[实用新型]一种热电池电解质隔膜电导率测试装置

说明书

本实用新型公开了一种热电池电解质隔膜电导率测试装置，属于热电池技术领域。该测试装置包括：手套箱、加热炉、电导池装置、升降装置、温控装置和电化学工作站；升降装置和加热炉集成在手套箱内；电导池装置包括石墨坩埚、石英管、工作电极和对电极，炉盖的中部设有贯穿炉盖并且伸入至石墨坩埚底壁的石英管，石英管内设有贯穿炉盖的工作电极，炉盖的边缘还设有对电极，该对电极贯穿炉盖与石墨坩埚连接，工作电极和对电极分别与设置在手套箱外的电化学工作站电连接；升降装置包括具有刻度尺的升降支架以及与升降支架连接的夹具，夹具远离升降支架的端部与工作电极连接固定连接。本实用新型结构简单，检测结果准确，测试方便。

技术领域

本实用新型涉及热电池技术领域，具体涉及一种热电池电解质隔膜电导率测试装置。

背景技术

热电池是靠加热激活的一次性贮备电池，其电解质常温下为固态，使用时通过外部激活信号引燃电池内部热源，加热使熔盐电解质瞬间熔化成离子导体并处于导电状态，电池被激活开始放电。

采用高温熔融盐作为电解质是热电池的重要特征，常规电解质热电池工作时内部温度一般在400-600℃左右。当工作温度高于电解质熔点时，电解质便熔化、流动，严重时造成电池短路。为了抑制电解质的流动，通常采用比表面积较大的化学惰性物质添加到电解质中制备成电解质隔膜。锂系热电池一般采用氧化镁(MgO)作为电解质流动抑制剂，随着电解质中MgO含量的增加，其流动抑制效果越好，其电解质隔膜电导率就越小。随着科学技术的发展，对热电池工作比能量、比功率的要求越来越高，这就对电解质隔膜在工作温度区间内的电导率参数提出了更高的要求，而测定电解质隔膜在高温条件下的电导率成为解决问题的关键技术。

由于熔融盐具有高温和腐蚀性的特点，相比于常温液体，其电导率测定存在很多限制因素，如常温下测量电导率用的电极材料、电导池及商品化电导率仪会出现变形，不能满足测量范围要求的情况。热电池电解质隔膜是由电解质和MgO组成，热电池工作温度高于电解质熔点，但是低于流动抑制剂MgO的熔点，因此，在热电池工作温度区间内电解质隔膜不是处于完全熔融的流动状态，而是随着MgO含量的增加，呈现出越来越小的流动性。

常用的熔盐电导率测试方法主要包括四电极法、交流电桥法、惠斯顿电桥法、交流阻抗谱法和连续改变电导池常数法(Continuously Varying Cell Constant，简称CVCC法)等，该CVCC方法避免了交流阻抗谱法的难度，因为交流阻抗谱法要求提出准确的熔盐电化学系统对应的等效模拟电路，并扣除导线和电极的电阻；同时该方法也比电桥法更精确。

目前采用CVCC法测定完全熔融状态下的高温熔盐电导率技术已经相对稳定，但针对用CVCC法检测热电池用电解质隔膜在高温下的电导率并没有相关测试装置及报道。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种热电池电解质隔膜电导率测试装置及方法。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种热电池电解质隔膜电导率测试装置，包括：手套箱、加热炉、电导池装置、升降装置、温控装置和电化学工作站；加热炉包括炉体、与炉体配合的炉盖以及设置在炉体内的载物台；炉体的开口和炉盖设置在手套箱内，炉体内壁设有保温层；电导池装置包括石墨坩埚、石英管、工作电极和对电极，石墨坩埚设置在载物台上，石英管贯穿炉盖中部并且伸入至石墨坩埚底壁，工作电极贯穿炉盖并保持在石英管内，对电极贯穿炉盖并且与石墨坩埚的盖子连接，工作电极和对电极分别与设置在手套箱外的电化学工作站电连接；升降装置设置在手套箱内，升降装置包括具有刻度尺的升降支架以及与升降支架连接的夹具，夹具远离升降支架的端部与工作电极连接固定连接；温控装置包括温控面板以及与温控面板连接的热电偶，温控面板设置在手套箱的外侧，热电偶设置在炉体和保温层之间。