备。

背景技术

电解液的浸润速率是指在单位时间和单位面积上电池极片表面浸润的物质的数量。电池极片电解液的浸润速率对后续电池性能的影响很大。若电解液浸润速率较低，则说明锂离子传输路径远，锂离子在正极和负极之间穿梭困难，而未接触电解液的电池极片无法参与电池的电化学反应，使得电池界面电阻增大，影响锂电池的倍率性能、放电容量和使用寿命。

由此可知，在生产制造锂电池过程中，对电池极片的电解液浸润速率测试尤为重要。现有技术中，电池极片的电解液浸润速率测试方法多种多样。例如：吸液法和称重法等，其中，吸液法是指测量一定时间内电解液在电池极片上的扩散面积大小，若扩散面积大，则说明电解液的浸润速率高，反之则低。而称重法是指测量单位体积的电池极片可吸收电解液的质量，若吸收电解液的质量多，则说明电解液的浸润速率高，反之则低。需要清楚的是，吸液法和称重法均容易受环境因素的影响，操作也难以精确控制，也就是说，吸液法和称重法测量结果的重现性和一致性都较差。换句话说，吸液法和称重法的测量结果也难以精准的表征电池极片的电解液浸润速率。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种片材电解液吸收速率测试设备，以解决现有技术中难以对电池极片的电解液浸润速率进行精准测量的技术问题。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种片材电解液吸收速率测试设备，包括：底座；支架，设置于所述底座；设置于所述底座的电阻测量装置和两个电极柱，电极柱于所述电阻测量装置电性连接；设置于所述支架的供液装置和液体输送头，所述供液装置与所述液体输送头相连通；固定装置，用于使得片状材料与两个电极柱紧密贴合。

作为本申请技术方案中的一个具体方案，所述电阻测量装置包括电压表和电流表，或者所述电阻测量装置包括万用表。

作为本申请技术方案中的一个具体方案，所述供液装置包括喷雾器，或者注射器，或者蠕动泵。

作为本申请技术方案中的一个具体方案，还包括按压装置，所述按压装置带动所述液体输送头沿竖直方向进行往复运动，以使所述液体输送头能够与所述片状材料相贴合。

作为本申请技术方案中的一个具体方案，所述按压装置包括电动推杆或者液压推杆。

作为本申请技术方案中的一个具体方案，所述按压装置与所述液体输送头之间还设置有压力传感器。

作为本申请技术方案中的一个具体方案，所述固定装置包括与两个电极柱一一对应的磁吸块，或者所述固定装置包括与两个电极柱一一对应的按压块，按压块设置于所述按压装置。

作为本申请技术方案中的一个具体方案，还包括与所述液体输送头相对应的下支撑探头，所述下支撑探头设置于所述底座，且所述下支撑探头与所述液体输送头的轴心线重合。

作为本申请技术方案中的一个具体方案，还包括处理器，所述处理器与所述电阻测量装置、供液装置电性连接。

作为本申请技术方案中的一个具体方案，还包括设置于所述底座的防护罩，所述支架、所述电阻测量装置、两个电极柱、所述供液装置、所述液体输送头和所述固定装置均位于所述防护罩内。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

本申请能够通过向片状材料添加电解液，并且通过对片状材料的电阻进行测试以获取片状材料的电解液浸润速率。相对于现有技术，其能够精准的表征片状材料解液浸润速率，并且其具有较好的测量结果的重现性和一致性。

附图说明

图1为本申请实施例所提出的一种片材电解液吸收速率测试设备的立体图；

图2为图1中片材电解液吸收速率测试设备去除防护罩的立体图；

图3为图2的主视图；

图4为本申请实施例所提出的片材电解液吸收速率测试设备测试的相同电池极片电阻变化曲线图；

图5为本申请实施例所提出的片材电解液吸收速率测试设备测试的不同电池极片电阻变化曲线图；

图6为本申请实施例所提出的片材电解液吸收速率测试设备测试的相同电池极片不同孔隙曲率的电阻变化曲线图。

图中：1、底座；2、支架；3、下支撑探头；4、液体输送头；5、供液装置；6、电极柱；7、电阻测量装置；8、固定装置；9、压力传感器；10、按压装置；11、处理器；12、片状材料；13、防护罩。

实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所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的限制。

此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。

应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。

需要清楚的是，在本申请实施例的附图中，为了清楚的展示本申请实施例的各项结构，在各个附图中均省去了电连接线和液体连接管的绘制。

在了解本申请的技术方案之前，需要了解的是，电解液是电池正负极之间起传导作用的离子导体,充放电过程中,在正负极间往返地传输锂离子。电解液对电池的充放电性能(倍率高低温)、寿命(循环储存)、温度适用范围都有着比较大的影响。经过大量的电池拆解分析发现循环性能不太好的电池往往其电解液对电池极片的浸润效果不好。电解液浸润效果不好时,离子传输路径变远,阻碍了锂离子在正负极之间的穿梭,未接触电解液的极片无法参与电池电化学反应,同时电池界面电阻增大,影响锂电池的倍率性能、放电容量和使用寿命。也就是说，若电池极片的电解液浸润速率较差，则电解液在电池极片上的流动性较差。若将电解液添加在电池极片的表面，电解液由电池极片的一面渗透至另一面的过程中，电池极片的电阻随着电解液渗透的进行，其电阻逐渐减小。换句话说，若电池极片的电解液浸润速率好，则电池极片的电阻减小速度快，若电池极片的电解液浸润速率差，则电池极片的电阻减小速度慢。也就是说，可以通过添加电解液后电池极片的电阻变化率来表征电池极片的电解液浸润速率。

为了解决背景技术中的技术问题，本申请的实施例一种片材电解液吸收速率测试设备，具体的，如图1至图3所示，该设备包括底座1、支架2、设置于底座1的电阻测量装置7和两个电极柱6、设置于支架2的供液装置5和液体输送头4和固定装置8。其中，支架2设置于底座1，当然在本申请的其他实施例中，支架2也可以与底座1分体式设计，使用时将支架2和底座1拼接在一起。电极柱6与电阻测量装置7电性连接，供液装置5与液体输送头4相连通。固定装置8用于使得片状材料12与两个电极柱6紧密贴合。

需要清楚的是，在本申请的实施例中片状材料12不仅限于背景技术中所提出的电池极片，其可以是任意一种需要进行电解液浸润速率测量的材料。也就是说，在一些应用场景下片状材料12可以为单层材料，例如：隔膜、阳极涂覆层或者阴极涂覆层等。在另一些应用场景中片状材料12为多层材料，例如电池极片或者复合集流体等。

具体的，在本申请的实施例中，供液装置5和液体输送头4主要是用于将电解液添加至片状材料12的外表面的。容易理解的是，供液装置5和液体输送头4可以是任意具有液体输送能力的装置，例如：供液装置5可以是喷雾器、注射器或者蠕动泵等。而液体输送头4可以是与喷雾器、注射器或者蠕动泵相适配的喷雾头或者液体输送头，对其形状和构造不做任何限制。

在本申请的实施例中，电阻测量装置7主要用于测试添加电解液之后的片状材料12的电阻变化，也就是说，电阻测量装置7可以是任意能够测量物体电阻的装置。例如：在本申请的一个实施例中电阻测量装置7可以是电压表和电流表的组合，而在本申请的另一个实施例中电阻测量装置7可以是万用表。两个电极柱6主要是用于与片状材料12进行接触，测量片状材料12的电阻变化。容易理解的是，其中一个电极柱6用于与电阻测量装置7的正极电性连接，另一个电极柱6用于与电阻测量装置7的负极电性连接。

需要清楚的是，在本申请的实施例中，可以使得液体输送头4和片状材料12不接触，由液体输送头4凌空向片状材料12添加电解液。在本申请一个具体的实施例中，为了添加电解液的稳定性，如图2和图3所示，片材电解液吸收速率测试设备还包括按压装置10，按压装置10带动液体输送头4沿竖直方向进行往复运动，以使液体输送头4能够与片状材料12相贴合。

具体的，相对于凌空添加电解液，若添加方式为喷雾或者滴加，则电解液可能会飞溅或者漂移，而液体输送头4与片状材料12相贴合后，则能够确保精准的控制片状材料12外表面电解液添加的量，确保检测稳定性。

在本申请的实施例中，按压装置10可以是任意能够带动液体输送头4进行往复运动的结构。容易理解的是，在现有技术中带动物体进行往复运动的装置或者结构极多，例如：电动推杆、液压推杆、齿轮齿条结构、螺纹杆螺纹套结构等，这些结构均能够应用于本申请实施例中的按压装置10，在此不一一赘述。

需要清楚的是，片状材料12的电解液浸润速率与其本身的间隙关联性也较大。片状材料12间隙越大，其电解液浸润速率也越好；片状材料12间隙越小，则其电解液浸润速率也越差。由前文可知，按压装置10主要是带动液体输送头4与片状材料12的外表面相贴合。也就是说，若液体输送头4与片状材料12之间所产生的贴合力越大，则片状材料12由于贴合力的影响，会导致片状材料12受力区域的间隙发生变化。换句话说，可能会影响检测结果，在本申请的一个实施例中，为了使得液体输送头4与片状材料12之间所产生的贴合力足够小（也即不会使得片状材料12的间隙发生变化），或者使得多次检测过程中每一次检测时，液体输送头4与片状材料12之间所产生的贴合力均相同。按压装置10与液体输送头4之间还设置有压力传感器9。

具体的，本申请的实施例中对该压力传感器9不做任何限制。其可以为任何种类或者型号的压力传感器。本领域技术人员在实施本申请中的技术方案时，可以根据需求自行选择。

由前文可知，本申请的实施例通过测试添加电解液后的片状材料12的电阻变化情况来测试片状材料12的电解液浸润速率。也就是说，在本申请的实施例中准确的测试片状材料12的电阻性能尤为重要。在本申请的实施例中，固定装置8的主要作用是，使得片状材料12与电极柱6紧密贴合，避免因片状材料12与电极柱6接触不良而导致电阻测试不准确。并且也能够避免在测试过程中片状材料12移动而导致电阻测试不准确。

在本申请的一个实施例中，如图2和图3所示，固定装置8可以为与两个电极柱6一一对应的磁吸块。也就是说，通过磁吸块将片状材料12与电极柱6的位置相对固定。容易联想的是，在本申请的另一个实施例中固定装置8包括与两个电极柱6一一对应的按压块，按压块设置于按压装置10（图中未示出）。也就是说，在每次检测过程中，按压块可以在按压装置10的驱动下使得与片状材料12与电极柱6紧密贴合。

当然，容易联想的是，在本申请的其他实施例中，固定装置8也可以为其他形式的形状或者构造，例如：弹性夹或者弹性压片等。

为了避免液体输送头4与片状材料12之间所产生的贴合力较大，而使得片状材料12被液体输送头4顶破。如图2和图3所示，在本申请的一个实施例中，该片材电解液吸收速率测试设备还包括与液体输送头4相对应的下支撑探头3，下支撑探头3设置于底座1，且下支撑探头3与液体输送头4的轴心线重合。也就是说，下支撑探头3能够对片状材料12进行支撑，避免片状材料12被液体输送头4顶破。

需要清楚的是，在本申请的实施例中，可以采用人工对检测过程中的检测数据进行记录和处理。在本申请的另一个实施例中，为能够使得该片材电解液吸收速率测试设备能够自动的对检测过程中的检测数据进行记录和处理。如图1至图3所示，该片材电解液吸收速率测试设备还包括处理器11，处理器11与电阻测量装置7、供液装置5电性连接。具体的，自动处理所得到的电阻变化曲线如图4、图5和图6所示。

如图4所示，其为基于同一个片状材料12所获得的电阻变化曲线，其中向片状材料12滴加了不同量的电解液，以及不同类型的电解液。由图6可知，基于同一个片状材料12（也即电解液浸润速率基本一致）其电阻的变化基本一致。图5为不同压实密度的片状材料12的电阻变化曲线图。由图5可知，不同的片状材料12（也即电解液浸润速率不一致）其电阻的变化也不一致。压实密度越小（也即间隙越大，电解液浸润速率越好）的片状材料12其电阻变化速度越快。图6为相同压实密度，不同孔隙曲率的片状材料12的电阻变化曲线图。由图6可知，压实密度基本一致的片状材料12，其孔隙曲率越大，则电阻变化速度越快（也即电阻变化斜率）。也就是说，在本申请的实施例中，可以基于电阻变化斜率来判定片状材料12的电解液浸润速率优劣。

在本申请的一个实施例中，为了能够对该片材电解液吸收速率测试设备中的各个零部件进行防护，如图1所示，该片材电解液吸收速率测试设备还包括设置于底座1的防护罩13，支架2、电阻测量装置7、两个电极柱6、供液装置5、液体输送头4和固定装置8均位于防护罩13内。

本申请所提出的片材电解液吸收速率测试设备，其能够通过向片状材料添加电解液，并且通过对片状材料的电阻进行测试以获取片状材料的电解液浸润速率。相对于现有技术，其能够精准的表征片状材料解液浸润速率，并且其具有较好的测量结果的重现性和一致性。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本申请的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种片材电解液吸收速率测试设备，其特征在于，包括：

底座（1）；

支架（2），设置于所述底座（1）；

设置于所述底座（1）的电阻测量装置（7）和两个电极柱（6），电极柱（6）于所述电阻测量装置（7）电性连接；

设置于所述支架（2）的供液装置（5）和液体输送头（4），所述供液装置（5）与所述液体输送头（4）相连通；

固定装置（8），用于使得片状材料（12）与两个电极柱（6）紧密贴合。

2.根据权利要求1所述的片材电解液吸收速率测试设备，其特征在于，所述电阻测量装置（7）包括电压表和电流表，或者所述电阻测量装置（7）包括万用表。

3.根据权利要求1所述的片材电解液吸收速率测试设备，其特征在于，所述供液装置（5）包括喷雾器，或者注射器，或者蠕动泵。

4.根据权利要求1所述的片材电解液吸收速率测试设备，其特征在于，还包括按压装置（10），所述按压装置（10）带动所述液体输送头（4）沿竖直方向进行往复运动，以使所述液体输送头（4）能够与所述片状材料（12）相贴合。

5.根据权利要求4所述的片材电解液吸收速率测试设备，其特征在于，所述按压装置（10）包括电动推杆或者液压推杆。

6.根据权利要求4所述的片材电解液吸收速率测试设备，其特征在于，所述按压装置（10）与所述液体输送头（4）之间还设置有压力传感器（9）。

7.根据权利要求4所述的片材电解液吸收速率测试设备，其特征在于，所述固定装置（8）包括与两个电极柱（6）一一对应的磁吸块，或者所述固定装置（8）包括与两个电极柱（6）一一对应的按压块，按压块设置于所述按压装置（10）。

8.根据权利要求4所述的片材电解液吸收速率测试设备，其特征在于，还包括与所述液体输送头（4）相对应的下支撑探头（3），所述下支撑探头（3）设置于所述底座（1），且所述下支撑探头（3）与所述液体输送头（4）的轴心线重合。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的片材电解液吸收速率测试设备，其特征在于，还包括处理器（11），所述处理器（11）与所述电阻测量装置（7）、供液装置（5）电性连接。

10.根据权利要求1至8中任意一项所述的片材电解液吸收速率测试设备，其特征在于，还包括设置于所述底座（1）的防护罩（13），所述支架（2）、所述电阻测量装置（7）、两个电极柱（6）、所述供液装置（5）、所述液体输送头（4）和所述固定装置（8）均位于所述防护罩（13）内。