專利名稱：用于電池電化學(xué)測量的電解池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電化學(xué)測量裝置，尤其是用于電池電化學(xué)測量、可測量 電池各組件性能的電解池。
背景技術(shù)：
相對于鉛酸電池、鎳氫電池和鎳鎘電池等傳統(tǒng)的二次電池，鋰離子電池 具有不可比擬的優(yōu)越性能和外形加工多樣性，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆
記本電腦、PDA、攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、移動DVD、 MP3和MP4等移動電子 終端設(shè)備中，同時鋰離子電池也被用作電動工具和電動自行車的動力電源。 作為新一代綠色環(huán)保動力電源，鋰離子電池發(fā)展迅猛，已成為國際電化學(xué)研 究的熱點領(lǐng)域之一。
市場需求的多樣性對鋰離子電池的電化學(xué)性能、安全、造型和體積等方 面的特性提出了越來越高的要求，研發(fā)人員為滿足使用需要而對鋰離子電池 進(jìn)行著不斷深入的研究。電極材料、正負(fù)電極和電解液是鋰離子電池的重要 組成部分，它們各自的性能以及相互之間的適配性直接決定著電池的循環(huán)壽 命、安全性能、倍率放電特性、放電的平臺時間和正負(fù)極的容量發(fā)揮等性能 指標(biāo)。因此，在研發(fā)過程中如能測試電極材料、正負(fù)電極和電解液各自的性 能，將對電池研發(fā)工作提供有益的方向指導(dǎo)。
現(xiàn)有技術(shù)中通用的二次電池測試方法是將預(yù)選的正極片、負(fù)極片、隔膜 組裝成電池，注入電解液，進(jìn)行各項性能的測試。這種方法可以直接得到試 驗電池整體性能的參考數(shù)據(jù)，試驗結(jié)果可以作為試驗電池性能的整體判斷依 據(jù)。但是，這種方法存在明顯的不足之處 一、需要花費(fèi)大量的人力、物力； 二、整個試驗過程時間長，費(fèi)時較多；三是測試的結(jié)果只能反映試驗電池總 體的情況，不能反映電池中的具體組件(如電極材料、極片、隔膜或電解液) 的情況，不利于材料選型，也不利于判別對整體電池性能起決定性作用的因 素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于電池電化學(xué)測量、可測量電 池各組件性能的電解池。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于電池電化學(xué)測量的電解池， 包括至少一端開口的絕緣筒體和兩個電極;兩個電極與筒體的內(nèi)壁密封配合， 兩個電極中的至少一個可從筒體的開口端插入。本發(fā)明電解池的筒體可兩端 開口，這種情況下兩個電極可分別從筒體的兩開口端插入；電解池也可以一 端開口、另一端封閉，這種情況下兩個電極中的一個可從筒體的開口端插入、 另一個電極可以設(shè)置于筒體的封閉端。工作時，依次將涂布有電極材料的正負(fù) 極片中的一個、浸有電解液的隔膜、正負(fù)極片中的另一個(這個極片也可以 采用鋰金屬片)置于位于筒體內(nèi)的兩個電極之間，也可以在兩個電極之間填 充適量的電解液，兩個電極分別與正負(fù)極片接觸并將正負(fù)極片、隔膜壓緊， 筒體、兩個電極、正負(fù)極片和浸有電解液的隔膜組成一個密閉的電池體系。 在電極材料、正負(fù)極片、電解液、隔膜各組件中，當(dāng)需要測量其中之一的性 能特性時，其它組件選取標(biāo)準(zhǔn)樣本或性能特性已知的樣本，與待測組件一起 裝配在本發(fā)明電解池中組成電池體系，通過測試該電池體系的相關(guān)性能來反 應(yīng)待測要素的性能特性，可以為電極材料、正負(fù)極片、電解液、隔膜的選型 提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)；也可以用于涂布有電極材料的正負(fù)極片與電解液的適配性的 研究；對于已定型電池，還可以運(yùn)用本發(fā)明電解池來判斷電極材料、正負(fù)極 片、電解液、隔膜各要素中對整體電池性能起決定性作用的因素。本發(fā)明電 解池也可以用于其它的電解體系的電化學(xué)測量。
作為本發(fā)明的改進(jìn)，設(shè)置參比電極；在兩個電極之間的適當(dāng)位置處，筒
體的內(nèi)壁上設(shè)有供參比電極插入其中的通孔，插入通孔后的參比電極與通孔 的孔壁形成密封配合。參比電極在測試條件下具有的穩(wěn)定電極電勢。工作時， 正負(fù)極片、位于正負(fù)極片之間的隔膜被兩個電極壓緊在筒體內(nèi)，正負(fù)極片和 隔膜的位置與通孔相對應(yīng)，兩個電極之間填充有電解液，參比電極插入通孔 與電解液接觸，參比電極和筒體、兩個電極、正負(fù)極片、隔膜、電解液一起 組成一個密閉的三電極電池體系。測量可在兩個電極之間進(jìn)行，也可在兩個 電極之一和參比電極之間進(jìn)行。
參比電極可以是一個獨(dú)立部件，其一端插入通孔與電解液接觸、另一端 在測量時可與外部測試儀器電連接。作為優(yōu)選，參比電極也可以是包括參比 電極柱和參比電極片的組合部件，參比電極片上涂布有在測試條件下具有穩(wěn) 定電極電勢的電極材料，參比電極柱為不銹鋼、銅等導(dǎo)電材質(zhì)；工作時，參 比電極片與電解液接觸，參比電極柱的一端插入通孔與參比電極片接觸、另 一端與外部測試儀器電連接。
作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，筒體的內(nèi)孔為臺階孔，臺階位于通孔位置 處。這種情況下，筒體的內(nèi)孔沿臺階分為粗、細(xì)兩段，粗、細(xì)兩段筒體的內(nèi) 孔橫截面積大小不同，工作時正負(fù)極片的面積選取為不大于細(xì)段筒體的橫截 面積，選取隔膜的面積使之大于細(xì)段筒體的橫截面積、小于等于粗段筒體的 橫截面積，這樣的隔膜可以更好地在正、負(fù)極片之間以及兩個電極之間起到 絕緣作用，防止正、負(fù)極片之間以及兩個電極之間發(fā)生短路。
兩個電極中至少一個的結(jié)構(gòu)為電極包括可與筒體的內(nèi)壁形成密封配合 的柱塞。柱塞可采用不和電解液發(fā)生化學(xué)作用的聚合物材料等塑性材料，有 利于電極與筒體的內(nèi)壁形成密封配合。
優(yōu)選的柱塞的外周面設(shè)有兩個或兩個以上環(huán)型槽，這樣的結(jié)構(gòu)更有利于 與筒體的內(nèi)壁形成密封配合。
本發(fā)明的有益效果是不必制作試驗電池，借助本發(fā)明電解池就可以定 量地對電極材料、電極片、電解液和隔膜的性能分別進(jìn)行單獨(dú)測量，也可以 測量電極片與電解液之間的適配性，還可以對電極材料、正負(fù)極片、電解液 和隔膜的整體配合情況進(jìn)行測量；既能測量電池的整體性能，也能夠通過測 量判斷電極材料、正負(fù)極片、電解液、隔膜各要素中對整體電池性能起決定 性作用的因素。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，省時省力，節(jié)省資源，實用性 強(qiáng)，重復(fù)性好；非常有利于在電池設(shè)計的初期對電極材料、正負(fù)極片、電解 液、隔膜進(jìn)行篩選，輔助電池設(shè)計；可以為電池設(shè)計提供方向性的指導(dǎo)，同 時有助于對電池進(jìn)行有針對性的優(yōu)化。


下面通過具體實施方式
并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明 圖1是本發(fā)明具體實施方式
一的剖視示意圖； 圖2是本發(fā)明具體實施方式
二的剖視示意圖；
具體實施例方式
具體實施方式
一
圖1示出了本發(fā)明用于電池電化學(xué)測量的電解池的第一種實施方式。 如圖1所示，該電解池包括筒體l、第一電極2、第二電極3、參比電極 片(圖l中未示出)、參比電極柱6，第一電極2的外層為第一柱塞4，第二 電極3的外層為第二柱塞5，筒體1的徑向橫截面為圓環(huán)形，第一柱塞4、第 二柱塞5、參比電極柱6的徑向截面都為圓形。筒體1兩端開孔，筒體1的 內(nèi)孔為臺階孔，該臺階孔上半段較細(xì)、下半段較粗，在臺階孔的臺階面處筒
體1上設(shè)有通孔7;第一電極2、第二電極3可分別從筒體1的上下兩端口插 入，第一柱塞4和第二柱塞5的外徑與筒體1內(nèi)孔相應(yīng)孔段的孔徑相適配， 使得第一電極2、第二電極3插入筒體1之后第一柱塞4和第二柱塞5分別 與筒體1內(nèi)孔相應(yīng)孔段的孔壁形成密封配合；第一柱塞4和第二柱塞5的外 周面分別開設(shè)有4條環(huán)行的凹槽8;參比電極柱6可插入通孔7中，插入通 孔7后的參比電極柱6與通孔7的孔壁形成密封配合。第一柱塞4、第二柱 塞5和筒體1的材質(zhì)為聚四氟乙烯，第一電極2、第二電極3和參比電極柱6 的材質(zhì)為不銹鋼或銅。
該電解池可以選用面積等于筒體1較細(xì)的上半段內(nèi)孔截面積的正、負(fù)極 片，隔膜的面積等于筒體1較粗的下半段內(nèi)孔截面積，選擇第一電極2和第 二電極3中的一個為正極、另一個為負(fù)極。工作時，涂布有電極材料的正負(fù) 極片中的一個、浸有電解液的隔膜、正負(fù)極片中的另一個依次排布，位于第 一電極2和第二電極3之間，使正負(fù)極片與第一電極2和第二電極3的正負(fù) 極性相對應(yīng)，使第一電極2和第二電極3將正負(fù)極片和隔膜壓緊；在通孔7 的位置處，第一電極2和第二電極3之間填充適量的電解液9;參比電極片 放入通孔7的底部(通孔7的朝向筒體1內(nèi)腔的一端)，與電解液接觸，但不 直接和正負(fù)極相接觸;參比電極柱6插入通孔7且插入端與參比電極片接觸； 可以在第一電極2和第二電極3將正負(fù)極片和隔膜壓緊之前將參比電極柱6 插入通孔7中，也可以在第一電極2和第二電極3將正負(fù)極片和隔膜壓緊之 后將參比電極柱6插入通孔7中。這樣，筒體l、第一電極2、第二電極3、 第一柱塞4、第二柱塞5、參比電極片、參比電極柱6、電解液9、正負(fù)極片 和隔膜組成一個密閉的三電極電池體系，第一電極2、第二電極3、參比電極 片結(jié)合參比電極柱6為該電池體系的三個電極。第一柱塞4和第二柱塞5的 外周面開設(shè)凹槽8是為了進(jìn)一步保證電池體系的密閉性，在第一柱塞4和第 二柱塞5分別隨著第一電極2、第二電極3插入筒體1的過程中，極微量的 氣態(tài)或液態(tài)電解液9有可能在第一柱塞4和第二柱塞5 二者與筒體1的內(nèi)壁 之間發(fā)生輕微泄漏，泄漏出的電解液9首先充盈第一級的凹，曹8，即4條凹 槽8中最先進(jìn)入筒體1的一條；在第一柱塞4和第二柱塞5分別隨著第一電 極2、第二電極3插入筒體1的深度不斷增加的過程中，更微量的電解液9 再從第一級凹槽8泄漏進(jìn)入第二級凹槽8，直至第四級凹槽8，即4條凹槽8 中最后進(jìn)入筒體l的一條；在4條凹槽8中，槽內(nèi)壓力逐級降低(但壓力都
高于外部氣壓)，相當(dāng)于從外到內(nèi)進(jìn)行了四級逐級加壓密封，密封效果良好。
測量可在第一電極2、第二電極3之間進(jìn)行，也可在第一電極2、第二 電極3二者之一和參比電極之間進(jìn)行。在電極材料、正負(fù)極片、電解液、隔 膜各組件中，當(dāng)需要測量其中之一的性能特性時，其它組件選取標(biāo)準(zhǔn)樣本或 性能特性已知的樣本，與待測要素一起裝配在圖1所示電解池中組成三電極 電池體系，通過測試該電池體系的相關(guān)性能來反應(yīng)待測組件的性能特性，可 以為電極材料、正負(fù)極片、電解液、隔膜的選型提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)；也可以用于 進(jìn)行涂布有電極材料的正負(fù)極片與電解液的適配性的研究;對于已定型電池， 還可以運(yùn)用本發(fā)明電解池來判斷電極材料、正負(fù)極片、電解液、隔膜各要素 中對整體電池性能起決定性作用的因素。
具體實施方式
二
圖2示出了本發(fā)明用于電池電化學(xué)測量的電解池的第二種實施方式。 該電解池的結(jié)構(gòu)如圖2所示。對比圖l，該電解池與具體實施方式
一 的不同在于筒體l上端開口，下端封閉；筒體l上的內(nèi)孔為直孔；第二電 極3固定于筒體1的底部，未配設(shè)第二柱塞5。
工作時，可選用面積等于筒體1內(nèi)孔橫截面積的正負(fù)極片和隔膜。先將 正負(fù)極片和位于正負(fù)極片之間的浸有電解液的隔膜置于第二電極3上，再將 第一電極2從筒體1的開口端插入，使正負(fù)極片與第一電極2和第二電極3 的正負(fù)極性相對應(yīng)，使第一電極2和第二電極3將正負(fù)極片和隔膜壓緊；在 通孔7的位置處，第一電極2和第二電極3之間填充適量的電解液9，參比 電極放入通孔7的底部(通孔7的朝向筒體1內(nèi)腔的一端)，與電解液9接觸， 但不直接和正負(fù)極片相接觸；參比電極柱6插入通孔7且插入端與參比電極 片接觸。這樣，筒體l、第一電極2、第二電極3、第一柱塞4、第二柱塞5、 參比電極片、參比電極柱6、電解液9、正負(fù)極片和隔膜組成一個密閉的三電 極電池體系，第一電極2、第二電極3、參比電極片結(jié)合參比電極柱6為三個 電極。象具體實施方式
一一樣，第一柱塞4的外周面也開設(shè)有4條環(huán)行的凹
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明， 不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的
普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推 演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種用于電池電化學(xué)測量的電解池，其特征在于包括至少一端開口的絕緣筒體和兩個電極；兩個所述電極可與所述筒體的內(nèi)壁密封配合，兩個所述電極中的至少一個可從所述筒體的開口端插入。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電池電化學(xué)測量的電解池，其特征在于: 包括參比電極；在兩個所述電極之間的適當(dāng)位置處，所述筒體的內(nèi)壁上設(shè)有 供所述參比電極插入其中的通孔，插入所述通孔后的所述參比電極與所述通 孔的孔壁形成密封配合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于電池電化學(xué)測量的電解池，其特征在于: 所述參比電極包括參比電極柱和參比電極片。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的用于電池電化學(xué)測量的電解池，其特 征在于所述筒體的內(nèi)孔為臺階孔，所述臺階孔的臺階面位于所述通孔位置 處。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于電池電化學(xué)測量的電解池，其特征在于 兩個所述電極中至少一個的結(jié)構(gòu)為所述電極的外層為可與所述筒體的內(nèi)壁 形成密封配合的柱塞。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于電池電化學(xué)測量的電解池，其特征在于 所述柱塞的外周面設(shè)有兩個或兩個以上環(huán)型槽。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于電池電化學(xué)測量的電解池，包括至少一端開口的絕緣筒體和兩個電極；兩個電極與筒體的內(nèi)壁密封配合，兩個電極中的一個可從筒體的開口端插入。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，省時省力，節(jié)省資源，實用性強(qiáng)；非常有利于在電池設(shè)計的初期對電極材料、正負(fù)極片、電解液、隔膜進(jìn)行篩選，輔助電池設(shè)計；可以為電池設(shè)計提供方向性的指導(dǎo)，同時有助于對電池進(jìn)行有針對性的優(yōu)化。
文檔編號G01R31/36GK101377539SQ20071007674
公開日2009年3月4日 申請日期2007年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月29日
發(fā)明者張亞利, 輝 陳 申請人:深圳市比克電池有限公司