JP6456532B2 - 電池試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、電池試験装置に関し、特に、電気化学電池の電池試験装置に関するものである。

例えば、リチウムイオン電池又は空気電池などの電気化学電池を研究し、製作する時に、電池の電気化学性能をテストする必要がある。

しかし、電池の電気化学性能をテストする時に、採用される電池試験装置は体積が大きく、厚さが厚く、部品が多いので、電池試験装置を取り付け、電池試験装置を取り外す時に、煩雑になり、テストする時に不便である。

従って、本発明は、体積が小さく、厚さが薄く、電池試験装置を取り付けること及び電池試験装置を取り外すことが便利である電池試験装置を提供する。

電池試験装置は、基台及び本体を含み、該本体が前記基台に設置される。前記本体は、台座、中心体及びカバーを含む。前記台座は、上表面、下表面及び側面を含み、前記台座の中心位置に下表面から上表面までの方向に順次に第一孔、第二孔及び第三孔が設置され、前記第一孔と前記第二孔との間に第一階段が設置され、前記第二孔と前記第三孔との間に第二階段が設置される。前記中心体は、第一円柱及び第二円柱を含み、前記第一円柱が前記第一孔に設置され、且つ該第一孔と間隔をあけて設置され、前記第二円柱が前記第二孔に設置され、且つ該第二孔と間隔をあけて設置され、前記第二円柱と前記第一階段との間に第一座金が設置され、前記中心体を前記台座と電気絶縁させる。前記カバーは、上表面及び下表面を有し、該上表面の中心位置にスルーホールが設置され、前記カバーの上表面から前記カバーの下表面まで順次に第一環状ボス、第二環状ボス及び第三環状ボスが設置され、前記第一環状ボスの直径が前記第二環状ボスの直径より小さく、前記第二環状ボスの直径が前記第三環状ボスの直径より小さく、該第三環状ボスの直径が前記第三孔の直径より小さく、前記カバーが前記台座の上表面に設置され、前記第三環状ボスと前記第二階段との間に第二座金が設置され、該第二座金が前記カバーと前記台座との間を電気絶縁させ、且つ前記台座、前記中心体及び前記カバーが互いに電気絶縁する。前記基台は、第一電極点、第二電極点及び第三電極点を含み、前記第一電極点、前記第二電極点及び前記第三電極点が互いに電気絶縁し、前記中心体が前記第一電極点と電気的に接続され、前記台座が前記第二電極点と電気的に接続され、前記カバーが前記第三電極点と電気的に接続される。

前記台座の側面の対向する二つの方向にそれぞれ孔が設置され、更に、複数の導気管の継ぎ目を含み、複数の導気管の継ぎ目がそれぞれ前記孔に取り付けられ、前記第二階段の表面に対向して設置される複数の通気孔を有し、複数の通気孔がそれぞれ前記孔と連通し、前記通気孔の延伸方向が前記孔の延伸方向と垂直し、気体が前記導気管の継ぎ目を通して、前記電池試験装置に導入し、及び前記電池試験装置から排出する。

前記第二環状ボスの表面に複数の凹溝又は一つの環状の凹溝が設置される。

前記台座の側面の対向する二つの方向にそれぞれ孔が設置され、更に、複数のキャップを含み、前記キャップがそれぞれ前記孔に取り付けられて、該孔を密封し、前記第二階段の表面に対向して設置される複数の通気孔を有し、複数の通気孔がそれぞれ前記孔と連通して、該通気孔の延伸方向が前記孔の延伸方向と垂直する。

前記第一環状ボスの表面に石英ガラスが設置され、該石英ガラスが前記スルーホールを覆って、ウィンドウを形成する。

従来技術と比べると、本発明の電池試験装置は、体積が小さく、厚さが薄く、電池試験装置を取り付けること及び電池試験装置を取り外すことが便利である。更に、電池試験装置がウィンドウを有し、分光器から出射する光線がウィンドウを通して、測定しようとする電池の作動電極の表面に入射し、作動電極が入射光線と互いに作用して、反射光線を形成する。分光器が反射光線を検出することができ、作動電極に対するオンライン測定を実現できるようになる。

本発明の実施例に係る電池試験装置の構造を示す図である。 本発明の実施例に係る電池試験装置の分解図である。 本発明の実施例に係る電池試験装置の台座の構造を示す図である。 本発明の実施例に係る電池試験装置の中心体の構造を示す図である。 本発明の実施例に係る電池試験装置のカバーの構造を示す図である。 本発明の実施例に係る電池試験装置の基台の構造を示す図である。 本発明の実施例に係る電池試験装置の本体の断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

（実施例１）
図１及び図２を参照すると、本発明の実施例は、電池試験装置１０を提供する。電池試験装置１０は、基台５０及び本体６０を含む。本体６０は、台座２０、中心体３０及びカバー４０を含む。

図３を参照すると、台座２０は、上表面２１、下表面２２及び側面２３を含み、上表面２１の縁部に複数のネジ穴２１０が設置される。本実施例において、台座２０の上表面２１の縁部に三つのネジ穴２１０が設置される。台座２０の中心位置に下表面２２から上表面２１までの方向に順次に第一孔２４、第二孔２５及び第三孔２６が設置され、第一孔２４の直径が第二孔２５の直径より小さく、第二孔２５の直径が第三孔２６の直径より小さい。第一孔２４と第二孔２５との間に第一階段２４０が設置され、第二孔２５と第三孔２６との間に第二階段２５０が設置される。

台座２０の側面２３の対向する二つの方向にそれぞれ孔２３０が設置され、更に、二つのキャップ２３１及び二つの導気管の継ぎ目（図に示せず）を含む。二つのキャップ２３１は孔２３０に取り付けられ、孔２３０を密封することができ、もちろん、二つのキャップ２３１を孔２３０から抜き取ることもできる。二つの導気管の継ぎ目を孔２３０に取り付けることもできる。第二階段２５０の表面に対向して設置される二つの通気孔２５１を有し、二つの通気孔２５１がそれぞれ側面２３に設置される二つの孔２３０と連通する。通気孔２５１の延伸方向が側面２３に設置される孔２３０の延伸方向と垂直し、気体が導気管の継ぎ目を通して、電池試験装置１０に導入され、及び電池試験装置１０から排出される。もちろん、通気孔２５１の数量は制限されず、多数個であってもよく、孔２３０、キャップ２３１及び導気管の継ぎ目の数量が通気孔２５１の数量とマッチングする。

図４を参照すると、中心体３０は、第一円柱３１及び第二円柱３２を含み、第一円柱３１及び第二円柱３２が一体成型である。第一円柱３１の直径が第二円柱３２の直径より小さく、且つ第一円柱３１の直径が第一孔２４の直径より小さく、第二円柱３２の直径が第二孔２５の直径より小さい。中心体３０を台座２０に取り付ける時に、第一円柱３１が第一孔２４に設置され、且つ第一孔２４と間隔をあけて設置され、第二円柱３２が第二孔２５に設置され、且つ第二孔２５と間隔をあけて設置され、第二円柱３２の高さが第二孔２５の深さより小さい。第二円柱３２と第一階段２４０との間に第一座金３３が設置され、中心体３０を台座２０に位置決め、中心体３０を台座２０と電気絶縁させる。

図５を参照すると、カバー４０は、上表面４１及び下表面４２を有し、上表面４１の中心位置にスルーホール４１０が設置され、上表面４１の縁部の台座のネジ穴２１０と対応する位置に複数の皿頭孔４１１が設置され、皿頭孔４１１の数量が台座のネジ穴２１０の数量と同じである。本実施例において、カバー４０の上表面４１の縁部に三つの皿頭孔４１１が設置される。絶縁ボルト４７によって、台座２０、中心体３０及びカバー４０を固定することができる。カバー４０の上表面４１から下表面４２まで順次に第一環状ボス４３、第二環状ボス４４及び第三環状ボス４５が設置され、第一環状ボス４３の高さが第二環状ボス４４の高さより低く、第二環状ボス４４の高さが第三環状ボス４５の高さより低い。第一環状ボス４３の直径が第二環状ボス４４の直径より小さく、第二環状ボス４４の直径が第三環状ボス４５の直径より小さく、第三環状ボス４５の直径が第三孔２６の直径より小さい。

第一環状ボス４３の表面に石英ガラス（図に示せず）が設置され、石英ガラスがスルーホール４１０を覆って、ウィンドウを形成し、且つ石英ガラスがスルーホール４１０を密封する。光線がウィンドウを通して、電池試験装置１０の内部に入射することができる。第二環状ボス４４の表面に複数の凹溝４４０が設置される。もちろん、第二環状ボス４４の表面に一つの環状の凹溝（図に示せず）が設置されてもよい。カバー４０を台座２０に取り付ける時に、第三環状ボス４５と第二階段２５０との間に第二座金４６が設置され、第二座金４６がカバー４０と台座２０との間を電気絶縁させる。

図６を参照すると、基台５０は、第一電極点５１、第二電極点５２及び第三電極点５３を含み、第一電極点５１、第二電極点５２及び第三電極点５３が互いに電気絶縁する。第一電極点５１が第一ピンと電気的に接続され、第二電極点５２が第二ピンと電気的に接続され、第三電極点５３が第三ピンと電気的に接続され、第一ピン、第二ピン及び第三ピンをパッケージングして、三つのピンのジャックを形成する。本体６０を基台５０に取り付ける時に、二つのキャップ２３１又は二つの導気管の継ぎ目が基台５０に固定され、本体６０を基台５０に位置決め、本体６０を基台５０の内部で上下に移動させることなく、本体６０の各々の構造が基台５０の各々の電極点と電気的に接続されることを確保するようになる。中心体３０が第一電極点５１と電気的に接続され、台座２０が第二電極点５２と電気的に接続され、カバー４０が第三電極点５３と電気的に接続され、且つ、台座２０、中心体３０及びカバー４０が互いに電気絶縁する。もちろん、第一電極点５１、第二電極点５２及び第三電極点５３をそれぞれ第一電極リード線、第二電極リード線及び第三電極リード線と電気的に接続することもできる。

テストしようとするリチウムイオン電池及び参照電極を提供し、リチウムイオン電池が陽極、陰極及び隔膜を含み、隔膜が陽極と陰極との間に設置される。陽極、陰極及び隔膜の材料は多種からなり、本実施例においては、陽極が金属網であり、陰極がリチウムシートであり、金属網及びリチウムシートがそれぞれ隔膜の両側に設置される。もちろん、陽極が遷移金属酸化物、コバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウムなどであってもよく、陰極がグラファイトなどであってもよい。

図７を参照すると、テストしようとするリチウムイオン電池（図に示せず）を電池試験装置１０に設置し、二つのキャップ２３１をそれぞれ孔２３０に取り付けて、孔２３０を密封する。まず、リチウムシートを中心体３０の第二円柱３２の表面に設置し、リチウムシートを中心体３０を通じて、第一電極点と電気的に接続させる。即ち、リチウムシートが第一ピン又は第一電極リード線と電気的に接続し、リチウムシートが補助電極である。参照電極の材料はリチウムシートであり、参照電極を第二階段２５０の表面に設置し、参照電極を台座２０を通じて、第二電極点と電気的に接続させる。即ち、参照電極が第二ピン又は第二電極リード線と電気的に接続する。隔膜を第二階段２５０の表面に設置し、且つ参照電極を被覆し、金属網を隔膜の上表面に設置し、金属網が隔膜より小さく、金属網をカバー４０の第二環状ボス４４と接触させ、金属網がカバー４０を通じて、第三電極点と電気的に接続する。即ち、金属網が第三ピン又は第三電極リード線と電気的に接続して、金属網が研究しようとする作動電極である。

電池試験装置１０で三電極法によって、電池の電気化学性能を測定することができる。作動電極と参照電極が電流を通さず、又は基本的に電流を通さないシステムを形成し、参照電極の電位の安定性を利用し、作動電極の電極電位を測定する。作動電極と補助電極が電流を通すシステムを形成し、作動電極を通す電流を測定することに用いられる。三つの電極及び二つのシステムを利用し、作動電極の電位と電流との関係を研究する。

システムに電流が通るので、溶液の電圧降下及び補助電極の極化を引き起こす。従って、作動電極の電位が精確に測定しにくいので、参照電極を設置して、参照電極が非常に安定な電位を有し、且つ電流が参照電極を流さず、参照電極が極化されないので、作動電極の電位が参照電極から取得することができ、電流が作動電極及び補助電極からなる回路から取得することができる。精確に作動電極の電位を測定してこそ、電位が電気化学反応、吸着などの界面反応との規律を研究することができる。作動電極と補助電極との間の関係が主に電気化学反応の平衡を構築することにある。それとともに、補助電極が作動電極に影響をもたらさないことを確保する。作動電極と補助電極との間の電位を確定することは、電圧計で直接的に測定する。

電池試験装置で空気電池を測定する時には、二つの導気管の継ぎ目を孔２３０に取り付けた後、その中の一つの導気管の継ぎ目によって空気又は酸素を導入し、もう一つの導気管の継ぎ目によって、空気又は酸素を排出する。空気又は酸素は、通気孔２５１を通し、カバー４０の複数の凹溝４４０又は環状の凹溝に導入し、凹溝４４０又は環状の凹溝が空気又は酸素を更に均一的に分布させ、複数の孔を有する活性炭などの吸着材料で空気又は酸素を吸着し、空気又は酸素を陽極の活性物質とならせる。従って、電池試験装置で空気電池の電気化学性能を測定することができる。

理解できることは、電池試験装置でリチウムイオン電池及び空気電池の電気化学性能を測定することができるだけではなく、他の電気化学電池の電気化学性能を測定することもできることである。

電池試験装置でリチウムイオン電池を測定する時には、台座２０の側面２３に孔２３０を設置しなくてもよく、もちろん二つの導気管の継ぎ目２３１を設置しなくてもよく、第二階段２５０の表面に通気孔２５１を設置しなくてもよい。カバー４０の第二環状ボス４４の表面に複数の凹溝４４０又は一つの環状の凹溝を設置しなくてもよい。

本実施例の電池試験装置は、体積が小さく、厚さが薄く、取り付けること及び取り外すことが便利である。

更に、電池試験装置がウィンドウを有し、分光器から出射する光線がウィンドウを通して、測定しようとする電池の作動電極の表面に入射し、作動電極が入射光線と互いに作用して、反射光線を形成する。分光器で反射光線を検出することができ、作動電極に対するオンライン測定を実現できるようになる。

１０ 電池試験装置
２０ 台座
２１ 台座の上表面
２２ 台座の下表面
２３ 側面
２４ 第一孔
２５ 第二孔
２６ 第三孔
２１０ ネジ穴
２３０ 孔
２３１ キャップ
２４０ 第一階段
２５０ 第二階段
２５１ 通気孔
３０ 中心体
３１ 第一円柱
３２ 第二円柱
３３ 第一座金
４０ カバー
４１ カバーの上表面
４２ カバーの下表面
４３ 第一環状ボス
４４ 第二環状ボス
４５ 第三環状ボス
４６ 第二座金
４７ 絶縁ボルト
４１０ スルーホール
４１１ 皿頭孔
４４０ 凹溝
５０ 基台
５１ 第一電極点
５２ 第二電極点
５３ 第三電極点
６０ 本体

Claims (5)

1. 基台及び本体を含み、該本体が前記基台に設置される電池試験装置であり、
   前記本体は、台座、中心体及びカバーを含み、
   前記台座は、上表面、下表面及び側面を含み、前記台座の中心位置に下表面から上表面までの方向に順次に第一孔、第二孔及び第三孔が設置され、前記第一孔と前記第二孔との間に第一階段が設置され、前記第二孔と前記第三孔との間に第二階段が設置され、
   前記中心体は、第一円柱及び第二円柱を含み、前記第一円柱が前記第一孔に設置され、且つ該第一孔と間隔をあけて設置され、前記第二円柱が前記第二孔に設置され、且つ該第二孔と間隔をあけて設置され、前記第二円柱と前記第一階段との間に第一座金が設置され、前記中心体を前記台座と電気絶縁させ、
   前記カバーは、上表面及び下表面を有し、該上表面の中心位置にスルーホールが設置され、前記カバーの上表面から前記カバーの下表面まで順次に第一環状ボス、第二環状ボス及び第三環状ボスが設置され、前記第一環状ボスの直径が前記第二環状ボスの直径より小さく、前記第二環状ボスの直径が前記第三環状ボスの直径より小さく、該第三環状ボスの直径が前記第三孔の直径より小さく、前記カバーが前記台座の上表面に設置され、前記第三環状ボスと前記第二階段との間に第二座金が設置され、該第二座金が前記カバーと前記台座との間を電気絶縁させ、且つ前記台座、前記中心体及び前記カバーが互いに電気絶縁し、
   前記基台は、第一電極点、第二電極点及び第三電極点を含み、前記第一電極点、前記第二電極点及び前記第三電極点が互いに電気絶縁し、前記中心体が前記第一電極点と電気的に接続され、前記台座が前記第二電極点と電気的に接続され、前記カバーが前記第三電極点と電気的に接続されることを特徴とする電池試験装置。
2. 前記台座の側面の対向する二つの方向にそれぞれ孔が設置され、更に、複数の導気管の継ぎ目を含み、複数の導気管の継ぎ目がそれぞれ前記孔に取り付けられ、前記第二階段の表面に対向して設置される複数の通気孔を有し、複数の通気孔がそれぞれ前記孔と連通して、前記通気孔の延伸方向が前記孔の延伸方向と垂直し、気体が前記導気管の継ぎ目を通して、前記電池試験装置に導入し、及び前記電池試験装置から排出することを特徴とする、請求項１に記載の電池試験装置。
3. 前記第二環状ボスの表面に複数の凹溝又は一つの環状の凹溝が設置されることを特徴とする、請求項２に記載の電池試験装置。
4. 前記台座の側面の対向する二つの方向にそれぞれ孔が設置され、更に、複数のキャップを含み、前記キャップがそれぞれ前記孔に取り付けられて、該孔を密封し、前記第二階段の表面に対向して設置される複数の通気孔を有し、複数の通気孔がそれぞれ前記孔と連通して、該通気孔の延伸方向が前記孔の延伸方向と垂直することを特徴とする、請求項１に記載の電池試験装置。
5. 前記第一環状ボスの表面に石英ガラスが設置され、該石英ガラスが前記スルーホールを覆って、ウィンドウを形成することを特徴とする、請求項１に記載の電池試験装置。