[实用新型]一种用于原位锂电池电化学测试的叠压式三电极电解槽

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于原位锂电池电化学测试的叠压式三电极电解槽，属于锂电池评价测试装置技术领域。

背景技术

相对于铅酸电池、镉镍电池和金属氢镍电池而言，锂电池具有高的工作电压，长的循环寿命，较好的功率密度和能量密度，并且环境友好，因此锂电池已经作为主要的二次电池被广泛应用。但是，随着锂电池的广泛应用，人们对锂电池的要求不断提高，新型电极材料和电解液的研发广泛开展。一种能够用于电极材料和电解液电化学性能评价的构成简单、操作方便电解池成为目前业界的迫切需要。

目前，锂电池电化学评价方法主要有两种方法，即CR20系列纽扣型电池和电解液浸没式三电极电解槽。CR20系列纽扣型电池为两电极体系，因此只可以进行充放电性能的测试，难于精确控制工作电极的电位，不可以准确地用于循环伏安和阻抗性能测试；电解液浸没式三电极电解槽一般采用塑料制品的容器，利用电极材料作为工作电极，金属锂作为参比电极和对电极，并用橡皮塞封口，由于电极间距离较大，因此电解槽接触电阻较大，与CR20系列纽扣型电池测试结果存在一定的偏差；并且电解槽的密封性直接影响电化学性能测定的准确性。

本实用新型所述的用于原位锂电池电化学测试的叠压式三电极电解槽可以模拟CR20系列纽扣型电池，降低了电解槽内阻，并在结构中增加了参比电极，从而有效地监测充放电过程中电极结构及电极性能变化，全方位、多角度观测电化学过程。可以准确、有效地评价锂电池构成材料的电化学性能变化。

发明内容

本实用新型主要解决目前广泛使用的CR20系列纽扣型电池无法进行三电极体系评价的问题和目前广泛使用的电解液浸没式三电极简易电解槽内阻较大和密封的问题，提供一种结构与CR20系列纽扣型电池结构相似、内阻较小且可以同时用于两电极和三电极测试的电解槽装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种用于原位锂电池电化学测试的叠压式三电极电解槽，其特征在于，包含：工作电极底座、参比电极圆环固定座和对电极顶盖3个部分；

所述工作电极底座部分由工作电极底座及聚四氟乙烯圆环形薄片组成，工作电极底座与极片接触，同时利用聚四氟乙烯圆环形薄片将工作电极底座与参比电极圆环固定座隔离；

所述参比电极圆环固定座由金属片状圆环、参比电极引线、参比电极引线固定螺丝、参比电极引线固定挡板，以及具有固定参比电极及兼有连接工作电极底座部分和对电极顶盖部分作用的绝缘高分子圆环筒组成，金属片状圆环为片状导电圆环，与导线焊接，同时利用绝缘高分子圆环筒与工作电极底座和对电极顶盖部分隔离；

所述对电极顶盖部分包括对电极接触圆块、防滑固定栓、对电极顶盖和接线柱；

本实用新型所述的原位锂电池电化学测试用叠压式三电极电解槽，在进行电池充放电测试时，将工作电极、对电极与充放电测试仪相连；在进行循环伏安、电化学交流阻抗等测试时，将工作电极、参比电极和对电极与电化学工作站相连接。

在上述技术方案中，工作电极底座的材质为无磁性的奥氏体型不锈钢、铝、铜中的一种，在其壁上设置用于连接接线夹的孔洞。

在上述技术方案中，聚四氟乙烯圆环形薄片的外径与工作电极底座内径一致，圆环宽度大于金属片状圆环。

在上述技术方案中，所述金属片状圆环材质为无磁性的奥氏体型不锈钢、铝、铜等高电导率金属中的一种，一面设置有助于金属锂带参比电极附着的沟槽（13），外径和宽度均略小于绝缘高分子圆环筒，且镶嵌在该绝缘高分子圆环筒底部。

在上述技术方案中，绝缘高分子圆环筒的材质为聚四氟乙烯、聚醚醚酮、亚克力中的一种。

在上述技术方案中，参比电极引线从绝缘高分子圆环筒内部穿过，利用导电引线固定螺丝及引线固定挡板紧固形成参比电极接线柱。

在上述技术方案中，对电极顶盖部分的总高度大于绝缘高分子圆环筒，依次安装对电极接触圆块、防滑固定栓、对电极顶盖和接线柱。

在上述技术方案中，对电极顶盖部分的对电极顶盖上端设有螺纹孔，用于连接接线柱；下端设有圆柱形内凹槽，通过防滑固定栓与对电极接触圆块相连接。

在上述技术方案中，对电极顶盖部分的对电极接触圆块的直径大于极片。

在上述技术方案中，工作电极底座、参比电极圆环固定座和对电极顶盖3个部分之间通过螺纹连接、紧固。

一种用于原位锂电池电化学测试的叠压式三电极电解槽，具体测试工步包括以下步骤：

a. 工作电极的制备