[发明专利]压力下电极片充放体积原位检测装置、控制系统及方法

说明书

压力下电极片充放体积原位检测装置、控制系统及方法，机架内下方设置有电池测试仓,机架的顶部固定执行器,执行器通过连杆连接压力传递盘,压力传递盘的下方设置有弹簧,弹簧与电池测试仓接触,电池测试仓的下方设有压力传感器，机架顶部下方固定有移动组件，移动组件上设置有位移传感器，压力传递盘的中间设置有贯穿孔，用于位移传感器穿过压力传递盘与电池测试仓相接触，移动组件由移动组件驱动器控制；执行器由执行器驱动器控制；最后通过微处理器整体控制待测电池的工作压力；透过可活动的测试仓负极来测量电池测试仓中电极片的体积变化；本发明具有测量精确，使用方便的优点。

技术领域

本发明涉及电极材料技术领域,特别涉及一种基于压力条件下的电极片充放体积原位检测装置、控制系统及方法。

背景技术

随着3C领域和电动汽车等的发展，传统电池逐渐无法满足人们的需求，大量科研机构对新型电极材料的研发愈加火热。而以硅基负极材料为代表的一批前景无限的新型电极材料普遍存在着在充放电过程中会产生巨大的体积变化的现象，而这一现象则会导致电极结构崩塌，电池效率下降，以及安全性下降等问题。因此，对电极材料在充放电过程中产生的体积变化进行研究是十分迫切的需求，而现有的能对电极材料体积变化进行表征的手段，如扫描电子显微镜等，都存在着难以定量，难以原位监测的问题，这将影响对电极材料体积变化本质原理的探索，减慢新型电极材料的研发过程。

发明内容

为了克服上述现有技术中表征手段的不足，本发明提供了压力下电极片充放体积原位检测装置、控制系统及方法，能够原位地对电极片充放电过程中产生的体积变化进行监测，并且可以对电极片充放电过程中所处压力环境进行控制，测量精确，使用方便，弥补了当前测量表征手段的不足。

为了达到上述目的,本发明采用的技术方案为:

压力下电极片充放体积原位检测装置，包括机架1,机架1内下方设置有电池测试仓2,机架1的顶部固定执行器3,执行器3的输出端通过连杆4连接压力传递盘5，压力传递盘5套设在机架1四周的导向柱10上,压力传递盘5的下方设置有弹簧6,弹簧6的下端与电池测试仓2的顶部接触,机架1顶部的下方设置有位移传感器9，位移传感器9位于电池测试仓2的上方且与电池测试仓2垂直，压力传递盘5的中间设置有贯穿孔，用于位移传感器9穿过压力传递盘5与电池测试仓2相接触，所述的电池测试仓2的下方设置有压力传感器7。

所述的位移传感器9采用变阻器式位移传感器、电容式位移传感器或光栅式位移传感器中的一种，分辨率超过100纳米。

所述的连杆4采用矩形框架，矩形框架的顶部连接执行器3的输出端，矩形框架底部连接压力传递盘5。

所述的电池测试仓2包括下部的测试仓正极21，下部的测试仓正极21的上方设置有测试仓负极22，测试仓负极22与测试仓正极21之间设置被测试的工作电池23。

测试仓负极22采用矩形结构，矩形结构的顶部下方设置有凸起24，测试仓正极21采用H型结构，H型结构的顶部与凸起相匹配，测试仓负极22与测试仓正极21之间设置有密封圈25。

所述的机架1顶部的下方固定有移动组件8，位移传感器9安装在移动组件8上。

基于上述检测装置的控制系统，包括执行器驱动器11、连接微处理器12、测量反馈电路14和移动组件驱动器15；执行器3的信号输入端连接执行器驱动器11的信号输出端，执行器驱动器11的控制信号输入端连接微处理器12的控制信号输出端；移动组件8的信号连接移动组件驱动器15的信号输入端，移动组件驱动器15的控制信号输入端连接微处理器12的控制信号输出端；压力传感器7和位移传感器9的信号输出端连接测量反馈电路14的信号输入端，测量反馈电路14的信号输出端连接微处理器12的信号输入端；微处理器12数据信号端双向连接外部计算机13。