专利名称：一种二次电池电化学性能测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种二次电池电化学性能测试装置。
技术背景随着便携式用电器及电动工具的广泛应用，带动了二次电池产业的发 展。循环伏安法，作为研究电极或电池的一种重要方法，逐渐为广大科技人 员所推崇。循环伏安法的测试中广泛采用了三电极测试装置，例如敞口式三 电极测试体系、密封型三电极测试体系。目前使用的密封型三电极测试体系中，包括电池池体、参比电极、参比 电极导体、参比锂片、工作电极、工作电极导体、模拟电池电极组和辅助电 极导体，参比电极导体、工作电极导体和辅助电极导体分别嵌套在参比电极、 工作电极和电池池体内，模拟电池电极组和参比锂片置于电池池体中，参比 电极和工作电极插入到电池池体中，从参比电极导体、工作电极导体和辅助 电极导体引出来三个接线端形成三电极体系。现有的三电极测试装置均是将 工作电极和参比电极插入电池池体后，使工作电极导体和参比电极导体直接 与正极片、参比锂片接触导通，从而进行三电极循环伏安测试。采用这种三 电极体系的主要缺点在于，当工作电极和参比电极的插入深度是固定值时， 若实验中采用的正极片、隔膜、辅助电极、参比电极厚度发生变化，则不能 保证工作电极和参比电极与正极片、参比锂片之间实现有效的接触导通，影 响测试结果的准确度；在每次实验操作时，工作电极、隔膜、辅助电极间压 紧程度可能不同，导致电池内阻发生变化，测试结果重现性较差。实用新型内容为解决上述测试结果的准确度不高、重现性较差的问题，本实用新型的 目的是提供一种二次电池电化学性能测试装置，它能提高测试结果的准确度 和重现性。为实现上述目的，本实用新型提供一种二次电池电化学性能测试装置， 该测试装置包括绝缘桶、参比电极、参比电极导体、参比锂片、工作电极、 工作电极导体、模拟电池电极组和辅助电极导体，所述参比电极导体和工作 电极导体分别贯穿参比电极和工作电极并分别延伸超过参比电极和工作电 极的两端，所述绝缘桶壁开有缺口，所述参比电极的一端插入到所述绝缘桶 的缺口中，所述工作电极的一端插入到所述绝缘桶的桶口中，所述参比锂片 位于所述缺口内，所述辅助电极导体贯穿绝缘桶壁并延伸到绝缘桶外部，所 述模拟电池电极组位于绝缘桶内并且一面与辅助电极导体位于绝缘桶的一 端电接触，其中，该测试装置还包括第一弹性导电件和第二弹性导电件，该 第一弹性导电件位于所述参比锂片与所述参比电极导体延伸到所述缺口中 的一端之间，该第二弹性导电件位于所述模拟电池电极组的另一面与所述工 作电极导体延伸到所述桶口中的一端之间。本实用新型提供的二次电池电化学性能测试装置，在进行循环伏安法测 试时从工作电极导体、辅助电极导体和参比电极导体引出导线从而形成三电 极体系。当工作电极与参比电极的插入深度为固定值时，由于弹性导电件的 弹性伸縮的特性，均能保证在任何情况下，贯穿工作电极的工作电极导体与 模拟电池电极组的一面(正极片)、贯穿参比电极的参比电极导体与参比锂 片之间的有效接触导通，同时，也保证了平行实验时电池内阻的一致性，从 而提高了测试结果的准确度和重现性。
图1为本实用新型提供的二次电池电化学性能测试装置的剖面图；图2为本实用新型提供的二次电池电化学性能测试装置的另一状态下的 剖面图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。如图1图2所示，该测试装置包括绝缘桶6、参比电极1、参比电极导 体2、参比锂片7、工作电极ll、工作电极导体IO、模拟电池电极组和辅助 电极导体17，所述参比电极导体2和工作电极导体10分别贯穿参比电极1 和工作电极11并分别延伸超过参比电极1和工作电极11的两端，所述绝缘 桶6壁开有缺口 ，所述参比电极1的一端插入到所述绝缘桶6的缺口中，所 述工作电极11的一端插入到所述绝缘桶6的桶口中，所述参比锂片7位于 所述缺口内，所述辅助电极导体17贯穿绝缘桶6壁并延伸到绝缘桶6外部， 所述模拟电池电极组位于绝缘桶6内并且一面与辅助电极导体17位于绝缘 桶6的一端电接触，其特征在于，该测试装置还包括第一弹性导电件3和第 二弹性导电件12，该第一弹性导电件3位于所述参比锂片7与所述参比电极 导体2延伸到所述缺口中的一端之间，该第二弹性导电件12位于所述模拟 电池电极组的另一面与所述工作电极导体10延伸到所述桶口 6中的一端之 间。所述第一弹性导电件3和第二弹性导电件12为本领域技术人员公知的 具有导电功能的弹性元件，例如簧片，弹簧等，优选为不锈钢材料的弹簧。所述参比电极1、工作电极11可以由彼此顺次固定连接的、直径依次递 减的、两个或三个同轴柱体构成，其纵剖面近似为T型，直径较小的一端用 于插入到缺口或桶口中，直径较大的一端用于将参比电极1、工作电极11 分别固定在绝缘桶6的桶壁外侧。所述参比电极1、工作电极11与绝缘桶6 的桶壁外侧之间的固定所述参比电极1和工作电极11材料为本领域技术人员公知的绝缘材料， 如橡胶、聚丙烯等，优选为聚四氟乙烯。所述绝缘桶6材料为本领域技术人员公知的绝缘材料，优选为聚四氟乙烯。当所述参比电极l、工作电极ll由三个同轴柱体构成时，如图l、 2所 示，所述缺口由口径不同的两部分组成，靠近所述绝缘桶6外壁的一部分的 口径大于靠近绝缘桶6内壁的另一部分的口径。所述绝缘桶6的桶口也由口 径不同的两部分组成，靠近所述绝缘桶6外壁的一部分的口径大于靠近绝缘 桶6内部的另一部分的口径。所述缺口和绝缘桶6桶口 口径不同的两部分的交接面与参比电极1和工 作电极11之间分别还设置有密封圈5和8，这样，所述参比电极1与缺口在 配合时之间装有密封圈5，工作电极11与绝缘桶6在配合时之间装有密封圈 8，从而达到绝缘桶6内部密封的目的。所述密封圈5、 8为分别与缺口和绝 缘桶6桶口 口径相配合的环状物。所述绝缘桶6的侧壁还有进出气孔和与之配合的气孔塞15，气孔连通所 述绝缘桶6内侧和外侧。设置进出气孔及气孔塞15可以调节绝缘桶6内侧 的气压。所述辅助电极导体17贯穿绝缘桶6壁并延伸到绝缘桶6外部，所述参 比电极导体2和工作电极导体IO分别贯穿参比电极1和工作电极11并分别 延伸超过参比电极1和工作电极11的两端，其向外延伸的部分作为接线柱。 所述参比电极导体2、工作电极导体IO和辅助电极导体17为本领域技术人 员公知的导体材料，例如镍、不锈钢等，优选为不锈钢材料。所述模拟电池电极组包括正极片13、隔膜14和辅助片16，隔膜14被 压于正极片13和辅助片16之间，所述正极片13连接所述第二弹性导电件 12，所述辅助片16与所述辅助电极导体17接触。所述正极片13为本领域技术人员所公知，不同类型的二次电池用到正 极片13的材料也不同，例如碱性二次电池中的镍镉电池的正极片13主要是 含镍的化合物，锂离子二次电池的正极片13材料主要是含锂的化合物。根 据要被测试的不同类型的模拟电池选择不同的正极片13。所述辅助片16为本领域技术人员所公知，根据要被测试的不同类型的 模拟电池选择不同的辅助片16，例如镍镉电池的辅助片16材料主要是镉化 合物，锂离子二次电池的辅助片16为锂金属片。所述隔膜14为本领域技术人员公知的能透气、透水的绝缘材料所制， 例如聚丙烯、聚乙烯等，优选为聚丙烯制成的薄膜，将隔膜14夹在所述正 极片13和辅助片16之间，实现正极片13和辅助片16的非电接触但之间能 气、液流通。为防止第二弹性导电件12与正极片13直接作用从而影响测试结果的准 确度，该装置还包括镍片，位于所述第二弹性导电件12与所述模拟电池电 极组之间，镍片的两面分别与模拟电池电极组的一面(正极片13)和第二弹 性导电件12的一端电接触。本装置的装配方式如图2所示，将工作电极导体10、参比电极导体2 和辅助电极导体17分别固定在工作电极11、参比电极1和绝缘桶6上，在 所述缺口内依次放入参比锂片7、第一弹性导电件3后，插入参比电极l并 穿过密封圈5，用固定螺钉4将参比电极1固定在所述绝缘桶6外侧，第一 弹性导电件3被压在参比锂片7和参比电极导体2之间。在所述绝缘桶6内 放入所述模拟电池电极组，所述模拟电池电极组中的辅助片16与所述辅助 电极导体17紧密接触。在测试时，向绝缘桶6内加入电解液，再放入所述 镍片和第二弹性导电件12，插入工作电极11并穿过密封圈8，用固定螺钉9 将工作电极11固定在所述绝缘桶6外侧，第二弹性导电件12被压在所述模 拟电池电极组中的正极片13和工作电极导体IO之间。下面来说明本实用新型所提供的二次电池电化学性能测试装置的性能。 其中该二次电池电化学性能测试装置中的模拟电池电极组的制作过程为使用N-甲基-2吡咯垸酮(NMP)将90重量％的LiCo02、 6重量％的聚 偏氟乙烯(PVDF)和4重量％的乙炔黑混合均匀得到正极浆料，于14(TC干 燥后研磨过筛，制得正极料粉末，取上述粉末0.1g，加镍网后，在压片机上 压成lmm厚的片，即制作得到LiCo02正极片13;辅助片16为锂金属片， 隔膜为聚丙烯制成的薄膜。根据上面描述的装配过程装配好该二次电池电化学性能测试装置，向绝 缘桶6中加入的电解液为锂离子电池有机电解液(EC:DEC=1:1 (体积比)， LiPF6lM)。然后利用CHI660电化学工作站对参比电极导体2、工作电极导 体IO和辅助电极导体17这三电极体系进行循环伏安法测试，设置起始电压 3.25V、低电压3V、高电压5.5V、扫描速率0.1mV/s、循环10周。经过测试后，发现三电极体系在IO个循环中，均是在4.5V左右出现氧 化峰拐点，在3.9V附近出现还原峰拐点。从实验结果上看，实验的结果出 现了令人比较满意的曲线。三电极体系在4.5V和3.9V的氧化还原对在每次 循环中都出现，这说明Li+脱出和嵌入钴酸锂的氧化还原过程，此峰对的电 压位置与文献报道的基本相符。三电极体系在各个循环中氧化还原峰对的位 置基本一致，没有发生波动，说明本实用新型的三电极测试体系准确度高、 重复性好。
权利要求1、一种二次电池电化学性能测试装置，该测试装置包括绝缘桶(6)、参比电极(1)、参比电极导体(2)、参比锂片(7)、工作电极(11)、工作电极导体(10)、模拟电池电极组和辅助电极导体(17)，所述参比电极导体(2)和工作电极导体(10)分别贯穿参比电极(1)和工作电极(11)并分别延伸超过参比电极(1)和工作电极(11)的两端，所述绝缘桶(6)壁开有缺口，所述参比电极(1)的一端插入到所述绝缘桶(6)的缺口中，所述工作电极(11)的一端插入到所述绝缘桶(6)的桶口中，所述参比锂片(7)位于所述缺口内，所述辅助电极导体(17)贯穿绝缘桶(6)壁并延伸到绝缘桶(6)外部，所述模拟电池电极组位于绝缘桶(6)内并且一面与辅助电极导体(17)位于绝缘桶(6)的一端电接触，其特征在于，该测试装置还包括第一弹性导电件(3)和第二弹性导电件(12)，该第一弹性导电件(3)位于所述参比锂片(7)与所述参比电极导体(2)延伸到所述缺口中的一端之间，该第二弹性导电件(12)位于所述模拟电池电极组的另一面与所述工作电极导体(10)延伸到所述桶口(6)中的一端之间。
2、 根据权利要求l所述的二次电池电化学性能测试装置，其特征在于， 所述模拟电池电极组包括正极片(13)、隔膜(14)和辅助片(16)，隔膜(14) 被压于正极片(13)和辅助片(16)之间，所述正极片(13)与所述第二弹 性导电件(12)电接触，所述辅助片(16)与所述辅助电极导体(17)电接 触。
3、 根据权利要求l所述的二次电池电化学性能测试装置，其特征在于， 所述第一弹性导电件(3)和第二弹性导电件(12)为弹簧。
4、 根据权利要求1所述的二次电池电化学性能测试装置，其特征在于，所述缺口由口径不同的两部分组成，靠近所述绝缘桶(6)外壁的一部分的口径大于靠近绝缘桶(6)内壁的另一部分的口径。
5、 根据权利要求4所述的二次电池电化学性能测试装置，其特征在于， 所述缺口口径不同的两部分的交接面与参比电极(1)之间还设置有密封圈(5) 。
6、 根据权利要求l所述的二次电池电化学性能测试装置，其特征在于， 所述绝缘桶(6)的桶口由口径不同的两部分组成，靠近所述绝缘桶(6)外 壁的一部分的口径大于靠近绝缘桶(6)内部的另一部分的口径。
7、 根据权利要求6所述的二次电池电化学性能测试装置，其特征在于， 所述绝缘桶(6) 口径不同的两部分的交接面与工作电极(11)之间还设置 有密封圈(8)。
8、 根据权利要求1所述的二次电池电化学性能测试装置，其特征在于， 所述绝缘桶(6)的侧壁还有进出气孔和与该进出气孔配合的气孔塞(15)。
9、 根据权利要求l所述的二次电池电化学性能测试装置，其特征在于， 所述工作电极(11)的一端为与所述绝缘桶(6)桶口配合的柱体，另一端 固定在绝缘桶(6)的外壁。
10、 根据权利要求1所述的二次电池电化学性能测试装置，其特征在于， 所述参比电极(1)的一端为与所述缺口配合的柱体，另一端固定在绝缘桶(6) 的外壁。
11、根据权利要求1所述的二次电池电化学性能测试装置，其特征在于，该装置还包括镍片，位于所述第二弹性导电件(12)与所述模拟电池电极组 之间，该镍片的两面分别与模拟电池电极组的一面和第二弹性导电件(12) 的一端电接触。
专利摘要一种二次电池电化学性能测试装置，该测试装置包括绝缘桶、参比电极、参比锂片、工作电极、模拟电池电极组和辅助电极导体，所述绝缘桶壁开有缺口，所述参比电极的一端插入到所述绝缘桶的缺口中，所述工作电极的一端插入到所述绝缘桶的桶口中，所述参比锂片位于所述缺口内，所述辅助电极导体贯穿绝缘桶壁并延伸到绝缘桶外部，所述模拟电池电极组位于绝缘桶内并且一面与辅助电极位于绝缘桶的一端电接触，其特征在于，该测试装置还包括第一弹性导电件和第二弹性导电件，该第一弹性导电件位于参比锂片与参比电极之间，该第二弹性导电件位于模拟电池电极组的另一面与工作电极之间。本装置能提高测试结果的准确度和重现性。
文档编号G01R31/36GK201110889SQ20072017765
公开日2008年9月3日 申请日期2007年9月29日 优先权日2007年9月29日
发明者先雪峰, 刘会权, 哲 吕 申请人:比亚迪股份有限公司