[实用新型]一种模拟锂离子电池的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池领域，具体涉及一种模拟锂离子电池的装置。

背景技术

目前，高校、研究所和企业对锂离子电池的安全机理、循环寿命和产气等方面的研究关注度越来越大，主要有锂离子电池充放电性能数据分析、充放电前后的电池拆解和测电池爆炸后的气体压力等研究手段。

现阶段，国内的厂家只能通过气体收集装置对锂离子电池的排放气体进行采样收集，该装置仅限于收集气体，不能直观的用肉眼观察锂离子电池在工作过程中电极和电解液发生的反应以及产气的情况。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种模拟锂离子电池的装置，该装置可以直观地观察研究锂离子在充放电循环及工作过程中电池内部电极极片的变化、反应和产气过程。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：包括盛有电解液的透明容器，所述的透明容器为密闭容器，且透明容器上设有注液口、抽气阀及气体收集装置，所述透明容器的内部设有浸泡在电解液中的正极极片及负极极片，所述的正极极片及负极极片分别通过正极引出线及负极引出线与充放电装置相连。

所述的正极极片与负极极片的三分之二面积浸泡在电解液中。

所述的透明容器由耐腐蚀玻璃制成。

所述的注液口设置在透明容器的顶部。

所述的抽气阀及气体收集装置分别对称设置在透明容器的两个侧部，且抽气阀及气体收集装置所处的高度高于透明容器内电解液的液面高度。

所述透明容器的外侧还设置有高速摄像机。

所述的正极极片与负极极片可以为单层结构，也可以为两层或多层结构。

由上述技术方案可知，本实用新型通过将电池的正极极片及负极极片放入盛有电解液的透明容器内，通过气体收集装置收集电池充放电过程中的产气，通过透明容器可以直观地观察电池充放电过程中，内部电极和电解液发生的反应和变化现象，为锂离子电池安全、循环寿命和产气等研究提供了有效的研究平台。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

如图1所示的一种模拟锂离子电池的装置，包括盛有电解液1的透明容器2，透明容器2为密闭容器，且透明容器2上设有注液口3、抽气阀4及气体收集装置5，透明容器2的内部设有浸泡在电解液1中的正极极片6及负极极片7，正极极片6及负极极片7分别通过正极引出线8及负极引出线9与充放电装置相连。

进一步的，正极极片6与负极极片7可以为单层结构，也可以为两层或多层结构。

进一步的，正极极片6与负极极片7的三分之二面积浸泡在电解液1中。将正极极片6和负极极片7的三分之二面积浸泡在电解液1中，既保证了极片和电解液1的充分接触，又将装置顶部的剩余空间留给电池工作过程产生的气体，这样不会导致因为产气而将电解液排出。更进一步的，透明容器2的外侧还设置有高速摄像机；高速摄像机用于记录锂离子电池充放电过程极短时间内正负极嵌锂脱锂反应和产气的详细过程，即借助高速摄像机拍到没浸泡在电解液中的极片和浸泡在电解液中的极片在充放电过程发生的不同变化。

进一步的，透明容器2由耐腐蚀玻璃制成。除此之外，还可以采用聚碳酸酯、硅酸盐、高硅氧玻璃、石英玻璃和氧化铝硅酸盐等透明材料。

进一步的，注液口3设置在透明容器2的顶部。

进一步的，抽气阀4及气体收集装置5分别对称设置在透明容器2的两个侧部，且抽气阀4及气体收集装置5所处的高度高于透明容器2内电解液1的液面高度。抽气阀4对透明容器2进行抽真空处理，然后再注入电解液1，气体收集装置5用于怍集反应生成的气体。此种模拟实际锂离子电池装置的优势在于制作及操作过程简单，且解决了实际电池因铝壳的不透明性导致的无法直接观察到电池在工作过程中，其内部电极和电解液发生的反应和变化现象。

该模拟实际锂离子电池装置，如果内部正极为磷酸铁锂，负极为石墨，则充放电过程中正负极反应为：

充电：LiFePO4-xLi+-xe→xFePO4+(1-x)LiFePO4；

放电：FePO4+xLi++xe→xLiFePO4+(1-x)FePO4；

主要的产气反应有：2EC+2e+2Li+→(CH2OCO2Li)2↓+CH2＝CH2↑、H2O+(CH2OCO2Li)2→Li2CO3+CO↑、2H2O+2e+2Li+→2LiOH↓+2H2↑。