CN114280495A - 一种测试单个固体氧化物电池的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测试单个固体氧化物电池的装置，包括测试平台、两夹具组件、两滑动组件、以及两恒力器，其中两夹具组件分别设置于待测的固体电池的两侧，每一夹具组件包括导管和集流体，其中导管的一端与集流体连接，且集流体抵持固体电池对应侧的电极；每一滑动组件设置于一导管远离固体电池的一端，每一滑动组件包括导轨和设置于导轨上的滑块，其中导轨沿着对应的导管的轴心线方向设置于测试平台上，滑块与对应的导管连接；每一恒力器与一滑块连接，以驱动该滑块滑动使对应的集流体以设定压力值抵紧对应侧的电极。本发明结构简单，成本低，能避免夹具组件与电池界面处及电池内部的应力集中现象，且有效的释放电池因热胀冷缩产生的热应力。

Description

一种测试单个固体氧化物电池的装置

技术领域

本发明涉及电池测试技术领域，尤其涉及一种测试单个固体氧化物电池的装置。

背景技术

固体氧化物燃料电池是一种工作在400℃至900℃的电化学器件，一般由多孔的阳电极、致密的电解质和多孔的阴电极构成，固体氧化物燃料电池在工作时其电极两端需要装配相适应的多孔集流体，集流体将电池所产生的电能聚集在一起后再通过集流体上的引线引导出去后使用；故此在固体氧化物燃料电池技术的研究过程中，通常需要对单个的电池进行性能测试，以评估电极材料、电解质材料或者电池整体的性能以及稳定性。

在过往研究过程中对单个电池性格能测试方式主要有以下两种：第一种是直接通过使用银胶将引线和集流体烧结在电极表面，不通过外部设备让集流体与电池电机接触；这种方式可以有效的减少集流体与电极之间的机械接触，从而减少集流体与电极之间的应力存在，对电池本身的强度要求低；但是这种方式进行测试时会造成集流体材料迅速消耗，一般情况下集流体均是一次性使用，而且银胶容易堵塞电极表面的气孔，影响电池本身性能的测试。第二种则是直接通过固定夹具来使集流体与电极之间机械接触，这种方式中的集流体由于是与夹具固定连接的，故此可以根据测试需求对集流体进行间断性的反复使用，以此提高集流体的使用效率，但是这种方式中的集流体是通过固定夹具抵紧接触在电极上的，故此很难确保集流体与电极之间因抵紧接触所产生的挤压应力不出现应力集中的现象，而且无法调节集流体与电极之间抵紧接触时所产生的挤压应力大小，极易因为挤压应力过大导致电池损坏，同时电池在测试时其所处的温度较高，容易因为热胀冷缩导致电池的电极与集流体接触的地方产生较大的热应力，而该方式又无法对热应力进行有效释放，故此存在因为热应力导致电池损坏的问题。

综上所述，现阶段对固体氧化物燃料电池的测试方法中存在以下五点问题：

1、无法可控且易于操作的实现夹具与电极精准对齐。夹具如果没有与电极精准对齐，就会容易出现集流体与电极接触处出现应力集中现象，造成集流体或电极损坏。

2、夹具大多固定设置在实验台上，电池升温或降温过程中，会发生热胀冷缩，从而容易导致集流体与电极之间接触性能变差或者二者相互挤压的压力变大，进而容易导致电池测试不准确或者造成电池损坏。

3、在电池升温时，由于夹具为固定式，从而导致集流体与电极之间的接触面的热应力无法得到释放，进而容易影响电池性能测试的准确性与耐久性。

4、由于夹具为固定式，从而导致集流体与电极之间接触所产生的压力不能根据实际需求进行灵活调整。

5、原来的一些方法成本过高。在典型的银胶焊接引线的方法中，银线、银胶、铂线、金线等贵金属的使用是一次性的，需要耗费大量的经费去购买这些贵金属耗材。

发明内容

有鉴于此，为了解决过往单个固体氧化物燃料电池性格能测试方式所存在的问题，本发明的实施例提供了一种测试单个固体氧化物电池的装置。

本发明的实施例提供的一种测试单个固体氧化物电池的装置，包括测试平台、两夹具组件、两滑动组件、以及两恒力器，其中：

两所述夹具组件分别设置于待测的固体电池的两侧，每一所述夹具组件包括导管和集流体，其中所述导管的一端与所述集流体连接，且所述集流体抵持所述固体电池对应侧的电极；

每一所述滑动组件设置于一所述导管远离所述固体电池的一端，每一所述滑动组件包括导轨和设置于所述导轨上的滑块，其中所述导轨沿着对应的所述导管的轴心线方向设置于所述测试平台上，所述滑块与对应的所述导管连接；

每一所述恒力器与一所述滑块连接，以驱动该所述滑块滑动使对应的所述集流体以设定压力值抵紧对应侧的所述电极。

进一步地，每一所述导管包括第一导管和第二导管，其中所述第一导管穿设于所述第二导管内，所述第一导管的长度大于所述第二导管的长度，所述第一导管和所述第二导管分别靠近所述固体电池的一端平齐且均与对应的所述集流体的一侧面垂直固定连接，该所述集流体的另一侧面抵持对应侧的所述电极。

进一步地，每一所述第一导管远离所述固体电池的一端套设有转换接头，每一所述转换接头上设有出气孔，每一所述第二导管远离所述固体电池的一端的端部***对应的所述转换接头内且与该所述转换接头内的所述出气孔连通。

进一步地，每一所述第二导管远离所述固体电池的一端套设有夹紧块，每一所述夹紧块包括上夹紧块和下夹紧块，其中所述上夹紧块的下端面和所述下夹紧块的上端面分别设有凹槽，对应的所述第二导管夹置于两所述凹槽内，所述上夹紧块和所述下夹紧块之间通过连接件紧固连接，所述下夹紧块的下端面与对应的所述滑块固定连接。

进一步地，每一所述恒力器固定设置于所述测试平台上且其恒力输出端固定连接对应的所述滑块远离所述固体电池的一端，且驱动该所述滑块滑动以带动对应的所述集流体以所述设定压力值抵紧同侧的所述电极。

进一步地，所述测试平台上设有中温管式炉，待测的所述固体电池位于所述中温管式炉内，所述中温管式炉用以控制所述固体电池测试时所需的温度，每一所述导管连接一所述集流体的一端位于所述中温管式炉内。

进一步地，各所述第一导管和各所述第二导管均由耐高温的陶瓷材料制成，每一所述第一导管远离所述固体电池的一端的端部与所述固体电池测试所需的外部气体源连通。

进一步地，每一所述集流体上设有引线，每一所述引线与外部电池测试设备连接，每一所述导管靠近所述固体电池的一端与对应的所述电极之间通过密封材料进行密封处理，所述密封材料为耐高温的陶瓷粘胶。

进一步地，每一所述恒力器为输出端带有压力传感器的电动推杆或调节压力的弹簧装置。

进一步地，每一所述连接件为螺钉或螺栓。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的一种测试单个固体氧化物电池的装置，第一，通过使每一所述导轨安装方向与对应侧的所述导管的轴心线方向一致来确保每一所述集流体精准对齐所述固体电池对应侧的电极且确保每一所述集流体对对应侧的电极产生的挤压应力垂直于电极面，避免出现应力集中现象；第二，通过各所述滑动组件使个所述夹具组件具有可动性，从而可根据实际需求来调整各所述夹具组件的位置以便更好的确保各所述集流体与各所述电极之间的接触性能；第三，通过各所述恒力器可根据实际需求调整各所述集流体与各所述电极之间的接触压力；第四，通过各所述恒力器及可在所述导轨上滑动的所述滑块来确保各所述集流体与各所述电极之间始终按照所述设定压力值进行抵紧接触的同时结合移动所述滑块来有效释放所述固体电池因热胀冷缩引起的热应力，避免所述固体电池损坏；第五，本装置结构简单，易于操作，同时可根据实际需求对各所述集流体进行间歇性重复使用，节省成本。

附图说明

图1是本发明的一种测试单个固体氧化物电池的装置的整体结构示意图；

图2是图1中夹具组件3、滑动组件4以及恒力器6的组合结构示意图；

图3是图1中固体电池1及其连接件的结构示意图；

图4是图2中转换接头304及其连接件的结构示意图；

图中：1-固体电池、2-中温管式炉、3-夹具组件、301-上夹紧块、302-下夹紧块、303-导管、3031-第一导管、3032-第二导管、304-转换接头、305-出气孔、306-集流体、307-引线、4-滑动组件、401-导轨、402-滑块、5-测试平台、6-恒力器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1至图4，本发明的实施例提供了一种测试单个固体氧化物电池的装置，主要包括测试平台5、两夹具组件3、、两滑动组件4、以及两恒力器6。

所述测试平台5的上表面上设置有中温管式炉2，所述中温管式炉2内放置有待测的固体电池1，所述中温管式炉2用以为所述固体电池1提供其测试时所需要的温度。

两所述夹具组件3分别设置于所述固体电池1的两侧，每一所述夹具组件3包括导管303和集流体306，其中所述集流体306一侧面与所述导管303的一端端部垂直固定连接、另一侧面与所述固体电池1的对应侧上的电极紧密接触，所述导管303的另一端连通所述固体电池1测试时所需的外部气体源，每一所述导管303靠近所述固体电池1的一端与对应的所述电极之间通过密封材料进行密封处理，所述密封材料为耐高温的陶瓷粘胶。

每一所述集流体306上还设有引线307，每一所述引线307与外部电池测试设备连接，每一所述引线307穿过对应的所述导管303或直接与所述电池测试设备连接，这样就可以通过外部所述电池测试设备来检测所述固体电池1的性能。

每一所述导管303包括第一导管3031和第二导管3032，其中所述第一导管3031穿设于所述第二导管3032内部，所述第一导管3031的长度大于所述第二导管3032的长度，所述第一导管3031靠近所述固体电池1的一端和所述第二导管3032靠近所述固体电池1的一端平齐且均与对应的所述集流体306垂直固定连接，所述第一导管3031和所述第二导管3032与对应的所述集流体306连接的一端位于所述中温管式炉2内，所述第一导管3031远离所述固体电池1的一端套设有转换接头304，所述转换接头304上设有出气孔305，所述第二导管3032远离所述固体电池1的一端端部***所述转换接头304内且与所述出气孔305连通，所述第一导管3031远离所述固体电池1的一端的端部连通外部所述气体源，这样就可以通过所述第一导管3031将所述固体电池1在测试时对应的所述电极所需的气体导入其中，且通过所述第二导管3032将对应的所述电极产生的废气导出；在本实施例各所述第一导管3031和各所述第二导管3032均由耐高温的陶瓷材料制成。

两所述滑动组件4分别设置于所述固体电池1的两侧，每一所述滑动组件4包括导轨401和设置于所述导轨401上的滑块402，其中所述导轨401沿着对应的所述导管303的轴心线方向设置于所述测试平台5的上表面上，所述滑块402与对应的所述导管303固定连接，这样就可以通过每一所述滑动组件4来调整对应的所述夹具组件3。

每一所述第二导管3032远离所述固体电池1的一端套设有夹紧块，所述夹紧块包括上夹紧块301和下夹紧块302，其中所述上夹紧块301的下端面和所述下夹紧块302的上端面均设有凹槽，所述第二导管3032夹置于两所述凹槽内，所述上夹紧块301和所述下夹紧块302通过连接件紧固连接，所述连接件为螺钉或螺栓，在本实施例中所述连接件为螺栓，所述下夹紧块302的下端与对应的所述滑块402的上端固定连接。

两所述恒力器6分别设置于所述固体电池1的两侧且均与所述测试平台5固定连接，每一所述恒力器6的恒力输出端与对应的所述滑块402远离所述固体电池1的一端固定连接，且驱动该所述滑块402以使对应的所述集流体306始终按照设定压力值与对应的所述电极抵紧接触，这样就可以在确保每一所述集流体306与对应的所述电极之间良好的接触性能的同时，也可结合对应的所述滑块组件4以使在所述固体电池1发生热胀冷缩时调整对应的所述滑块402的位置，进而确保各所述集流体306与对应的所述电极之间相抵紧的压力始终为所述设定压力值，从而达到释放所述固体电池1因热胀冷缩所产生的热应力，确保各所述集流体306和所述固体电池1不会因为热应力而发生损坏，在本实施例中各所述恒力器6为输出端带有压力传感器的电动推杆或气缸，且各所述恒力器6可通过外部控制器进行控制，可以理解的是，在本实施例中每一所述恒力器6只需满足驱动一所述滑块402从而带动对应的所述集流体306与对应的所述电极以所述设定压力值相抵紧即可。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种测试单个固体氧化物电池的装置，其特征在于，包括测试平台、两夹具组件、两滑动组件、以及两恒力器，其中：

两所述夹具组件分别设置于待测的固体电池的两侧，每一所述夹具组件包括导管和集流体，其中所述导管的一端与所述集流体连接，且所述集流体抵持所述固体电池对应侧的电极；

每一所述滑动组件设置于一所述导管远离所述固体电池的一端，每一所述滑动组件包括导轨和设置于所述导轨上的滑块，其中所述导轨沿着对应的所述导管的轴心线方向设置于所述测试平台上，所述滑块与对应的所述导管连接；

每一所述恒力器与一所述滑块连接，以驱动该所述滑块滑动使对应的所述集流体以设定压力值抵紧对应侧的所述电极。

2.如权利要求1所述的一种测试单个固体氧化物电池的装置，其特征在于：每一所述导管包括第一导管和第二导管，其中所述第一导管穿设于所述第二导管内，所述第一导管的长度大于所述第二导管的长度，所述第一导管和所述第二导管分别靠近所述固体电池的一端平齐且均与对应的所述集流体的一侧面垂直固定连接，该所述集流体的另一侧面抵持对应侧的所述电极。

3.如权利要求2所述的一种测试单个固体氧化物电池的装置，其特征在于：每一所述第一导管远离所述固体电池的一端套设有转换接头，每一所述转换接头上设有出气孔，每一所述第二导管远离所述固体电池的一端的端部***对应的所述转换接头内且与该所述转换接头内的所述出气孔连通。

4.如权利要求3所述的一种测试单个固体氧化物电池的装置，其特征在于：每一所述第二导管远离所述固体电池的一端套设有夹紧块，每一所述夹紧块包括上夹紧块和下夹紧块，其中所述上夹紧块的下端面和所述下夹紧块的上端面分别设有凹槽，对应的所述第二导管夹置于两所述凹槽内，所述上夹紧块和所述下夹紧块之间通过连接件紧固连接，所述下夹紧块的下端面与对应的所述滑块固定连接。

5.如权利要求1所述的一种测试单个固体氧化物电池的装置，其特征在于：每一所述恒力器固定设置于所述测试平台上且其恒力输出端固定连接对应的所述滑块远离所述固体电池的一端，且驱动该所述滑块滑动以带动对应的所述集流体以所述设定压力值抵紧同侧的所述电极。

6.如权利要求1所述的一种测试单个固体氧化物电池的装置，其特征在于：所述测试平台上设有中温管式炉，待测的所述固体电池位于所述中温管式炉内，所述中温管式炉用以控制所述固体电池测试时所需的温度，每一所述导管连接一所述集流体的一端位于所述中温管式炉内。

7.如权利要求2所述的一种测试单个固体氧化物电池的装置，其特征在于：各所述第一导管和各所述第二导管均由耐高温的陶瓷材料制成，每一所述第一导管远离所述固体电池的一端的端部与所述固体电池测试所需的外部气体源连通。

8.如权利要求2所述的一种测试单个固体氧化物电池的装置，其特征在于：每一所述集流体上设有引线，每一所述引线与外部电池测试设备连接，每一所述导管靠近所述固体电池的一端与对应的所述电极之间通过密封材料进行密封处理，所述密封材料为耐高温的陶瓷粘胶。

9.如权利要求5所述的一种测试单个固体氧化物电池的装置，其特征在于：每一所述恒力器为输出端带有压力传感器的电动推杆或调节压力的弹簧装置。

10.如权利要求4所述的一种测试单个固体氧化物电池的装置，其特征在于：每一所述连接件为螺钉或螺栓。

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