[發明專利]壓力下電極片充放體積原位檢測裝置、控制系統及方法

在審

• 申請號: 201910080042.3
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109682290A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 宋江選;王建玲;張超凡
• 申請（專利權）人: 西安艾瑞澤新能源科技有限公司
• 主分類號: G01B7/00
• 分類號: G01B7/00;G01B7/02;G01B11/00;G01B11/02;H01M10/42
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

壓力下電極片充放體積原位檢測裝置、控制系統及方法，機架內下方設置有電池測試倉,機架的頂部固定執行器,執行器通過連桿連接壓力傳遞盤,壓力傳遞盤的下方設置有彈簧,彈簧與電池測試倉接觸,電池測試倉的下方設有壓力傳感器，機架頂部下方固定有移動組件，移動組件上設置有位移傳感器，壓力傳遞盤的中間設置有貫穿孔，用于位移傳感器穿過壓力傳遞盤與電池測試倉相接觸，移動組件由移動組件驅動器控制；執行器由執行器驅動器控制；最后通過微處理器整體控制待測電池的工作壓力；透過可活動的測試倉負極來測量電池測試倉中電極片的體積變化；本發明具有測量精確，使用方便的優點。

技術領域

本發明涉及電極材料技術領域,特別涉及一種基于壓力條件下的電極片充放體積原位檢測裝置、控制系統及方法。

背景技術

隨著3C領域和電動汽車等的發展，傳統電池逐漸無法滿足人們的需求，大量科研機構對新型電極材料的研發愈加火熱。而以硅基負極材料為代表的一批前景無限的新型電極材料普遍存在著在充放電過程中會產生巨大的體積變化的現象，而這一現象則會導致電極結構崩塌，電池效率下降，以及安全性下降等問題。因此，對電極材料在充放電過程中產生的體積變化進行研究是十分迫切的需求，而現有的能對電極材料體積變化進行表征的手段，如掃描電子顯微鏡等，都存在著難以定量，難以原位監測的問題，這將影響對電極材料體積變化本質原理的探索，減慢新型電極材料的研發過程。

發明內容

為了克服上述現有技術中表征手段的不足，本發明提供了壓力下電極片充放體積原位檢測裝置、控制系統及方法，能夠原位地對電極片充放電過程中產生的體積變化進行監測，并且可以對電極片充放電過程中所處壓力環境進行控制，測量精確，使用方便，彌補了當前測量表征手段的不足。

為了達到上述目的,本發明采用的技術方案為:

壓力下電極片充放體積原位檢測裝置，包括機架1,機架1內下方設置有電池測試倉2,機架1的頂部固定執行器3,執行器3的輸出端通過連桿4連接壓力傳遞盤5，壓力傳遞盤5套設在機架1四周的導向柱10上,壓力傳遞盤5的下方設置有彈簧6,彈簧6的下端與電池測試倉2的頂部接觸,機架1頂部的下方設置有位移傳感器9，位移傳感器9位于電池測試倉2的上方且與電池測試倉2垂直，壓力傳遞盤5的中間設置有貫穿孔，用于位移傳感器9穿過壓力傳遞盤5與電池測試倉2相接觸，所述的電池測試倉2的下方設置有壓力傳感器7。

所述的位移傳感器9采用變阻器式位移傳感器、電容式位移傳感器或光柵式位移傳感器中的一種，分辨率超過100納米。

所述的連桿4采用矩形框架，矩形框架的頂部連接執行器3的輸出端，矩形框架底部連接壓力傳遞盤5。

所述的電池測試倉2包括下部的測試倉正極21，下部的測試倉正極21的上方設置有測試倉負極22，測試倉負極22與測試倉正極21之間設置被測試的工作電池23。

測試倉負極22采用矩形結構，矩形結構的頂部下方設置有凸起24，測試倉正極21采用H型結構，H型結構的頂部與凸起相匹配，測試倉負極22與測試倉正極21之間設置有密封圈25。

所述的機架1頂部的下方固定有移動組件8，位移傳感器9安裝在移動組件8上。

基于上述檢測裝置的控制系統，包括執行器驅動器11、連接微處理器12、測量反饋電路14和移動組件驅動器15；執行器3的信號輸入端連接執行器驅動器11的信號輸出端，執行器驅動器11的控制信號輸入端連接微處理器12的控制信號輸出端；移動組件8的信號連接移動組件驅動器15的信號輸入端，移動組件驅動器15的控制信號輸入端連接微處理器12的控制信號輸出端；壓力傳感器7和位移傳感器9的信號輸出端連接測量反饋電路14的信號輸入端，測量反饋電路14的信號輸出端連接微處理器12的信號輸入端；微處理器12數據信號端雙向連接外部計算機13。