电解质膜电化学阻抗谱测试装置及电化学测试系统的制作方法

本实用新型涉及电解质阻抗谱测试技术领域，尤其涉及一种电解质膜电化学阻抗谱测试装置及电化学测试系统。

背景技术：

近20年来世界各国在聚合物电解质的研究方面投入了很大的力量,聚合物电解质种类繁多,但大致可分为三类：干态聚合物电解质、凝胶聚合物电解质和微孔型聚合物电解质。

电化学阻抗谱(Electrochemical impedance spectroscopy，简称EIS)是研究电极/电解质界面发生的电化学过程的最有力工具之一，电化学阻抗谱是给电解质施加一个频率不同的小振幅的交流信号，测量交流信号电压与电流的比值(此比值即为该电化学系统的阻抗)随正弦波频率的变化，通过电化学阻抗谱可以分析电极和电池内部的电化学过程。电化学工作站可以测出频率范围很宽的阻抗谱，然后再结合等效电路模拟出阻抗值，再进行电导率计算得出电解质离子电导率。从实用的观点来看,聚合物电解质至少要满足具有较高的离子电导率，电池方可进行充电。因此对电池中的电解质进行EIS分析研究显得至关重要。

目前，聚合物电解质阻抗谱测量通常将电解质膜直接放置在电池壳内，将电池壳与电化学工作站的电极连接进行测量，这样导致的技术问题是：电解质膜与电池壳之间接触不好，使电解质膜受力不均匀，测量误差较大，造成电解质膜测试阻抗值偏大，影响到欧姆内阻的精确度，进而降低对电池分析判断的准确度。

技术实现要素：

本实用新型的实施例提供一种电解质膜电化学阻抗谱测试装置及电化学测试系统，主要目的是使电解质膜在电化学阻抗谱测试的过程中，电解质膜受力均匀，减少阻抗的测量误差，提高电化学阻抗谱测试的精确度。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种电解质膜电化学阻抗谱测试装置，包括：

安装套，所述安装套为中空结构；

夹持组件，所述夹持组件设于所述安装套内，所述夹持组件包括相对布设用于夹持所述电解质膜的夹持台，所述夹持台的部分露在所述安装套的外部，且两个所述夹持台的外露部上均安装有外接极耳；

施压装置，所述施压装置套设在其中一个所述夹持台上，配置为带动所述夹持台朝另外一个所述夹持台移动；

其中，两个所述夹持台均为导电体。

本实用新型实施例提供的电解质膜电化学阻抗谱测试装置，利用两个相对布设的夹持台夹持电解质膜，通过施压装置带动其中一个夹持台朝另一个夹持台移动，进而对电解质膜施加压力，使电解质膜与夹持台接触良好，受力均匀，提高所测得的阻抗值的准确性，且该装置结构简单，易操作。

可选的，两个所述夹持台中的一个夹持台包括第一夹持本体和部分露在所述安装套外部的支撑座；另外一个所述夹持台包括第二夹持本体和部分露在所述安装套外部的导电柱，所述第一夹持本体和所述第二夹持本体相对布设，所述外接极耳安装在所述支撑座和所述导电柱的外露部上，所述施压装置套设在所述导电柱上。

进一步的，所述第一夹持本体与所述第二夹持本体均能覆盖住所述电解质膜的夹持面。

可选的，所述第一夹持本体和所述第二夹持本体与所述安装套之间套设有第一绝缘套管。

可选的，所述导电柱与所述施压装置之间套设有第二绝缘套管。

进一步的，所述第二绝缘套管靠近所述第二夹持本体的一端设置有凸沿，所述施压装置的端部顶在所述凸沿上。

可选的，所述施压装置的至少部分露在所述安装套外部，且所述施压装置的顶端低于所述导电柱的顶端。

可选的，所述支撑座和所述施压装置均与所述安装套螺纹连接。

可选的，两个所述夹持台的中轴线，以及所述施压装置的中轴线位于同一条直线上。

本实用新型另一方面还提供了一种电化学测试系统，该电化学测试系统包括上述所述的电解质膜电化学阻抗谱测试装置；电化学工作站，所述电化学工作站与所述外接极耳电连接。

本实用新型实施例提供的电化学测试系统，由于采用上述所述的电解质膜电化学阻抗谱测试装置，亦可提高测试数据的准确性，为电池的阻抗谱分析提供可靠的数据。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种电解质膜电化学阻抗谱测试装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种电解质膜电化学阻抗谱测试装置的使用状态图；

图3为采用本实用新型实施例提供的一种电解质膜电化学阻抗谱测试装置与现有的电化学阻抗谱测试装置所测试的阻抗Nyquist对比图；

图4为采用本实用新型实施例提供的一种电解质膜电化学阻抗谱测试装置与现有的电化学阻抗谱测试装置所测试的阻抗Nyquist对比图；

图5为采用本实用新型实施例提供的一种电解质膜电化学阻抗谱测试装置与现有的电化学阻抗谱测试装置所测试的阻抗Nyquist对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例电解质膜电化学阻抗谱测试装置及电化学测试系统进行详细描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

参照图1和图2，本实用新型实施例提供了一种电解质膜电化学阻抗谱测试装置，其包括：安装套1，所述安装套为1中空结构；夹持组件，所述夹持组件设于所述安装套1内，所述夹持组件包括相对布设用于夹持所述电解质膜8的夹持台，所述夹持台的部分露在所述安装套1的外部，且两个所述夹持台的外露部上均安装有外接极耳4；施压装置5，所述施压装置5套设在其中一个所述夹持台上，配置为带动所述夹持台朝另外一个所述夹持台移动；其中，两个所述夹持台均为导电体。

具体的，两个所述夹持台分别为第一夹持台2和第二夹持台3，所述施压装置5套设在所述第二夹持台3上，通过施压带动所述第二夹持台3朝第一夹持台2方向移动，进而使电解质膜8的表面分别与第一夹持台2和第二夹持台3接触，由于第一夹持台2和第二夹持台3作用在电解质膜8上的压力均匀，以使电解质膜8与夹持台接触均匀，避免在接触面的局部出现间隙或者过度挤压的现象，若出现间隙则会直接导致所测得的阻抗值的增大，利用电解质膜8与夹持台的均匀接触，提高测试结果的准确性，这样通过较为准确的测试数据能够精确的分析电解质膜的电化学阻抗谱，从而对电池的阻抗谱等性能分析提供了有利的数据。

在一些实施例中，参照图1，所述第一夹持台2包括第一夹持本体201和部分露在所述安装套1外部的支撑座202。其中，支撑座202和所述第一夹持本体201的结构具有多种，示例的，所述支撑座202可以为圆柱状、棱柱状或者其他形状，但是为了节约加工成本，优选为圆柱状，且圆柱状结构的支撑座202具有一个阶梯台，安装套1的一端就可顶在所述阶梯台上，从而使支撑座202的部分能外露，且将外接极耳4安装在支撑座202的外露部上，便于与电化学工作站电连接，外接极耳4可以安装在外露部的侧面或者底面，优选的设置在侧面，这样方便操作，支撑座202为导电体，选自不锈钢、铜镀金等材料中的一种；第一夹持本体201的结构也同样具有多种，例如，圆柱状、棱柱状或者其他形状，同样为了节约加工成本，以及与所述电解质膜8的表面结构相适应，优选为圆柱状，因为裁剪后的电解质膜8为圆柱状；同时，第一夹持本体201中需与电解质膜8接触的表面光滑，摩擦系数小；第一夹持本体201也为导电体，材料可以与所述支撑座202相同或者不同，具体实施时，所述支撑座202可以与第一夹持本体201材料相同，且呈一体结构，一体成型设计。

在一些实施例中，参照图1，所述第二夹持台3包括第二夹持本体301和部分露在所述安装套1外部的导电柱302，所述第一夹持本体201和所述第二夹持本体301相对布设，第二夹持本体301的外径大于所述导电柱302的外径，所述施压装置5套设在所述导电柱302上。其中，为了保证夹持台对电解质膜8的作用力均匀，第二夹持本体301与第一夹持本体201的结构相同，第二夹持本体301中需与电解质膜8接触的表面也光滑，摩擦系数也较小。

示例的，电解质膜8的夹持面的轮廓线超出第一夹持本体201的夹持面的轮廓线，同样，电解质膜8的夹持面的轮廓线超出第二夹持本体301的夹持面的轮廓线，若电解质膜8的夹持面的轮廓线未超出第一夹持本体201的夹持面的轮廓线或第二夹持本体301的夹持面的轮廓线时，在夹持过程中，为导电体的第一夹持本体201和第二夹持本体301会直接接触而发生短路现象，若电解质膜8的夹持面的轮廓线大大超出第一夹持本体201的夹持面的轮廓线或第二夹持本体301的夹持面的轮廓线，也容易导致电解质膜8发生卷曲，进而接触性较差，测试的阻抗谱误差就会偏大，优选的，电解质膜8的夹持面的面积等于第一夹持本体201的夹持面的面积以及第二夹持本体301的夹持面的面积，其中，夹持面为相接触的表面。

示例的，所述第一夹持本体201和所述第二夹持本体301与所述安装套1之间套设有第一绝缘套管6。示例的，第一绝缘套管6的内径与第一夹持本体201和所述第二夹持本体301的外径均相同，第一绝缘套管6可以使第一夹持本体201、第二夹持本体301与电解质膜8三者的中轴线位于同一条直线上。在具体实施时，由于安装套1可能为导体，第一绝缘套管6有效防止均为导体的第一夹持本体201和所述第二夹持本体301与安装套1之间发生短路现象，另一方面，当第二夹持本体301朝第一夹持本体201方向移动时，保证第二夹持本体301竖直作用在电解质膜8上，进而使电解质膜受力均匀。所述第一绝缘套管6可以是聚四氟乙烯、聚醚酰亚胺、聚丙烯等绝缘材质。

具体的，第一绝缘套管6的高度小于等于第一夹持本体201和第二夹持本体301的高度之和，这样就可防止施压装置5带动第二夹持台3朝第一夹持台3方向移动时被第一绝缘套管6阻止，影响对电解质膜的夹持。

在一些实施方式中，所述导电柱302与所述施压装置5之间套设有第二绝缘套管7，由于在实际使用时，所述施压装置5也可能为导电体，为了防止施压装置5与导电柱302接触发生短路而设计第二绝缘套管7，其中，第二绝缘套管7与所述导电柱302和施压装置5均为间隙配合。所述第二绝缘套管7可以是聚四氟乙烯、聚醚酰亚胺、聚丙烯等绝缘材质

为了促使施压装置5同时带动第二绝缘套管7、导电柱302以及第二夹持本体301朝电解质膜8方向移动，参照图1，所述第二绝缘套管7靠近所述第二夹持本体301的一端设置有凸沿701，所述施压装置5的端部顶在所述凸沿701上。这样还可以防止均为导电体的施压装置5与第二夹持本体301接触发生短路。

示例的，所述施压装置5的至少部分露在所述安装套1外部，且所述施压装置5的顶端低于所述导电柱302的顶端，防止施压装置5在移动过程中与导电柱302接触而导电。

在一些实施方式中，参照图1，所述支撑座202和所述施压装置5均与所述安装套1螺纹连接。具体施压时，旋转施压装置5，施压装置5沿着安装套1的轴向方向移动，进而推动第二绝缘套管7、导电柱302以及第二夹持本体301朝电解质膜8方向移动，从而使第二夹持本体301作用在电解质膜8的表面上。安装套1还可限定第一绝缘套管6的位置，防止晃动，影响施压。

本实用新型实施例还提供了一种电化学测试系统，所述电化学测试系统包括上述所述的电解质膜电化学阻抗谱测试装置、电化学工作站，所述电化学工作站与所述电解质膜电化学阻抗谱测试装置的外接极耳电连接。具体的，其中一个外接极耳4与电化学工作站的工作电极连接，另一个外接极耳4与电化学工作站的对电极和参比电极连接。

在具体进行电化学阻抗谱测试时，将电解质膜8夹持在电解质膜电化学阻抗谱测试装置上，由于在测试时电解质膜8受力均匀，提高了阻抗谱测试数据的准确性。

下述通过多个阻抗Nyquist对比图对利用该电化学测试系统所测试的电解质膜的阻抗与利用现有的电化学阻抗谱测试装置所测试的电解质膜的阻抗进行说明：

采用本公开的测试装置以及采用现有的其他测试装置对一种干态铝聚合物电解质膜在相同条件下进行阻抗值测试，所测得的阻抗值对比如图3所示，通过该阻抗Nyquist对比图(其中，横坐标为所测得的阻抗值)明显得出，利用本公开的测试装置所测得的阻抗值明显小于采用其他测试装置所测得的阻抗值，由此得出，本公开测试装置能够减少影响所测得的阻抗值增加的外界因素，使测得值更靠近真实值。

采用本公开的测试装置以及采用现有的其他测试装置对一种微孔型锂聚合物电解质膜在相同条件下进行阻抗值测试，所测得的阻抗值对比如图4所示，通过该阻抗Nyquist对比图明显得出，利用本公开的测试装置所测得的阻抗值也明显小于采用其他测试装置所测得的阻抗值。

采用本公开的测试装置以及采用现有的其他测试装置对一种凝胶态锂聚合物电解质膜在相同条件下进行阻抗值测试，所测得的阻抗值对比如图5所示，通过该阻抗Nyquist对比图明显得出，利用本公开的测试装置所测得的阻抗值同样明显小于采用其他测试装置所测得的阻抗值。

通过上述三个对比图得出，采用本公开的电解质膜电化学阻抗谱测试装置或电化学测试系统能够更加准确的测得电解质膜的阻抗值，提高阻抗谱分析的精确性。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。