CN102608539B - 电池电化学测试方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种电池电化学测试方法，用于锂电池电化学性能的测试，包括以下步骤：锂电池置于容器内并引出电池正、负极；向容器内添加电解液并引出与电解液相接触的参比电极；测试放电时正、负极与参比电极中任意两个间的电压变化。此外，还提供了一种电池电化学测试装置。通过上述电池电化学测试方法及装置，能够找出锂电池放电电压出现先迅速降低后上升现象原因，为找出消除该种现象的方法做准备。
Description
【技术领域】
本发明涉及电池电化学测试领域，特别是涉及一种成品电池电化学测试的电池电化学测试方法及装置。
【背景技术】
锂离子电池是20世纪90年代初出现的新型绿色高能可充电电池，具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应、工作温度范围宽等众多优点。广泛应用于移动电话、笔记本电脑、电子仪表、电动工具、电动自行车、武器装备等电子产品领域。随着锂电池的不断普及，对于其电化学性能问题的研究越来越多。
在研究锂电池电化学性能过程中，发现锂电池在放电电流足够大时，放电电压会出现先迅速降低后上升的现象，若放电电压降低至锂电池截止电压以下，锂电池停止工作，造成负载无法正常启动。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种能够找出锂电池放电电压会出现先迅速降低后上升现象原因的电池电化学测试方法。
一种电池电化学测试方法，用于锂电池电化学性能的测试，包括以下步骤：
锂电池置于容器内并引出电池正、负极；
向容器内添加电解液并引出与电解液相接触的参比电极；
测试放电过程中正、负极与比较电极间的电压变化。
在优选的实施例中，所述测试放电过程中正、负极与参比电极间的电压变化的步骤包括：
测试电压锂电池随放电电流的变化情况。
此外，还提供了一种电池电化学测试装置。
一种电池电化学测试装置，用于锂电池电化学性能的测试，包括：
参比电极组件；
容器，具有贯通的容腔和与所述容腔相通的通道，所述容腔用于收容待检测锂电池，所述通道用于设置所述参比电极组件、添加并容纳电解液；以及
正电极组件和负电极组件，设置于所述容腔的两端，用于密封所述容腔并引出待检测锂电池的正、负极。
在优选的实施例中，还包括电池外套，所述电池外套用于套设待测锂电池并安装于所述容腔；所述电池外套的外径小于所述容腔的内径并大于待检测锂电池的外径；所述电池外套开设有通孔，所述通孔用于与所述通道相通，所述通孔的内径等于所述通道的内径。
在优选的实施例中，所述参比电极组件包括参比电极柱、电解柱和参比电极固定块，所述参比电极柱和电解柱均为包括帽部和杆部的T型，所述参比电极固定块的中部开设沉台孔，所述沉台孔包括平台部，所述参比电极柱安装于所述沉台孔，所述参比电极柱的杆部延伸于所述沉台孔之外，帽部承载于所述平台部；所述电解柱的帽部顶面与所述参比电极柱的帽部顶面紧贴，杆部向所述通道延伸。
在优选的实施例中，所述通道的入口为通道沉台，所述通道沉台用于承载所述电解柱，所述电解柱的帽部与所述通道沉台之间使用通道密封圈进行密封。
在优选的实施例中，所述通道沉台还用于安装电解柱绝缘环，所述电解柱绝缘环套设于所述电解柱的帽部沿周，用于绝缘所述电解柱与所述容器。
在优选的实施例中，所述正电极组件包括正电极柱、正电极固定块和正电极压紧条，所述正电极柱为包括帽部和杆部的T型，所述正电极固定块的中部开设阶梯孔，所述阶梯孔包括台阶部，所述正电极柱安装于所述阶梯孔，所述正电极柱的杆部延伸于所述阶梯孔之外，帽部承载于所述台阶部；所述正电极压紧条安装于所述正电极柱的帽部顶面。
在优选的实施例中，所述负电极组件包括负电极柱、负电极固定块和负电极压紧条，所述负电极柱与所述正电极组件中的正电极柱的结构相同，负电极固定块与正电极组件中的正电极固定块的结构相同，所述负电极压紧条与正电极组件中的正电极压紧条的结构相同。
在优选的实施例中，所述容腔的两端设有容腔沉台，两端的容腔沉台用于承载正电极柱、负电极柱和安装电极绝缘环，正电极柱和负电极柱的帽部与两端的容腔沉台之间使用容腔密封圈进行密封，电极绝缘环套设于正电极柱和负电极柱的帽部沿周，用于使正电极柱与容器之间、负电极柱和容器之间保持绝缘。
上述电池电化学测试方法及装置，在锂电池放电过程中，首先检测锂电池正负电极之间的电压随放电电流的变化情况，然后检测参比电极同正电极之间、参比电极同负电极之间电压的变化情况，将以上电压变化情况进行比较，能够找出锂电池放电电压出现先迅速降低后上升现象的问题是处于锂电池的正极还是负极，为找出消除该种现象的方法做准备。
【附图说明】
图1为较佳实施例的电池电化学测试方法的流程图；
图2为较佳实施例的电池电化学测试装置的剖面图；
图3为图2中参比电极固定块的剖面图；
图4为图2中容器的剖面图；
图5为型号为18650-1Ah高功率锂电池正负极间的倍率放电曲线；
图6为型号为18650-1Ah高功率锂电池正极与参比电极间的倍率放电曲线；
图7为型号为18650-1Ah高功率锂电池负极与参比电极间的倍率放电曲线。
【具体实施方式】
为了找出锂电池在放电电流足够大时，放电电压出现先迅速降低后上升的现象的原因，提供了一种能够电池电化学测试方法及装置。
如图1所示，较佳实施例的电池电化学测试方法，包括以下步骤：
步骤S110，锂电池置于容器内并引出电池正、负极。将锂电池置入容器中，通过压紧锂电池的两极进行固定，将两个电极通过良导体引出容器以外，以便于进行测试。
步骤S120，向容器内添加电解液并引出与电解液相接触的参比电极。向容器内添加电解液并设置参比电极，参比电极的一端伸入电解液中，另一端引出容器以外。该参比电极具有恒定的电压，用于作为衡量待检测电极的参考电极。密封容器，使锂电池和电解液处于密封的空间中。
步骤S130，测试放电时正、负极与参比电极中任意两个间的电压变化。通过引出的良导体将锂电池接入负载，通过仪器测试正极与负极之间、正极与参比电极之间、负极与参比电极之间的电压随时间的变化情况，并进行记录。根据测试结果进行比较发现，当正极与负极之间的电压出现先下降后升高的现象时，正极与参比电极之间或者负极与参比电极之间定有一组会出现电压线下降后升高的现象。
在本实施例中，步骤S130包括测试电压随锂电池放电电流的变化情况。通常情况下，在放电电流达到一定程度时，正、负极之间的电压才会出现先下降后升高的现象。测试时，首先找出正、负极之间的电压才会出现先下降后升高的现象对应的放电电流，然后再针对该电流测试正极与参比电极之间或者负极与参比电极之间电压变化情况。
上述电池电化学测试方法，在锂电池放电过程中，首先检测正负电极之间的电压随放电电流的变化情况，然后检测参比电极同正电极之间、参比电极同负电极之间电压的变化情况，将以上电压变化情况进行比较，能够找出锂电池放电电压出现先迅速降低后上升现象的问题是处于锂电池的正极还是负极。
如图2、图3和图4所示，较佳实施例的电池电化学测试装置，包括容器110、参比电极组件120、正电极组件130和负电极组件140。容器110具有贯通的容腔112和与所述容腔112相通的通道114，容腔112用于收容待检测锂电池，通道114用于设置参比电极组件120、添加并容纳电解液。正电极组件130和负电极组件140设置于容腔112的两端，用于密封容腔112并引出待检测锂电池的正极和负极。参比电极组件120、正电极组件130和负电极组件140通常使用螺栓固定于容器110上。使用该装置时，将锂电池装入容腔112内，容腔112的两端使用正电极组件130和负电极组件140进行封装，并使正电极组件130和负电极组件140分别与锂电池的正极和负极保持良接触，以引出锂电池的正负极，便于接线。拆下参比电极组件120，向通道添加入适量电解液，将参比电极组件120重新安装于通道114的入口处并保持密封。添加电解液的量须漫过参比电极组件120的一端，以保证电解反应的发生，为参比电极组件120提供稳定的电势。
上述电池电化学测试装置，在锂电池放电过程中，首先检测正电极组件130和负电极组件140之间的电压随放电电流的变化情况，然后检测参比电极组件120同正电极组件130之间、参比电极组件120同负电极组件140之间电压随放电电流的变化情况，将以上电压变化情况进行比较，能够找出锂电池放电电压出现先迅速降低后上升现象的问题是处于锂电池的正极还是负极，为找出消除该种现象的方法做准备。
在本实施例中，电池电化学测试装置还包括电池外套150。电池外套150用于套设待测锂电池并安装于容腔112。电池外套150的外径小于容腔112的内径并大于待检测锂电池的外径。具体在测试过程中，由于锂电池的规格不同，外径不同，因此需要内径不同的电池外套与锂电池的规格对应。若锂电池的外径略小于容腔112的内径时，则便无需使用电池外套。电池外套150开设有通孔，通孔用于与通道114相通，通孔的内径等于通道114的内径。
在本实施例中，参比电极组件包括参比电极柱122、电解柱124和参比电极固定块126。参比电极122、电解柱124和参比电极固定块126分别采用黄铜、银和电木为材料。参比电极柱122和电解柱124为T型，包括帽部和杆部。参比电极固定块126的中部开设沉台孔1261，所述沉台孔包括平台部1263。参比电极柱122安装于沉台孔1261。参比电极柱122的杆部延伸于所述沉台孔之外，帽部承载于平台部1263。电解柱124的帽部顶面与参比电极柱122的帽部顶面紧贴，杆部向通道114延伸。
在本实施例中，通道114的入口为沉台1141。沉台1141用于承载电解柱124。电解柱124的帽部与沉台1141之间使用通道密封圈160进行密封，以使电解液处于封闭的空间内，避免与外界空气接触。
在本实施例中，沉台1141还用于安装电解柱绝缘环170。电解柱绝缘环170套设于所述电解柱124的帽部沿周，用于绝缘电解柱124与容器110。
在本实施例中，正电极组件130包括正电极柱132、正电极固定块134和正电极压紧条。正电极柱132为T型，包括帽部和杆部。正电极固定块134的中部开设阶梯孔，阶梯孔包括台阶部，正电极柱132安装于阶梯孔，正电极柱132的杆部延伸于阶梯孔之外，帽部承载于台阶部。正电极压紧条136采用黄铜制成，通常使用螺栓安装于正电极柱132的帽部顶面，以便锂电池装入容腔112时，正电极压紧条136与锂电池电极良好接触。
在本实施例中，负电极组件140包括负电极柱142、负电极固定块144和负电极压紧条146。负电极柱142与正电极组件130中的正电极柱132的结构相同，负电极固定块144与正电极组件130中的正电极固定块134的结构相同，负电极压紧条146与正电极组件130中的正电极压紧条136的结构相同。
在本实施例中，容腔112的两端设有容腔沉台1121。两端的容腔沉台1121用于承载正电极柱132、负电极柱142和安装电极绝缘环180。正电极柱132和负电极柱142的帽部与容腔112两端的容腔沉台1121之间使用容腔密封圈190进行密封。电极绝缘环180套设于正电极柱132和负电极柱142的帽部沿周，用于使正电极柱132与容器110之间、负电极柱142和容器110之间保持绝缘。
以下结合型号为18650-1Ah高功率锂电池进行阐述。
如图4所示，为放电电流分别为10A、20A、30A和40A时的锂电池正负极间的倍率放电曲线。由该曲线可知，在放电电流为40A时，电压有先迅速降低再升高的现象。
为了分析这种现象的原因，采用本发明所述的电池电化学测试装置进行测试。将待测锂电池置入装置容腔，装置组装就绪后，在正电极组件与负电极组件之间接入负载，分别测试锂电池放电电流分别为10A、20A、30A和40A时，正电极组件与参比电极组件之间、负电极组件与参比电极组件之间的电压变化情况。
如图5所示，为放电电流分别为10A、20A、30A和40A时的锂电池参比电极与正极间的倍率放电曲线。由曲线可知，在放电电流为40A时，电压有先迅速降低再升高的现象。
如图6所示，为放电电流分别为10A、20A、30A和40A时的锂电池参比电极与负极间的倍率放电曲线。由曲线可知，在放电电流为40A时，电压无先迅速降低再升高的现象。
有上述实验结果可知，放电电流为40A时电压先下降后升高是由锂电池正极引起的。得出改结论后，便可以针对锂电池的正极进行改善。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种电池电化学测试装置，用于锂电池电化学性能的测试，其特征在于，包括：
参比电极组件；
容器，具有贯通的容腔和与所述容腔相通的通道，所述容腔用于收容待检测锂电池，所述通道用于设置所述参比电极组件、添加并容纳电解液；以及
正电极组件和负电极组件，设置于所述容腔的两端，用于密封所述容腔并引出待检测锂电池的正、负极；
所述正电极组件包括正电极柱、正电极固定块和正电极压紧条，所述正电极柱为包括帽部和杆部的T型，所述正电极固定块的中部开设阶梯孔，所述阶梯孔包括台阶部，所述正电极柱安装于所述阶梯孔，所述正电极柱的杆部延伸于所述阶梯孔之外，帽部承载于所述台阶部；所述正电极压紧条安装于所述正电极柱的帽部顶面，所述正电极压紧条采用黄铜制成，通常使用螺栓安装于所述正电极柱的帽部顶面；
所述负电极组件包括负电极柱、负电极固定块和负电极压紧条，所述负电极柱与所述正电极组件中的正电极柱的结构相同，负电极固定块与正电极组件中的正电极固定块的结构相同，所述负电极压紧条与正电极组件中的正电极压紧条的结构相同；
所述容腔的两端设有容腔沉台，两端的容腔沉台用于承载正电极柱、负电极柱和安装电极绝缘环，正电极柱和负电极柱的帽部与两端的容腔沉台之间使用容腔密封圈进行密封，电极绝缘环套设于正电极柱和负电极柱的帽部沿周，用于使正电极柱与容器之间、负电极柱和容器之间保持绝缘。
2.根据权利要求1所述的电池电化学测试装置，其特征在于，还包括电池外套，所述电池外套用于套设待测锂电池并安装于所述容腔；所述电池外套的外径小于所述容腔的内径并大于待检测锂电池的外径；所述电池外套开设有通孔，所述通孔用于与所述通道相通，所述通孔的内径等于所述通道的内径。
3.根据权利要求1或2所述的电池电化学测试装置，其特征在于，所述参比电极组件包括参比电极柱、电解柱和参比电极固定块，所述参比电极柱和电解柱均为包括帽部和杆部的T型，所述参比电极固定块的中部开设沉台孔，所述沉台孔包括平台部，所述参比电极柱安装于所述沉台孔，所述参比电极柱的杆部延伸于所述沉台孔之外，帽部承载于所述平台部；所述电解柱的帽部顶面与所述参比电极柱的帽部顶面紧贴，杆部向所述通道延伸。
4.根据权利要求3所述的电池电化学测试装置，其特征在于，所述通道的入口为通道沉台，所述通道沉台用于承载所述电解柱，所述电解柱的帽部与所述通道沉台之间使用通道密封圈进行密封。
5.根据权利要求4所述的电池电化学测试装置，其特征在于，所述通道沉台还用于安装电解柱绝缘环，所述电解柱绝缘环套设于所述电解柱的帽部沿周，用于绝缘所述电解柱与所述容器。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: HUIZHOU HIGHPOWER TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: SHUPENG TECHNOLOGY (SHENZHEN) CO., LTD. Effective date: 20140819 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 518111 SHENZHEN, GUANGDONG PROVINCE TO: 516057 HUIZHOU, GUANGDONG PROVINCE |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20140819 Address after: 516057 Guangdong District of Huicheng city in Huizhou Province town Ma Lake Industrial Development Zone Patentee after: HIGHPOWER TECHNOLOGY (HUIZHOU) Co.,Ltd. Address before: 518111 Guangdong city of Shenzhen province Baoan District Guanlan Street Fumin community people's road Chaoshun industrial area A building Patentee before: SPRINGPOWER TECHNOLOGY (SHENZHEN) Co.,Ltd. |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Battery electrochemical testing method and device Effective date of registration: 20200218 Granted publication date: 20140514 Pledgee: China Co. truction Bank Corp Huizhou branch Pledgor: HIGHPOWER TECHNOLOGY (HUIZHOU) Co.,Ltd. Registration number: Y2020980000274 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230613 Granted publication date: 20140514 Pledgee: China Co. truction Bank Corp Huizhou branch Pledgor: HIGHPOWER TECHNOLOGY (HUIZHOU) Co.,Ltd. Registration number: Y2020980000274 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |