CN219142569U - 一种极片浸润速率测试装置和*** - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池技术领域，具体而言，本实用新型涉及一种极片浸润速率测试装置和***。极片浸润速率测试装置包括真空罩、加热器、温度传感器、测力计和计时器；所述真空罩用于提供真空环境，所述真空罩内设有电解液；所述加热器、所述温度传感器、所述测力计安装在所述真空罩内；所述计时器位于所述真空罩外。极片浸润速率测试***包括上位机和所述极片浸润速率测试装置；所述上位机分别与所述温度传感器、所述测力计、所述计时器相连，用于绘制试验极片的质量‑时间曲线并拟合，得出试验极片的浸润速率和浸润饱和时间。本实用新型可以有效测试不同极片在不同温度下的浸润速率、浸润饱和时间，应用于实际生产可节约成本、提高产能。

Description

一种极片浸润速率测试装置和***

技术领域

本实用新型属于电池技术领域，具体而言，本实用新型涉及一种极片浸润速率测试装置和***。

背景技术

在锂电池的生产过程中，烘烤后的电芯一次注液后需要静置一段时间以使电解液充分浸润极片，然后再进行化成、二次注液、密封钉焊接、氦检、分容等后续工序。

在浸润时，现阶段通常的做法是高温(45±3℃)下静置24小时至30小时，而高温静置对环境的温湿度管控要求较高，能耗大，且不同材料体系、不同大小的电芯的浸润速率、浸润饱和时间不同，若无差异化处理，容易造成不必要的能源浪费、延长制程时间。目前，也有一些针对电解液浸润性进行试验的技术方案，例如，在申请号为201920382551.7、申请日为2019年3月25日、发明创造名称为一种定量测试电解液浸润性的实验装置的专利申请文件中，即提到了一种测试电解液浸润性的技术方案，具体的，试验装置包括由横梁和竖梁连接构成的支架，支架内设置有盛装待测试电解液的密封瓶，密封瓶的顶部配装有密封机构，密封瓶内置有实验待测试电解液浸润性的电池极片；所述电池极片通过一根穿过密封机构的无弹性绳连接一架设在密封瓶上方支架上、用于测量电池极片重量变化的天平装置。

现有的技术方案虽然能在一定条件下测试电解液的浸润性，但是缺乏有效的手段来评估不同参数下极片在电解液中的浸润速率，极片的实际浸润速率和浸润效果并不能直观表征。

实用新型内容

本实用新型提供了一种极片浸润速率测试装置和***，能够解决现有技术中不同参数下极片实际浸润速率、浸润饱和时间无法量化的技术问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种极片浸润速率测试装置和***，其技术方案如下：

一种极片浸润速率测试装置，包括真空罩、加热器、温度传感器、测力计和计时器；所述真空罩用于提供真空环境，所述真空罩内设有电解液；所述加热器位于所述真空罩内，用于加热电解液；所述温度传感器位于所述真空罩内，用于检测电解液的温度；所述测力计安装在所述真空罩内，用于测量悬挂的试验极片的拉力值；所述计时器位于所述真空罩为，用于计时。

如上所述的极片浸润速率测试装置，进一步优选为：还包括升降台和储液容器；所述升降台和所述储液容器均位于所述真空罩内；所述储液容器安装在所述升降台上，用于盛放电解液；所述升降台用于带动所述储液容器升降。

如上所述的极片浸润速率测试装置，进一步优选为：所述加热器位于所述升降台和所述储液容器之间，所述温度传感器与所述储液容器相连。

如上所述的极片浸润速率测试装置，进一步优选为：还包括液位传感器，所述液位传感器安装在所述储液容器上，用于检测所述储液容器的液面高度。

如上所述的极片浸润速率测试装置，进一步优选为：还包括控制器，所述控制器分别与所述加热器、所述温度传感器相连，用于控制温度调节。

如上所述的极片浸润速率测试装置，进一步优选为：还包括吊绳，所述吊绳的一端与所述测力计相连，所述吊绳的另一端用于悬挂试验极片。

如上所述的极片浸润速率测试装置，进一步优选为：所述吊绳为无弹性绳，仅承受拉力。

如上所述的极片浸润速率测试装置，进一步优选为：试验极片顶端悬挂于所述吊绳上，底端浸入电解液的深度为4mm至6mm。

如上所述的极片浸润速率测试装置，进一步优选为：所述升降台包括支架、平台和升降机构；所述升降机构安装在所述支架上，所述平台安装在所述升降机构上；所述升降机构包括电机和丝杠，所述电机与所述丝杠相连，所述电机用于驱动所述丝杠转动以使所述平台升降。

一种极片浸润速率测试***，包括上位机和所述极片浸润速率测试装置；所述上位机分别与所述温度传感器、所述测力计、所述计时器相连，用于绘制试验极片的质量-时间曲线并拟合，得出试验极片的浸润速率和浸润饱和时间。

分析可知，与现有技术相比，本实用新型的优点和有益效果在于：

本实用新型的极片浸润速率测试装置配置有加热器、温度传感器，可以有效测试试验极片在不同温度下的浸润速率和浸润饱和时间，将试验结果应用到对应材料体系锂电池生产的极片浸润中，确定浸润的温度和时间，可减少制程上不必要的静置时间和能源浪费，节约成本、提高产能。

本实用新型的极片浸润速率测试***中，上位机能够采集数据并进行处理，通过获取的试验数据建立试验极片的质量-时间曲线并拟合求导，有效测试不同极片在不同温度下的浸润速率、浸润饱和时间。

附图说明

图1为本实用新型的极片浸润速率测试装置的结构示意图；

图2为本实用新型的极片浸润速率测试方法的流程图；

图3为本实用新型的一个实施例的浸润阶段质量-时间曲线的拟合曲线图。

图中：1-升降台；2-加热器；3-储液容器；4-试验极片；5-吊绳；6-真空罩；7-测力计。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参考图1至图3，其中，图1为本实用新型的极片浸润速率测试装置的结构示意图；图2为本实用新型的极片浸润速率测试方法的流程图；图3为本实用新型的一个实施例的浸润阶段质量-时间曲线的拟合曲线图。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，提供了一种极片浸润速率测试装置。具体的，极片浸润速率测试装置主要包括真空罩6、加热器2、温度传感器、测力计7和计时器。其中，真空罩6能够提供真空环境，真空罩6内设有电解液。加热器2位于真空罩6内，能够加热电解液，改变电解液的温度；温度传感器位于真空罩6内，能够检测电解液的温度；测力计7安装在真空罩6内，能够测量悬挂的试验极片4的拉力值，配合位于真空罩6外用于计时的计时器能够得出试验极片4的实时质量。

试验时，于真空罩6内进行试验，能够模拟极片的真实浸润环境。将试验极片4一端悬挂在测力计7上，另一端浸入电解液内，测力计7配合计时器能够实时记录试验极片4的质量，从而得到试验极片4的质量-时间曲线，后期通过拟合、求导可得到极片的浸润速率、浸润饱和时间。在本实施例中，配置有加热器2、温度传感器，可以有效测试试验极片4在不同温度下的浸润速率和浸润饱和时间，将试验结果应用到对应材料体系锂电池生产的极片浸润中，确定浸润的温度和时间，可减少制程上不必要的静置时间和能源浪费，节约成本、提高产能。

在本实用新型的一个实施例中，还包括控制器，其中，控制器分别与加热器2、温度传感器相连，在试验时能够控制温度调节，依靠温度传感器的反馈来实时调节加热器2的运行状态，实现闭环控制，进而对温度进行精准控制，便于在不同温度下进行试验。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，还包括升降台1和储液容器3。其中，升降台1和储液容器3均位于真空罩6内。储液容器3安装在升降台1上，用来盛放电解液；升降台1能够在控制器的控制下带动储液容器3升降。为电解液加热的加热器2位于升降台1和储液容器3之间，检测电解液温度的温度传感器与储液容器3相连。试验时，升降台1带动储液容器3升降，无需试验极片4运动即可实现试验极片4与电解液的接触，自动化程度高，数据波动小，试验更为准确。储液容器3优选透明容器，便于观察。

进一步的，在本实施例中，升降台1包括支架、平台和升降机构。其中，升降机构安装在支架上，平台安装在升降机构上。升降机构包括电机和丝杠，电机与丝杠相连，电机能够驱动丝杠转动以使平台升降。在本实施例中，通过电机和丝杠实现储液容器3的升降，运行平稳、精确，便于操控。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，还包括液位传感器，液位传感器安装在储液容器3上，在试验时，液位传感器能够检测储液容器3的液面高度，辅助判断试验极片4的浸润情况(若液面持续下降，则试验极片4正在浸润，未达到浸润饱和状态；若液面不变，则试验极片4已达到浸润饱和状态)。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，还包括吊绳5，在试验时，吊绳5的一端系在测力计7上，与测力计7相连；吊绳5的另一端系在试验极片4上，悬挂试验极片4。吊绳5为无弹性绳，在试验时仅承受拉力，进而能够排除其他作用力的干扰，使得测力计7的测量结果更为准确。

进一步的，在本实施例中，试验极片4顶端悬挂于吊绳5上，底端浸入电解液的深度为4mm至6mm，例如可以是4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm，还可以是上述任意两个端点值的任意中间值。优选试验极片4的底端浸入电解液的深度为5mm，既不会影响试验极片4吸附电解液后的重量获取，也不会导致试验极片4吸附电解液后脱离液面误判饱和。

基于上述极片浸润速率测试装置，本实用新型还提供了一种极片浸润速率测试***，由于极片浸润速率测试***包括极片浸润速率测试装置，故极片浸润速率测试***包含上述各实施例的全部优点。

在本实用新型的一个实施例中，极片浸润速率测试***包括上位机和极片浸润速率测试装置。具体的，上位机分别与温度传感器、测力计、计时器相连。上位机能够从极片浸润速率测试装置提供的试验环境和试验过程中采集温度信息、试验极片的实时质量信息，从而绘制试验极片的质量-时间曲线并对质量-时间曲线进行拟合，根据拟合曲线得出试验极片的浸润速率和浸润饱和时间。

在本实施例中，上位机能够采集数据并进行处理，通过获取的试验数据建立试验极片4的质量-时间曲线并拟合求导，可以有效测试不同极片在不同温度下的浸润速率、浸润饱和时间，将试验结果应用于实际生产，可减少制程上不必要的静置时间和能源浪费，节约成本、提高产能。

进一步的，在本实施例中，上位机还与液位传感器相连，实时监控液位变化，为试验提供辅助参考。

如图1至图3所示，下面对本实用新型的试验过程做详细说明：

步骤一：制备试验极片4并搭建试验环境。

其中，搭建试验环境时，试验环境为真空环境，能够模拟真实生产时的极片浸润环境，排除空气中其他成分(尤其是水分)的干扰，尽可能模拟电池内部环境。电解液的温度可调节，能够试验不同温度下试验极片4的浸润速率。具体的，使用真空罩6抽真空处理，形成真空环境，并配套设置可以为电解液加热的加热器2、检测电解液温度的温度传感器、测量试验极片4重量的测力计7、计时的计时器。还可优选配置升降台1、储液容器3、液位传感器、吊绳5和控制器。

搭建完试验环境后，试验极片4悬挂在测力计7下，计时器实时计时，试验极片4的底端浸入电解液的深度为4mm至6mm。

步骤二：采集试验极片4的质量参数，并绘制质量-时间曲线。

其中，测力计7测量的为试验极片4的力值，在绘制曲线时将测力计7检测的拉力值(试验极片4受到的力值)转化为试验极片4的实时质量值即可(G＝mg，G为试验极片4的实时重量值，m为试验极片4的实时质量，g为重力加速度)。

实时记录试验极片4的质量值(可通过计算机等设备采集数据，也可人工实时记录数据)，能够绘制成试验极片4的质量-时间曲线，当液位传感器检测的电解液液面不再变化时，即可完成对质量-时间曲线的绘制。

步骤三：对质量-时间曲线进行拟合，得出拟合曲线。

在步骤二绘制完质量-时间曲线后，步骤三对质量-时间曲线进行拟合，在拟合时，去除前期突变部分，也即去除试验极片4刚接触电解液时质量突变的部分，选取浸润过程中平滑区段进行拟合。在拟合时，质量-时间曲线与拟合曲线的拟合度不得小于90％。

步骤四：分析拟合曲线，得出试验极片4的浸润速率和浸润饱和时间。

在步骤四中，分析拟合曲线时，对拟合曲线求一阶导数即可得出试验极片4的浸润速率；一阶导数为0时对应的时间即为试验极片4的浸润饱和时间。在一个实施例中，如图3所示，即为一种试验极片4浸润阶段的拟合曲线，曲线拟合公式为y＝-0.0006x²+0.375x+100，拟合度为98％；一阶导数为：y'＝-0.0012*x+0.375，即当x＝312.5时，y'＝0，浸润时间为312.5秒时试验极片4达到浸润饱和状态。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (10)

1.一种极片浸润速率测试装置，其特征在于，包括：

真空罩、加热器、温度传感器、测力计和计时器；

所述真空罩用于提供真空环境，所述真空罩内设有电解液；

所述加热器位于所述真空罩内，用于加热电解液；

所述温度传感器位于所述真空罩内，用于检测电解液的温度；

所述测力计安装在所述真空罩内，用于测量悬挂的试验极片的拉力值；

所述计时器位于所述真空罩外，用于计时。

2.根据权利要求1所述的极片浸润速率测试装置，其特征在于：

还包括升降台和储液容器；

所述升降台和所述储液容器均位于所述真空罩内；

所述储液容器安装在所述升降台上，用于盛放电解液；

所述升降台用于带动所述储液容器升降。

3.根据权利要求2所述的极片浸润速率测试装置，其特征在于：

所述加热器位于所述升降台和所述储液容器之间，所述温度传感器与所述储液容器相连。

4.根据权利要求2所述的极片浸润速率测试装置，其特征在于：

还包括液位传感器，所述液位传感器安装在所述储液容器上，用于检测所述储液容器的液面高度。

5.根据权利要求1所述的极片浸润速率测试装置，其特征在于：

还包括控制器，所述控制器分别与所述加热器、所述温度传感器相连，用于控制温度调节。

6.根据权利要求1所述的极片浸润速率测试装置，其特征在于：

还包括吊绳，所述吊绳的一端与所述测力计相连，所述吊绳的另一端用于悬挂试验极片。

7.根据权利要求6所述的极片浸润速率测试装置，其特征在于：

所述吊绳为无弹性绳，仅承受拉力。

8.根据权利要求6所述的极片浸润速率测试装置，其特征在于：

试验极片顶端悬挂于所述吊绳上，底端浸入电解液的深度为4mm至6mm。

9.根据权利要求2所述的极片浸润速率测试装置，其特征在于：

所述升降台包括支架、平台和升降机构；

所述升降机构安装在所述支架上，所述平台安装在所述升降机构上；

所述升降机构包括电机和丝杠，所述电机与所述丝杠相连，所述电机用于驱动所述丝杠转动以使所述平台升降。

10.一种极片浸润速率测试***，其特征在于，包括：

上位机和权利要求1至9任一项所述的极片浸润速率测试装置；

所述上位机分别与所述温度传感器、所述测力计、所述计时器相连，用于绘制试验极片的质量-时间曲线并拟合，得出试验极片的浸润速率和浸润饱和时间。

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