[實用新型]一種三電極體系電化學測試裝置

有效

• 申請號: 201821540983.8
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN208860938U
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 盧文;成方;向富維
• 申請（專利權）人: 昆明云大新能源有限公司
• 主分類號: G01R31/385
• 分類號: G01R31/385;G01R31/00
• 代理公司: 昆明知道專利事務所(特殊普通合伙企業) 53116
• 代理人: 謝喬良;張玉

本實用新型公開一種三電極體系電化學測試裝置，包括依次相互絕緣并密封連接的負極模具、參比模具、正極模具，負極模具設有空腔，參比模具設有環形空腔，正極模具設有盲孔并內置正極柱，正極柱上端延至環形空腔，空腔內設彈性壓板裝置且下端延至環形空腔，正極柱上端依次設正極片、隔膜、負極片并經彈性壓板裝置壓緊固定，環形空腔在正極片、隔膜及負極片之外設有上下層疊并絕緣的上導套及下導套，上、下導套間設有參比電極，負極片通過彈性壓板裝置與負極模具電連接，正極柱與正極片電連接，負極模具、參比模具、正極模具外側分別設有負極極耳、參比極耳、正極極耳，參比極耳與參比電極電連接。

技術領域

本實用新型屬于電化學測試技術領域，具體涉及一種結構簡單、組裝便捷、密封性好、參比電極可適性好且性能穩定，最接近實際電池的結構，借鑒性高的三電極體系電化學測試裝置。

背景技術

鋰離子電池及超級電容器由于具有諸如體積小、能量密度大、功率密度高、對環境無污染等優點，已經越來越廣泛地應用于各類電子產品、能量存儲系統及軌道交通運輸等領域。近年來，隨著人們對鋰離子電池及超級電容器產品性能要求的不斷提高，對于其材料、性能、安全等方面的研究也不斷深入。

鋰離子電池及超級電容器的充放電過程是正、負極同時工作的過程。充放電過程中，正、負極電位的變化對鋰離子電池或超級電容器的性能起到及其重要的作用。采用三電極體系對電池或電容器的正、負極電位與參比電極電位進行對比分析、研究，可以直接得到其電化學反應過程中正、負極電位的變化特性，進而從電池內部反應機理出發，深入、有效地研究正、負極各自的性能特征，在避免電池內部發生副反應的情況下，有針對性地改善電池循環、高低溫充放電、倍率充放電等性能。對電池或電容器的結構設計、極片設計、正負極比例、材料搭配、電解液成分優化等具有非常重要的指導意義。因此，提供性能穩定，結構簡單、操作便捷的三電極測試體系非常重要。

實用新型（專利號ZL 200820210512.0）公開了一種模擬紐扣式鋰離子電池的三電極測試體系，該體系由上模具和下模具構成，內部設有空腔以容置電極、隔膜、電解液等，可以用于測試紐扣式電池在充放電過程中的正、負極性能，測試便捷。但該三電極體系的參比電極只能采用金屬鋰條且其只有尖端部分與電解液接觸，有效面積小，此外，該體系的參比電極置于金屬材質的模具通孔內，可能導致電解液與該金屬接觸并發生副反應，使得參比電極穩定性差，不利于正、負極電位的測試及其性能研究。發明專利（CN 103500859A）公布了一種鋰離子電池用三電極裝置，該裝置包含殼體和上蓋以及設置在殼體內的電芯擋板和螺栓，第一螺栓和第四螺栓連接參比電極金屬柱，作為參比電極接線柱，第二螺栓和第三螺栓連接正負電極金屬柱，分別作為正負電極接線柱，通過極耳將極柱與電芯的極耳和參比電極直接相連，電芯通過螺栓進行固定。該發明具有良好的密封性和接觸性，但該裝置整體由金屬材質制成，參比電極柱制造和組裝方法過程復雜，成本較高，且電芯結構與實際電池的結構差異大，可借鑒性差。此外，傳統的三電極測試體系將參比電極放置在負極片與正極片之間，通常是位于隔膜內，從而隔膜可能需要由特定的材料（如玻璃纖維）構成和/或具有特定的厚度（如至少0.9mm厚），而且參比電極還可能需要呈現為特定的形式（如線狀）和/或可能需要專用工具來完成參比電極的插入，前述這些要求可能會增加這些傳統三電極測試體系的成本。另外，由于傳統的三電極測試體系可能比較昂貴，因此，需要具有重復使用性，那么用于密封的材料可能需要足夠弱，這樣其在后續使用期間才容易被破壞/移除并替換。然而，此類較弱的密封可能會讓空氣進入到三電極測試體系中，從而又會導致其測試變得不可靠和/或無法完成較長的循環測試。

目前的三電極測試體系存在各種各樣的缺陷，如結構復雜、密封性差、結構與實體電池差異大、參比電極可選擇性差（只能用金屬鋰）且性能不穩定，不能真實地反映出電池或電容器的正、負極在充放電過程中的實際性能特征。此外，電解液填充較多或不足，引起電池內部極化作用的變化，以及電解液與三電極測試體系（尤其是上述由金屬材料制成的參比體系）發生副反應等問題，同樣不能實現對電池或電容器的正、負極性能的準確表征。

實用新型內容