一种透气度仪的恒压装置及透气度仪的制作方法

本发明涉及一种透气度仪的恒压装置及透气度仪，主要用于电池隔膜、动力电池隔膜、无纺布、水刺布、塑料薄膜、多孔材料等样品的透气度测试。

背景技术：

随着社会的发展进步，人们对电动能源的应用形式也提出了清洁化和可持续化的发展需求，对电动能源的利用也日趋迫切和社会化市场化。其中锂离子电池的应用最为广泛和极具代表性。锂离子电池广泛应用在人造卫星、航空航天、军事装备、动力电动汽车、生物医学等高科技领域；锂电池也是火力、水利、风力和太阳能等储能系统，邮电通信的不间断电源；随着微电子技术的发展，小型化的设备也日益增多，锂电池也大量应用在了手机、手表、笔记本电脑、蓝牙、电动工具、家用电器等领域，由于锂电池具有体积小、容量大等特点，使得其具有良好的应用空间和发展前景。

锂电池由正极、负极、电池隔膜、有机电解液、功能器件等组成。其中锂电池隔膜是关键的内层组件之一，隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有非常重要的作用，在此也将重点讨论关于电池隔膜的相关技术。电池隔膜作为聚合物电解质在锂离子电池中既是离子迁移的通道，又起到正负极材料间的隔膜作用。聚合物电解质可分为固体聚合物电解质及凝胶聚合物电解质，作为实用的聚合物电解质隔膜必须满足以下几个必要条件：

1.具有高的离子电导率，以降低电池内阻。

2.锂离子的传递系数基本不变，以消除浓度极化。

3.可以忽略的电子导电性，以保证电极间有效的隔离。

4.隔膜材料有高机械强度和化学、电化学稳定性。

5.低廉的价格，合适的化学组成，保证对环境友好。

电池中常用的隔膜材料一般是用纤维素或编织物、合成树脂制得的多微孔膜。锂离子电池一般采用高强度、薄膜化的聚烯烃系多孔膜，常用的隔膜有聚丙烯(pp)和聚乙烯(pe)微孔隔膜，以及丙烯与乙烯的共聚物、聚乙烯均聚物等。

若保证锂电池的性能指标、使用寿命以及产品稳定性，相应的质量控制手段是必不可少的，日前离子电导率、隔膜厚度、机械强度以及闭孔温度是最为常见的质量控制指标，离子电导率是指标中的重中之重，极其重要，它表征了电池电流容量及输出功率的大小，尤其是在动力电池应用领域中。离子电导率指标通常用隔膜透气度来表征，当前透气度检测仪的现状是：主要依赖进口，并且压差控制不精确，影响测试结果；试样夹持装置的夹持力不均匀且密封性差，导致测试重复性差。

技术实现要素：

针对现有的缺陷，本发明提供一种透气度仪的恒压装置及透气度仪，自动调节试验压力，压差高精度控制，保证测试结果；试样气动夹持，夹持力均匀及密封良好，结果重复性好。

为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种透气度仪的恒压装置，包括流量控制阀和流量调节装置，流量控制阀的进气口与气源相连接，流量调节装置包括流量控制阀旋转轴、带动流量控制阀旋转轴转动的电机以及控制电机工作的控制主板，通过流量控制阀旋转轴的旋转调节流量调节阀出气口的流量。

本发明所述透气度仪的恒压装置，所述控制主板包括cpu、与cpu输入口相连的压力传感器以及与cpu输出口相连的电机驱动电路，电机驱动电路与电机电性连接。

本发明所述透气度仪的恒压装置，所述电机通过联轴器与流量控制阀旋转轴相连。

本发明所述透气度仪的恒压装置，cpu通过串联的电阻和三极管连接至电机驱动电路，cpu首先通过一电阻连接至三极管的基极，三极管的集电极通过另一电阻连接至电机驱动电路，三极管的发射极接地。

本发明还公开了一种透气度仪，包括气源、恒压装置、压力传感器、样品池和流量计，所述样品池包括上测量头和下测量头，上测量头与下测量头之间形成夹持测试样品的空间，并且上测量头或者下测量头连接有驱动上、下测量头相对运动的气缸；气源、恒压装置和压力传感器通过输气管路连接至样品池，并且流量计与样品池相连；恒压装置采用权利要求1所述的恒压装置。

本发明所述透气度仪，样品池还包括上支板、下支板以及将上、下支板连接在一起的竖支板，上支板、下支板和竖支板形成u形空间，上、下测量头位于u形空间内，气缸的活塞杆穿过上支板之后连接上测量头或者穿过下支板后连接下测量头，上测量头位于下测量头的正上方。

本发明所述透气度仪，气缸穿过上支板后连接上测量头，气源、自动恒压装置、压力传感器依次通过输气管路连接至上测量头，下测量头通过输气管路连接流量计和排空口。

本发明所述透气度仪，气缸穿过下支板后连接下测量头，气源、自动恒压装置、压力传感器、流量计依次通过输气管路连接至上测量头，下测量头通过输气管路连接至排空口。

本发明所述透气度仪，气源和恒压装置之间设有稳压阀。

本发明的有益效果：本发明所述恒压装置采用pid自动恒压技术，自动调节试验压力，压差高精度控制，保证测试结果；所述透气度仪气动夹持试样，夹持力均匀及密封良好，结果重复性好。可配置全自动的自动进样装置，只需一次按键，仪器便可自动地完成整个样品的测试过程，使得实验人员无须试验守候，最大限度地提高了人力资源的利用率，提高了实验生产率。

附图说明

图1为恒压装置的结构示意图；

图2为控制主板的电路原理图；

图3为实施例2所述透气度仪的结构示意图；

图4为样品池的结构示意图；

图5为实施例3所述透气度仪的结构示意图；

图中：1、进气口，2、流量控制阀，3、出气口，4、流量控制阀旋转轴，5、联轴器，6、电机，7、控制主板，11、气源，12、稳压阀，13、恒压装置，14、压力传感器，15、气缸，16、样品池，17、流量计，18、排空口，19、气缸活塞杆，20、上测量头，21、下测量头，22、下支板，23、竖支板，24、上支板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种透气度仪的恒压装置，包括流量控制阀2和流量调节装置，流量控制阀2的进气口1与气源相连接，流量调节装置包括流量控制阀旋转轴4、带动流量控制阀旋转轴转动的电机6以及控制电机6工作的控制主板7，通过流量控制阀旋转轴2的旋转调节流量调节阀出气口3的流量。

如图2所示，所述控制主板7包括cpu、与cpu输入口相连的压力传感器以及与cpu输出口相连的电机驱动电路，电机驱动电路与电机电性连接。cpu还连接有电压转换电路，用于将+24v电压转换成3.3v电压为cpu供电。本实施中，cpu通过串联的电阻和三极管连接至电机驱动电路，cpu首先通过一电阻连接至三极管的基极，三极管的集电极通过另一电阻连接至电机驱动电路，三极管的发射极接地。

本实施例中，所述电机6通过联轴器5与流量控制阀旋转轴4相连。

本实施例中，所述cpu可采用单片机或者其他控制器。所述cpu采用pid算法自动恒压，即在cpu内部设定试样两侧的目标压力，并通过压力传感器检测试样两侧的实际压力并传输至cpu，cpu根据实际压力与目标压力的差值利用增量式pid算法计算旋转角度增量，根据旋转角度增量的大小计算电机步进角度脉冲和旋转方向，之后输出电机步进角度脉冲和旋转方向至电机，电机带动流量控制阀旋转轴按指定方向旋转指定角度，重复执行上过程，直至实际压力与目标压力相等，即保持被测试样的压力恒定。pid算法已是常见的自动控制方法，广泛应用于温度、流量、液位等工业自动控制系统中。

实施例2

本实施例公开一种透气度仪，如图3、4所示，包括气源11、恒压装置13、压力传感器14、样品池16和流量计17，所述样品池16包括上测量头20和下测量头21，上测量头20与下测量头21之间形成夹持测试样品的空间，并且上测量头20或者下测量头21连接有驱动上、下测量头相对运动的气缸15；气源11、恒压装置13和压力传感器14通过输气管路连接至样品池16，并且流量计16与样品池16相连；恒压装置13采用实施例1所述的恒压装置。

本实施例中，样品池16还包括上支板24、下支板22以及将上、下支板连接在一起的竖支板23，上支板24、下支板22和竖支板23形成u形空间，上、下测量头位于u形空间内，气缸15的活塞杆49穿过上支板24之后连接上测量头20，上测量头20位于下测量头21的正上方。气源11、恒压装置13、压力传感器14依次通过输气管路连接至上测量头20，下测量头21通过输气管路连接流量计17和排空口18。

为了稳压，气源11和恒压装置13之间设有稳压阀12。

工作时，将测试样品放在样品池16的上测量头20和下测量头21之间，并设置上、下测量头之间的固定压力差，气源向样品池16输气并通过恒压装置13保持样品池的压力差恒定，气缸带动测量头夹紧样品，通过流量计17计算出样品池通过1000ml气体所用的时间，即测试出样品的透气性。

本实施例所述透气度仪采用实施例1所述恒压装置，采用pid自动恒压技术，自动调节试验压力，压差高精度控制，保证测试结果；所述透气度仪气动夹持试样，夹持力均匀及密封良好，结果重复性好。本透气度仪可配置全自动的自动进样装置，只需一次按键，仪器便可自动地完成整个样品的测试过程，使得实验人员无须试验守候，最大限度地提高了人力资源的利用率，提高了实验生产率。

实施例3

如图5所示，本实施例所述透气度仪的气缸15穿过下支板22后连接下测量头21，气源11、稳压阀12、自动恒压装置13、压力传感器14、流量计17依次通过输气管路连接至上测量头20，下测量头21通过输气管路连接至排空口18。其他同实施例2相同，此处不再描述。

以上描述的仅是本发明的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本发明做出的改进和替换，属于本发明的保护范围。