[發(fā)明專利]電池循環(huán)過程原位觀測工裝及其方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911050801.8
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN110967343A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設計）人: 陳英龍;周培俊;丁美超;毛楠楠;姜偉;張俊玉;伍紹中
• 申請（專利權）人: 天津力神電池股份有限公司
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01R31/385;H01M10/058
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 李文洋

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種電池循環(huán)過程原位觀測工裝，包括左夾塊、右夾塊、緊固螺栓以及玻璃上蓋；所述左夾塊和右夾塊的上部用于夾緊電池，玻璃上蓋通過樹脂與所述電池的上部連接，在左夾塊和右夾塊的中部設有用于調(diào)整電池的調(diào)整區(qū)域，所述緊固螺栓與所述左夾塊和右夾塊螺紋連接將二者固定。本發(fā)明解決了斷面處由于負極沒有超出正極，多次充放電后出現(xiàn)的析鋰現(xiàn)象。

技術領域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種電池循環(huán)過程原位觀測工裝及其方法。

背景技術

近年來，隨著鋰離子電池在新能源汽車、儲能系統(tǒng)以及3C類產(chǎn)品中的不斷深入運用，對于鋰離子電池的研究也由已有的外部電性能測試深入到內(nèi)部的嵌鋰過程研究。另外，對于電池循環(huán)壽命的研究也不再局限于外部的電性能測試。

目前已有的對電池充放電進行原位觀測的相關技術，有：原位光力學測量的立式電化學電池裝置(CN 105445347 A)，該裝置可實現(xiàn)電池的原位充放電觀測，但是無法進行循環(huán)過程的光學檢測。因為，進行電池循環(huán)觀測時，存在兩個問題，1、斷面處由于負極沒有完全包敷正極會使得多次充放電后有析鋰現(xiàn)象；2、多次充放電后，觀測斷面處電解液消失，嵌鋰現(xiàn)象無法觀測。而現(xiàn)有的電池循環(huán)過程原位測試有采用原位拉曼監(jiān)控的方式進行的：如一種電池循環(huán)過程中原位拉曼監(jiān)控的裝置(CN 208111618 U)，但是該方法無法對循環(huán)過程電池的形貌進行觀測，無法觀測電池的嵌鋰情況。

另據(jù)檢索，采用高分子聚合物將觀測剖面進行固化的方式來實現(xiàn)鋰離子電池循環(huán)過程原位觀測的方法，尚未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述技術的不足，而提供一種電池循環(huán)過程原位觀測工裝及其方法。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術方案：一種電池循環(huán)過程原位觀測工裝，包括左夾塊、右夾塊、緊固螺栓以及玻璃上蓋；所述左夾塊和右夾塊的上部用于夾緊電池，玻璃上蓋通過樹脂與所述電池的上部連接，在左夾塊和右夾塊的中部設有用于調(diào)整電池的調(diào)整區(qū)域，所述緊固螺栓與所述左夾塊和右夾塊螺紋連接將二者固定。

優(yōu)選地，所述左夾塊和右夾塊的下部分別設有兩個半圓形凹槽，兩個半圓形凹槽之間設有定位柱。

一種鋰離子電池循環(huán)過程原位觀測方法，步驟如下：

(1)將電池夾在左夾塊和右夾塊中間，從左、右夾塊上端面露出部分電池，并且將電池固定后，沿夾具上表面平切電池，使電池上表面平整光滑，作為電池循環(huán)觀測窗口；

(2)按比例混合好的樹脂與固化劑混合溶液，在玻璃上蓋上涂上一層樹脂溶液，靜置一段時間，到溶液變成凝膠態(tài)；

(3)將不再流動的凝膠態(tài)上蓋，居中貼合到電池循環(huán)觀測窗口上，保證電池循環(huán)觀測窗口及電池夾緊工裝上表面完全被凝膠覆蓋，然后在一定的壓力下保持到凝膠態(tài)完全固化，完成觀測樣本制作；

(4)利用本裝置并配合化成充放電設備及高倍率光學顯微鏡來觀測鋰電池循環(huán)過程中負極嵌、脫鋰現(xiàn)象，實現(xiàn)了鋰離子電池充放電循環(huán)過程的可視化。

優(yōu)選地，在步驟(1)中夾具上端面露出的部分電池包含內(nèi)部極組，切削后可見清晰正負極片及隔膜。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中樹脂與固化劑的比例10:1到2:1，依據(jù)固化時間來確定比例。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中溶液的長、寬要求覆蓋電池觀測窗口及夾具上表面，涂液厚度為0.2～0.5mm厚。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中靜置時間由不同樹脂與固化劑混合比例決定，判斷依據(jù)為玻璃傾斜45°角，溶液不流動。

優(yōu)選地，所述步驟(3)中一定的壓力要根據(jù)上表面玻璃厚度來確定，可控制在0.5Kgf～1Kgf之間。