专利名称：电池模具及快速评价电池匹配度的方法
技术领域：
本发明涉及一种电池模具，尤其是一种电池测试使用的模具。本发明还涉及一种 电池的测试方法，尤其是一种快速评价电池匹配度的方法。
背景技术：
绿色环保锂离子二次电池近年来已在便携式电子产品、通讯工具、电动工具中得 到广泛应用，并逐步成为电动汽车的动力电源。对于不断提升的性能要求，优良的原材料及 优化的生产工艺越来越受关注。在一般实验生产中，评估电池设计方案或者极片工艺的优 劣，主要使用的是制作电池，测试电池性能的方法，通过对比测得的各项电池性能参数来确 定工艺的好坏和极片工艺的优劣。这种方法存在明显的弊端周期长，耗费物料量大，对于 时间成本和物质成本都有较大的浪费。活化能是1889年前瑞典科学家阿仑尼乌斯(Arrhenius)最早提出的概念，它在化 学中具有重要的意义。就其定义和本质，不同学者意见不同。但是，有一点已经获得共识 活化能可以有效的表征化学反应发生的难易程度。活化能越大，势垒越高，反应越难发生。利用活化能这一特性，很多领域利用表观活化能评价特定反应的难易程度。电池 充放电过程中，最主要的过程是活性物质的电化学反应。这一过程具有与之相对应的活化 能。利用此活化能评价电池体系优劣的相关工作尚未有公开的报导。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种电池模具，以及一种快速评价电池匹配 度的方法，能够快速评价电池正负极片匹配程度、原材料及极片性能，并且操作简单，数据 准确，大量的节省物料、时间、人力成本。为解决上述技术问题，本发明电池模具的技术方案是，包括筒状的中部，和设置在 所述筒状中部两端的端部，所述端部对应于所述中部轴向通孔的位置设置有与该通孔配合 的凸起部，装配后，所述凸起部将模具中的模拟电池夹在所述中部的通孔中，所述端部设置 有引出导线的接极耳，所述两个端部不通过模具自身而导通。本发明还提供了一种快速评价电池匹配度的方法，其技术方案是，使用上述模具 制备模拟电池，通过接极耳的引线利用交流阻抗法测出不同组合的模拟电池不同温度下的 电化学反应电阻Rct，通过阿伦尼乌斯经验公式计算出反应活化能，通过比对活化能值确定 不同电池匹配的程度当活化能数值越低，电池匹配度越好；当活化能数值越高，电池匹配
度越差。本发明通过上述技术方案，能够快速评价电池正负极片匹配程度、原材料及极片 性能，并且操作简单，数据准确，同时大量的节省了物料、时间、人力成本，相较于业内常用 方法有明显的优势，对于辅助极片、电池设计有重大的实用意义。
下面结合附图及实施例对本发明进行进一步详细的描述。图1为本发明电池模具中端部的示意图。图2为本发明电池模具中中部的示意图。图3为本发明电池模具装配的示意图。图4为本发明电池模具装配的剖面图。图5为本发明根据实施例1所测电池在不同温度⑴下的交流阻抗(Rct)，以〖11^ 随$变化图。图6为本发明根据实施例2所测电池在不同温度⑴下的交流阻抗(Rct)，以In^ 随.变化图。其中附图标记为，1.端部；2.中部；3.端部；4.弹簧；5.接极耳。
具体实施例方式本发明提供了一种电池模具，如图1-图4所示，包括筒状的中部2，和设置在所述 筒状中部2两端的端部1和3，所述端部1和3对应于所述中部轴向通孔的位置设置有与该 通孔配合的凸起部，装配后，所述凸起部将模具中的模拟电池夹在所述中部的通孔中，所述 端部设置有引出导线的接极耳5，所述两个端部1和3不通过模具自身而导通。所述凸起部设置有外螺纹，所述通孔设置有相应的内螺纹，所述凸起部与所述通 孔通过螺纹相配合，使得所述端部通过旋转与所述中部连接。所述中部与端部的连接处使用硅胶密封圈及聚四氟乙烯薄膜密封。所述凸起部上设置有弹簧4，所述弹簧4使模拟电池的正负极片紧密接触。所述端部的材料为铁、铜、铝及其金属、非金属合金的一种或多种，所述中部的材 料为聚四氟乙烯、尼龙、有机玻璃或者PP。本发明还公开了一种快速评价电池匹配度的方法，使用上述模具制备模拟电池， 通过接极耳的引线利用交流阻抗法测出不同组合的模拟电池不同温度下的电化学反应电 阻Rct，通过阿伦尼乌斯经验公式计算出反应活化能，通过比对活化能值确定不同电池匹配 的程度当活化能数值越低，电池匹配度越好；当活化能数值越高，电池匹配度越差。所述交流阻抗法包括如下步骤对模拟电池进行3次充放电循环，倍率为0. 2C，用于活化；对活化后的模拟电池进行电化学交流阻抗谱测试，振幅为1至50mV，高频频率 IKHz至1MHz，低频频率0. 00001Hz至10Hz，测试在-20°CM 100°C温度区间内任取3至100 个温度点进行重复，通过拟合计算获得电化学反应电阻Rct ；
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过斜率求得反应活化能，其中，A为指前因子，根据图中截距可以求得InA。由于活化能fe 仅仅由阿伦尼乌斯经验公式中I的斜率决定，因此InA对活化能没有影响。所述模拟电池的正极包含但不限于磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰、镍钴铝商品化锂离子二次电池正极材料中的一种或多种，负极包含但不限于天然石墨、人造石墨、 硅、金属氧化物负极材料中的一种或多种。所述模拟电池为指定正极或负极片，对电极为金属锂片的半电池。当活化能小于或等于30时，电池匹配度为优良；当活化能大于30小于40时，电池 匹配度为合格；当活化能大于或等于40时，电池匹配度为不合格。下面通过具体实施案例对本发明进行更详细的说明。1、装配模拟电池使用专用的模具，该模具与传统的电池装配模具相比具有快速 简单，模拟电池成品率高等特点，同时为了保证数据准确，保证比对实验中使用的为同种电 解液及隔膜。2、对模拟电池进行3次充放电循环，倍率为0. 2C，用于活化。3、活化后的模拟电池进行电化学交流阻抗谱(EIS)测试，振幅为1至50mV，高频频 率IKHz至1MHz，低频频率0. 00001Hz至10Hz。测试在_20°C至100°C温度区间内任取3至 100个温度点进行重复。通过拟合计算获得电化学反应电阻Ret。
权利要求
1.一种电池模具，其特征在于，包括筒状的中部，和设置在所述筒状中部两端的端部， 所述端部对应于所述中部轴向通孔的位置设置有与该通孔配合的凸起部，装配后，所述凸 起部将模具中的模拟电池夹在所述中部的通孔中，所述端部设置有引出导线的接极耳，所 述两个端部不通过模具自身而导通。
2.根据权利要求1所述的电池模具，其特征在于，所述凸起部设置有外螺纹，所述通孔 设置有相应的内螺纹，所述凸起部与所述通孔通过螺纹相配合，使得所述端部通过旋转与 所述中部连接。
3.根据权利要求1所述的电池模具，其特征在于，所述中部与端部的连接处使用硅胶 密封圈及聚四氟乙烯薄膜密封。
4.根据权利要求1所述的电池模具，其特征在于，所述凸起部上设置有弹簧，所述弹簧 使模拟电池的正负极片紧密接触。
5.根据权利要求1所述的电池模具，其特征在于，所述端部的材料为铁、铜、铝及其金 属、非金属合金的一种或多种，所述中部的材料为聚四氟乙烯、尼龙、有机玻璃或者PP。
6.一种快速评价电池匹配度的方法，其特征在于，使用如权利要求1-5中任意一项所 述的模具制备模拟电池，通过接极耳的引线利用交流阻抗法测出不同组合的模拟电池不同 温度下的电化学反应电阻Rct，通过阿伦尼乌斯经验公式计算出反应活化能，通过比对活化 能值确定不同电池匹配的程度当活化能数值越低，电池匹配度越好；当活化能数值越高， 电池匹配度越差。
7.根据权利要求6所述的快速评价电池匹配度的方法，其特征在于，所述交流阻抗法 包括如下步骤对模拟电池进行3次充放电循环，倍率为0. 2C，用于活化；对活化后的模拟电池进行电化学交流阻抗谱测试，振幅为1至50mV，高频频率IKHz至 1MHz，低频频率0. 00001Hz至10Hz，测试在_20°C至100°C温度区间内任取3至100个温度 点进行重复，通过拟合计算获得电化学反应电阻Rct ；利用简化后的阿伦尼乌斯经验公式
8.根据权利要求6所述的快速评价电池匹配度的方法，其特征在于，所述模拟电池的 正极包含磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰、镍钴铝商品化锂离子二次电池正极材料中的 一种或多种，负极包含天然石墨、人造石墨、硅、金属氧化物负极材料中的一种或多种。
9.根据权利要求6所述的快速评价电池匹配度的方法，其特征在于，所述模拟电池为 指定正极或负极片，对电极为金属锂片的半电池。
10.根据权利要求6所述的快速评价电池匹配度的方法，其特征在于，当活化能小于或 等于30时，电池匹配度为优良；当活化能大于30小于40时，电池匹配度为合格；当活化能 大于或等于40时，电池匹配度为不合格。
全文摘要
本发明公开了一种电池模具及快速评价电池匹配度的方法，其特点在于使用指定模具制备模拟电池或半电池，利用简化后的阿伦尼乌斯经验公式(Arrhenius)测试计算指定温度范围内不同极片组合时的反应活化能，根据反应活化能的大小，建立判定电极匹配度的标准，有效的评价相关的极片性能。此方法适用于各种锂离子电池正负极材料所制备的极片，能够广泛的运用于工艺评价，原材料评估等，流程简单易操作，数据快速准确，有效的降低相关工作中的物料成本和时间成本。本发明还提供了一种电池模具，其装配简易，准确性高，可重复利用。
文档编号H01M10/04GK102088107SQ20101060422
公开日2011年6月8日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者张军, 朱广焱, 袁巍, 陆卫忠 申请人:上海中兴派能能源科技有限公司