一种测试极片的电解液浸润性的装置的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术的技术领域，尤其涉及一种测试极片的电解液浸润性的装置。


背景技术：

2.锂离子电池作为一种“摇椅”式二次电池，相比于传统的二次电池，具有能量密度高、放电电压高、对环境污染小等优点，广泛应用于3c电子产品、便携式电子设备、电动汽车、军工、航空航天等领域。特别是最近几年，国家对新能源汽车的大力推广，锂电池的需求急剧增长。
3.随着人们对电动汽车续航里程的要求不断增加，如何提高电池的能量密度成为人们研究的重点。其中，提高极片压实密度是快速而有效的方法之一，但压实密度过高，会破坏电极材料的组织结构，而且随着极片压实的提升，使用原有电解液出现极片吸液困难，注液时间增加，极片吸液一致性差等问题，进而导致电池一致性差，电性能恶化，甚至发生负极析锂引起安全问题。因此，不同压实的电池极片与不同电解液配方之间的选择问题至关重要，其结果会直接影响电池的电性能，因此在投入生产前，提前对电解液对极片的浸润性进行实验测试显得尤为重要。
4.目前浸润性测试实验装置和方法存在以下问题：
5.专利cn109827862a中极片采用细绳等柔性固定件悬吊于装有电解液的瓶内，极片浸入电解液的深度调节困难，设置极片时，极片容易发生晃动、偏移，使得实验结果出现误差；专利cn214622194u中将细绳等柔性固定件改为刚性夹持杆固定件避免了极片晃动，但用于调整极片固定位置的升降件结构复杂，装置操作便捷性和工作效率有待提高。
6.现有技术中通常将极片直接浸入到电解液中，通过称量特定时间浸入极片的电解液质量来检测极片的浸润性。然而，该方法中极片直接浸入电解液后，极片容易掉料，掉料后极片质量发生很大变化，且无法计算浸入极片中的电解液质量。因此这种检测方式误差较大，准确度较低。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种测试极片的电解液浸润性的装置，提供了一种操作简便的可目视化的测试极片或电解液浸润性的实验装置及检测方法，以提高工作效率以及测量的精确度。
8.为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
9.一种测试极片的电解液浸润性的装置，其中，包括：
10.电解液池；
11.设于所述电解液池上的封盖，所述封盖上开设有多个封盖孔；
12.夹持部件，所述夹持部件包括夹持杆和设于所述夹持杆的端部的夹持头，每一所述夹持杆均与一所述封盖孔相匹配，所述夹持头沿其轴向方向开设有夹持槽，所述夹持头
沿其径向方向开设有固定孔，所述固定孔贯穿所述夹持槽；
13.固定件，所述固定件贯穿所述固定孔；
14.密封圈，所述密封圈设于所述夹持杆与所述封盖孔之间。
15.上述的测试极片的电解液浸润性的装置，其中，所述固定孔的至少一部分开设有螺纹，所述固定件为螺丝。
16.上述的测试极片的电解液浸润性的装置，其中，所述电解液池采用高硼硅玻璃。
17.上述的测试极片的电解液浸润性的装置，其中，所述封盖和所述夹持部件均采用聚四氟乙烯。
18.上述的测试极片的电解液浸润性的装置，其中，所述封盖孔沿竖直方向开设，所述夹持杆沿竖直方向设置。
19.上述的测试极片的电解液浸润性的装置，其中，包括两个所述夹持部件，两个所述夹持部件之间的间距为20～25mm。
20.上述的测试极片的电解液浸润性的装置，其中，所述封盖的外径大于所述电解液池的外径，所述封盖的下表面开设有封盖槽，所述封盖槽的形状与所述电解液池的侧壁的形状相匹配，所述电解液池的侧壁的上端设于所述封盖槽的内部。
21.上述的测试极片的电解液浸润性的装置，其中，所述电解液池和所述封盖均呈圆形设置，所述电解液池的中垂线与所述封盖的中垂线重合。
22.上述的测试极片的电解液浸润性的装置，其中，所述夹持槽内设置待测试极片，所述固定件贯穿所述待测试极片，所述待测试极片呈矩形设置。
23.上述的测试极片的电解液浸润性的装置，其中，所述电解液池设有固定刻度线。
24.一种测试极片或电解液浸润性的检测方法，其中，涉及上述的测试极片的电解液浸润性的装置，该检测方法包括：
25.s1.极片预处理：将待测试的电池极片截取为预设形状，得到极片试样；
26.s2.浸润性检测：将测试电解液倒入盛装电解液的所述电解液池中至固定刻度线位置；将所述极片试样通过所述固定件固定在所述夹持头上，将设置有所述夹持杆的所述封盖垂直地盖在所述电解液池上，并开始计时；待测试一定时间，将所述封盖垂直提起，将所述极片试样取下，得到浸润试样，并对所述浸润试样进行浸润高度测量，高度记录为h。
27.上述的测试极片或电解液浸润性的检测方法，其中，步骤s2中，所述极片试样一端浸入电解液的深度为h0，同时开始计时；记录一定吸液时间t内所述极片试样的电解液浸润高度h，根据公式v＝
△
h/t，其中
△
h＝h-h0，计算电解液在极片的爬升速度。
28.使用上述的测试极片或电解液浸润性的检测方法得到的浸润速度与极片面积、暴露在电解液中极片面积、电极材料、电极材料压实密度和电解液种类有关。上述方法可以一次评测不同电极的浸润性能差异，也可以一次完成同种电极的平行浸润实验。
29.上述的测试极片或电解液浸润性的检测方法，其中，所述极片试样一端浸入电解液的深度为3～6mm。
30.上述的测试极片或电解液浸润性的检测方法，其中，所述极片由集流体和涂覆在集流体表面的电极活性材料组成。
31.上述的测试极片或电解液浸润性的检测方法，其中，所述极片为正极片或负极片。
32.上述的测试极片或电解液浸润性的检测方法，其中，所述操作在控制水分≤10ppm
的氩气手套箱内进行。
33.本实用新型由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：
34.本实用新型通过聚四氟乙烯夹持部件与密封圈配合来固定极片浸入电解液的深度h0，确定极片从开始浸入和离开电解液的时间，通过计算电解液在极片上的浸润高度变化
△
h，进而可简单而直接地对比出不同压实极片在同种电解液，以及同种极片在不同中电解液中的浸润情况，结构简单，操作方便，实验数据准确性高，具有很高的实用性。
附图说明
35.图1是本实用新型的测试极片的电解液浸润性的装置的示意图；
36.图2是本实用新型的测试极片的电解液浸润性的装置的夹持部件的示意图；
37.附图中：1、电解液池；2、封盖；3、夹持部件，4、密封圈；5、电解液；6、待测试极片；3-1、夹持杆；3-2、固定件；3-3、夹持头；3-4、夹持槽。
具体实施方式
38.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
39.在本实用新型的描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前”、“后”、“横向”、“竖向”等术语所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，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。
40.请参见图1至图2所示，示出一种较佳实施例的测试极片的电解液浸润性的装置，包括：电解液池1、设于电解液池1上的封盖2、夹持部件3、固定件3-2、以及密封圈4，电解液池1的内部设有电解液5；封盖上开设有多个封盖孔；夹持部件3包括夹持杆和设于夹持杆的端部的夹持头，每一夹持杆3-1均与一封盖孔相匹配，夹持头3-3沿其轴向方向开设有夹持槽3-4，夹持头3-3沿其径向方向开设有固定孔，固定孔贯穿夹持槽3-4；固定件3-2贯穿固定孔；密封圈4设于夹持杆3-1与封盖孔之间。
41.进一步，作为一种较佳的实施例，夹持头3-3的固定孔的至少一部分开设有螺纹，固定件3-2为螺丝。固定件3-2的螺纹与固定孔的螺纹相匹配。
42.具体的，作为一种优选的实施方式，夹持槽3-4将夹持头3-3分隔为相互平行布置的第一部分和第二部分，第一部分和第二部分上均布置有该固定孔，其中，固定孔位于第一部分处设有螺纹，固定孔位于第二部分处设有用于对固定件3-2进行限位的限位凸起，固定件3-2的相应位置具有与该限位凸起相匹配的限位凹槽。上述布置使得固定件3-2与第一部分之间能够通过螺纹配合，实现固定件3-2与第一部分之间的轴向移动，同时使得固定件3-2能够相对于第二部分仅发生转动而不发生轴向移动。基于此布置，当固定件3-2旋转时，第一部分和第二部分能够相互靠拢，通过第一部分和第二部分夹持待测试极片6。
43.具体的，作为另一种优选的实施方式，夹持槽3-4将夹持头3-3分隔为相互平行布置的第一部分和第二部分，第一部分和第二部分上均布置有该固定孔，且第一部分和第二
部分处均设有螺纹。基于此布置，当固定件3-2旋转时，第一部分和第二部分不相互靠拢，待测试极片6被挂设于固定件上或通过固定件被抵于夹持槽3-4内。
44.进一步，作为一种较佳的实施例，电解液池1采用高硼硅玻璃。
45.进一步，作为一种较佳的实施例，封盖2和夹持部件3均采用聚四氟乙烯。
46.进一步，作为一种较佳的实施例，封盖2的封盖孔沿竖直方向开设，夹持杆3-1沿竖直方向设置。
47.进一步，作为一种较佳的实施例，包括两个夹持部件3，两个夹持部件3之间的间距为20～25mm。
48.进一步，作为一种较佳的实施例，封盖2的外径大于电解液池1的外径，封盖2的下表面开设有封盖槽，封盖槽的形状与电解液池1的侧壁的形状相匹配，电解液池1的侧壁的上端设于封盖槽的内部。
49.进一步，作为一种较佳的实施例，电解液池1和封盖2均呈圆形设置，电解液池1的中垂线与封盖2的中垂线重合。
50.进一步，作为一种较佳的实施例，夹持头3-3的夹持槽3-4内设置待测试极片6，固定件3-2贯穿待测试极片6，待测试极片6呈矩形设置。
51.进一步，作为一种较佳的实施例，电解液池1设有固定刻度线。
52.实施例1
53.将公司自产正极材料gx003制备的电池极片截取为两片同样的矩形，得到极片试样；其中极片压实密度为2.2g/cm3。
54.将测试电解液倒入盛装电解液的电解液池中至固定刻度线位置；将极片试样通过固定件固定在夹持头上，将设置有夹持杆的封盖垂直盖在电解液池上，并开始计时；测试时间为1h，将封盖垂直提起，将极片试样取下，得到浸润试样，并对浸润试样进行浸润高度测量，同次实验的两片极片试样的浸润高度差取平均值为
△h平均
(mm)，计算电解液在极片的爬升速度v
平均
＝
△h平均
t，测试结果参见表1。
55.实施例2
56.基于实施例1，不同之处仅在于：极片压实密度为2.35g/cm3，测试结果参见表1。
57.实施例3
58.基于实施例1，不同之处仅在于：极片压实密度为2.5g/cm3，测试结果参见表1。
[0059][0060]
表1不同压实密度的极片浸润测试结果
[0061]
由表1数据可知，随着极片压实密度的增加，电解液浸润速度逐渐降低。本实用新型对电芯试制过程的极片压实密度参数调整有一定的借鉴价值。
[0062]
实施例4
[0063]
本实施例中的电解液以质量百分比为12.5％的lipf6作为锂盐，有机溶剂中各组分的质量百分比为ec:emc＝3:7(ec，碳酸乙烯酯；emc，乙基甲基碳酸酯)。
[0064]
将待测试的电池极片截取为两片同样的矩形，得到极片试样；将测试电解液倒入盛装电解液的电解液池中至固定刻度线位置；将极片试样通过固定件固定在夹持头上，将设置有夹持杆的封盖垂直盖在电解液池上，并开始计时；测试时间为1h，将封盖垂直提起，将极片试样取下，得到浸润试样，并对浸润试样进行浸润高度测量，同次实验的两片极片试样的浸润高度差取平均值为
△h平均
(mm)，计算电解液在极片的爬升速度v
平均
＝
△h平均/
t，测试结果参见表2。
[0065]
实施例5
[0066]
基于实施例4，不同之处仅在于：测试电解液中的有机溶剂各组分的质量百分比为ec:emc:dmc＝3:6:1(dmc，碳酸二甲酯)，测试结果参见表2。
[0067]
实施例6
[0068]
基于实施例4，不同之处仅在于：测试电解液中的有机溶剂各组分的质量百分比为ec:emc:dmc＝2:6:2，测试结果参见表2。
[0069]
实施例7
[0070]
基于实施例6，不同之处仅在于：测试电解液中的锂盐质量百分比为9％，测试结果参见表2。
[0071]
实施例8
[0072]
基于实施例6，不同之处仅在于：测试电解液中的锂盐质量百分比为15％，测试结果参见表2。
[0073][0074]
表2不同电解液浸润性测试结果
[0075]
由表2数据可知，电解液溶剂组分中dmc和锂盐含量对电解液在极片的浸润性能有影响。加入dmc或随着dmc含量增加，锂盐比例降低，电解液浸润速度逐渐提高。本实用新型为设计不同需求的电解液配方提供了一种思路。
[0076]
以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

技术特征：
1.一种测试极片的电解液浸润性的装置，其特征在于，包括：电解液池；设于所述电解液池上的封盖，所述封盖上开设有多个封盖孔；夹持部件，所述夹持部件包括夹持杆和设于所述夹持杆的端部的夹持头，每一所述夹持杆均与一所述封盖孔相匹配，所述夹持头沿其轴向方向开设有夹持槽，所述夹持头沿其径向方向开设有固定孔，所述固定孔贯穿所述夹持槽；固定件，所述固定件贯穿所述固定孔；密封圈，所述密封圈设于所述夹持杆与所述封盖孔之间。2.根据权利要求1所述的测试极片的电解液浸润性的装置，其特征在于，所述固定孔的至少一部分开设有螺纹，所述固定件为螺丝。3.根据权利要求1所述的测试极片的电解液浸润性的装置，其特征在于，所述电解液池采用高硼硅玻璃。4.根据权利要求1所述的测试极片的电解液浸润性的装置，其特征在于，所述封盖和所述夹持部件均采用聚四氟乙烯。5.根据权利要求1所述的测试极片的电解液浸润性的装置，其特征在于，所述封盖孔沿竖直方向开设，所述夹持杆沿竖直方向设置。6.根据权利要求1所述的测试极片的电解液浸润性的装置，其特征在于，包括两个所述夹持部件，两个所述夹持部件之间的间距为20～25mm。7.根据权利要求1所述的测试极片的电解液浸润性的装置，其特征在于，所述封盖的外径大于所述电解液池的外径，所述封盖的下表面开设有封盖槽，所述封盖槽的形状与所述电解液池的侧壁的形状相匹配，所述电解液池的侧壁的上端设于所述封盖槽的内部。8.根据权利要求7所述的测试极片的电解液浸润性的装置，其特征在于，所述电解液池和所述封盖均呈圆形设置，所述电解液池的中垂线与所述封盖的中垂线重合。9.根据权利要求1所述的测试极片的电解液浸润性的装置，其特征在于，所述夹持槽内设置待测试极片，所述固定件贯穿所述待测试极片，所述待测试极片呈矩形设置。10.根据权利要求1所述的测试极片的电解液浸润性的装置，其特征在于，所述电解液池设有固定刻度线。

技术总结
本实用新型公开了一种测试极片的电解液浸润性的装置，包括：电解液池；设于电解液池上的封盖，封盖上开设有多个封盖孔；夹持部件，夹持部件包括夹持杆和设于夹持杆的端部的夹持头，每一夹持杆均与一封盖孔相匹配，夹持头沿其轴向方向开设有夹持槽，夹持头沿其径向方向开设有固定孔，固定孔贯穿夹持槽；固定件，固定件贯穿固定孔；密封圈，密封圈设于夹持杆与封盖孔之间。本实用新型通过聚四氟乙烯夹持部件与密封圈配合来固定极片浸入电解液的深度，确定极片从开始浸入和离开电解液的时间，通过计算电解液在极片上的浸润高度变化，进而可简单而直接地对比出不同压实极片在同种电解液，以及同种极片在不同中电解液中的浸润情况。及同种极片在不同中电解液中的浸润情况。及同种极片在不同中电解液中的浸润情况。


技术研发人员：王敏
受保护的技术使用者：上海轩邑新能源发展有限公司
技术研发日：2023.01.12
技术公布日：2023/7/17