[发明专利]锂离子电池用三电极体系模拟电池装置

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及锂离子电池用三电极体系模拟电池装置。

技术背景

近年来，随着便携式电子设备、电动汽车的蓬勃发展，对移动电源特别是高性能移动电源的需求也越来越迫切。电源系统的开发与利用已成为这些领域实现瓶颈突破的关键技术之一。与其他传统的镍氢、镍铬等二次电池相比，锂离子电池具有工作电压高、能量密度高、循环性能好等优点成为移动终端的高端储能备选系统。目前，锂离子电池性能的提高依赖于电池制造工艺的提高、新电极材料的开发与改进。其中，对新电极材料、电池体系的电化学性能的测试与评价是目前锂离子电池进一步提高性能、进行技术改造的一个重要环节。一般地，目前对新材料体系的初步评价主要基于两电极的模拟电池。这种两电极体系对于精确评价电池电极体系的本征电化学过程存在或多或少的偏差，特别是对于微小电极参数偏差比较敏感的一类电化学测试，如线性扫描、交流阻抗、漏电流测试等。因此，如何简单而又有效地得到这类电极材料的本征电化学性能，对电极材料的进一步调整与改进有着重要影响。精确测量电化学反应过程的参数，一般采用三电极体系。而锂离子电池体系的对水及氧化性气氛的特殊敏感性又决定了其不能也不宜采用普通的三电极体系，而需要采用全密封结构的不漏水、不漏气的三电极体系。简单而又有效地确定三个电极的空间位置、并且在此基础上实现不漏水、不漏气的、实现普通大气环境下方便测试目的成为三电极装置设计的几个最为重要的要素。锂离子电池参比电极一般采用锂片，这种特殊的参比电极也决定了在锂离子电池三电极体系中对参比电极的形状和位置可采用更加灵活、但也更加谨慎的方式进行安置，使参比电极对工作电极的电场分布的影响较小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种定位简单工作电极、参比电极、对电极的相对位置固定、在结构上实现密封(不漏液、不漏气)的锂离子电池三电极体系模拟电池装置，满足对电化学过程中各参数实现准确测试的目的。该装置使用非常简单，工作电极、对电极、参比电极相对位置固定，不用繁杂的尺寸定位方法即可实现工作电极与对电极之间的紧封装。

本发明是通过以下技术方案来实现：锂离子电池用三电极体系模拟电池装置，包括圆柱形容置空腔1和圆柱形活塞2两个主体部分，圆柱形容置空腔1为一个圆柱体，呈一端封闭的圆柱形空腔结构，在圆柱形容置空腔1的底端贯通有工作电极极柱3和参比电极极柱4；工作电极极柱3一端的端面与圆柱形容置空腔1的内部空腔底部在一个平面上，参比电极极柱4的一端延伸至圆柱形容置空腔1的内部空腔，但略低于圆柱形容置空腔1的内部空腔的底面，以预留出参比电极锂片的位置；工作电极极柱3和参比电极极柱4的另一端则均延伸至圆柱形容置空腔1外部，可以直接与外电路通过夹具相连，实现电流通路；圆柱形容置空腔1的侧壁上开有电解液的通道5，电解液的通道5与圆柱形容置空腔1的内腔直接贯通。电解液的通道5在工作时，由一个与器壁能够紧接触的电解液通道活塞6盖上，阻隔外界的空气，圆柱形活塞2为一个圆柱体活塞，为实体结构；可插入圆柱形容置空腔1的空腔中，并与圆柱形容置空腔1的空腔内壁实现紧密接触，达到不漏气、不漏液的效果；在圆柱形活塞2的内部贯通有一个不锈钢材质的对电极极柱7，对电极极柱7嵌入并贯穿于圆柱形活塞2的上圆柱面与下圆柱面，对电极极柱7的一端与圆柱形活塞2的内空腔底面保持在一个平面上，另一端则延伸至圆柱形活塞2的外部，可直接与外电路通过夹具相连，实现电流通路。为保证密封效果，圆柱形活塞2的柱体上装配有密封圈8。以达到圆柱形容置空腔1和圆柱形活塞2之间密封和固定位置的双重作用。所述的圆柱形容置空腔1和圆柱形活塞2材料为聚四氟乙烯。埋入聚四氟乙烯内的部分为圆柱形，该材料对锂离子电解液体系具有良好的耐蚀性能。工作电极极柱3和对电极极柱7在电芯工作区域一侧的柱面均与所在的容置空腔的内底面保持水平。以保证不同尺寸的极片在装入该工作区域内的保持平整，并与极柱实现良好的电接触。工作电极极柱3、参比电极极柱4和电极极柱7为不锈钢材质。参比电极极柱4在电芯工作区域一侧的柱面低于容置空腔内底面0.7毫米。参比电极为0.2毫米厚的锂片，并与参比电极极柱4直径相等。

本发明的有益效果是，操作十分简单，对电极、工作电极、参比电极均具有相对固定的空间位置，具有优良的可重复操作性与结果的可重现性，能够实现对电极体系进行较为精确的电化学参数的测定。活塞式的密封设计可适用于各种极片厚度的电化学测试。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

图1为本发明的剖面装配示意图

图2为本发明的分解部件示意图