锂离子电池负极材料水分检测系统的制作方法

本实用新型提供一种检测系统，具体是指一种锂离子电池负极材料水分检测系统。

背景技术：

锂离子电池主要负极材料有锡基材料、锂基材料、钛酸锂、碳纳米材料、石墨烯材料等。锂电池负极材料的能量密度是影响锂电池能量密度的主要因素之一，锂电池的正极材料、负极材料、电解质、隔膜被称为锂电池的四个核心材料。锂离子电池内部是一个较为复杂的化学体系，这些化学系统的反应过程及结果都与水分密切相关。而水分的失控或粗化控制，导致电池中水分的超标存在，不但能导致电解质锂盐的分解，而且对正负极材料的成膜和稳定性产生恶劣影响，导致锂离子电池的电化学特性，诸如容量、内阻、产品特性都会产生较为明显的恶化。因此，在锂电池的生产过程中，需要对原材料的水分进行检测。然而传统的检测系统在对锂电池负极材料的水分进行检测时，其误差较大，无法准确的检测出负极材料的水分含量。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服传统的检测系统在对锂电池负极材料的水分进行检测时，其误差较大，无法准确的检测出负极材料的水分含量的上述缺陷，提供一种锂离子电池负极材料水分检测系统。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：锂离子电池负极材料水分检测系统，包括微控制器，微波发生器，与微波发生器相连接的隔离器，与微控制器相连接的储存器、显示器以及A/D转换器，与A/D转换器相连接的前端采样保持单元，与前端采样保持单元相连接用于接收微波发生器所发出的微波信号的检波器；所述前端采样保持单元包括场效应管MOS1，场效应管MOS2，放大器P2，串接在放大器P2的负极和输出端之间的电容C4，一端与放大器P2的正极相连接、另一端接地的电容C3，以及与场效应管MOS1的源极相连接的低通滤波电路；所述场效应管MOS2的栅极与场效应管MOS1的栅极连接、其漏极与放大器P2的负极相连接、源极与放大器P2的输出端相连接；所述放大器P2的正极与场效应管MOS1的漏极相连接、其输出端与A/D转换器的信号输入接口连接。

所述低通滤波电路包括放大器P1，一端与检波器的信号输出接口连接、另一端经电阻R3后与放大器P1的负极相连接的电阻R1，一端与电阻R1和电阻R3的连接点相连接、另一端接地的电容C1，一端与电阻R1和电阻R3的连接点相连接、另一端与放大器P1的输出端相连接的电阻R2，以及串接在放大器P1的负极和输出端之间的电容C2；所述放大器P1的正极接地、其输出端与场效应管MOS1的源极相连接。

所述前端采样保持单元还包括串接在场效应管MOS1的栅极和场效应管MOS2的栅极之间的保护链路；所述保护链路包括N极与场效应管MOS2的栅极相连接、P极与场效应管MOS1的栅极相连接的二极管D1，P极与场效应管MOS2的栅极相连接、N极与场效应管MOS1的栅极相连接的二极管D2。

本实用新型较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本实用新型可以很好的维持检测信号的稳定性，并有效的排除干扰信号的影响，使其可以连续、准确的对负极材料的水分含量进行检测。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构图。

图2是本实用新型的前端采样保持单元的电路结构图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式并不限于此。

实施例

如图1所示，本实用新型的锂离子电池负极材料水分检测系统，包括微控制器，微波发生器，与微波发生器相连接的隔离器，与微控制器相连接的储存器、显示器以及A/D转换器，与A/D转换器相连接的前端采样保持单元，与前端采样保持单元相连接用于接收微波发生器所发出的微波信号的检波器。

具体的，该微波发生器采用透射式检测方式设置，即该微波发生器发出的微波信号穿过负极材料后由检波器接收，该微波发生器的型号为BJX3-ZN1170。隔离器可以使正向传输的微波信号无衰减的通过，而对于反射回来的微波信号则进行衰减，即其可以吸收反射的微波信号，从而避免反射的微波信号干扰微波发生器，该隔离器的型号为UIYBCI3538A。该检波器用于接收微波发生器发出的信号，并将微波信号转换为模拟电信号，即微波发生器发出的微波信号穿过负极材料后由检波器接收，该检波器的型号为5400-6NF50。前端采样保持单元则对检波器输出的信号进行处理后输入到A/D转换器；A/D转换器采用TLC1549转换器，其用于将模拟信号转换为数字信号后输入给微控制器。微控制器为计算机，其接收到检测信号后将其转换为湿度值通过显示器显示，同时将检测结果发送给储存器储存。

具体的，如图2所示，所述前端采样保持单元包括场效应管MOS1，场效应管MOS2，放大器P2，串接在放大器P2的负极和输出端之间的电容C4，一端与放大器P2的正极相连接、另一端接地的电容C3，以及与场效应管MOS1的源极相连接的低通滤波电路；所述场效应管MOS2的栅极与场效应管MOS1的栅极连接、其漏极与放大器P2的负极相连接、源极与放大器P2的输出端相连接；所述放大器P2的正极与场效应管MOS1的漏极相连接、其输出端与A/D转换器的信号输入接口连接。

作为一种优选，该前端采样保持单元还包括串接在场效应管MOS1的栅极和场效应管MOS2的栅极之间的保护链路；所述保护链路包括N极与场效应管MOS2的栅极相连接、P极与场效应管MOS1的栅极相连接的二极管D1，P极与场效应管MOS2的栅极相连接、N极与场效应管MOS1的栅极相连接的二极管D2。

另外，该低通滤波电路包括放大器P1，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电容C1以及电容C2。其中，该电阻R1的一端与检波器的信号输出接口连接、其另一端经电阻R3后与放大器P1的负极相连接，电容C1的一端与电阻R1和电阻R3的连接点相连接、其另一端接地，电阻R2的一端与电阻R1和电阻R3的连接点相连接、其另一端与放大器P1的输出端相连接，电容C2串接在放大器P1的负极和输出端之间。所述放大器P1的正极接地、其输出端与场效应管MOS1的源极相连接。

工作时，提取负极材料样品，微波发生器发出的微波信号经隔离器后穿过负极材料样品，由于负极材料中的水分能够对微波能量进行吸收、反射，从而引起微波信号相位、幅值参数变化。穿过负极材料样品后的微波信号由检波器接收，检波器将微波信号转换为模拟电信号输入给前端采样保持单元。输入到采样保护单元的信号首先经过低通滤波电路处理，即信号依次经过电阻R1和电阻R3后输入到放大器P1中，由放大器P1进行放大处理；在此过程中，电容C1和电容C2对信号进行滤波处理，排除干扰信号的影响；该低通滤波电路的品质因数为Q，其中，从放大器P1的输出端输出的信号输入到场效应管MOS1的源极，使场效应管MOS1和场效应管MOS2导通，该放大器P2、电容C3以及电容C4共同形成一个保持器，该电容C3为保持电容，该保持器可以使信号保持不变；该二极管D1和二极管D2所组成的保护链路可以对电路进行保护。放大器P2输出端输出的信号输入到A/D转换器中，由A/D转换器转换为数字信号，在A/D转换的过程中需要一定时间，而信号经过保持器处理后可以防止信号在转换过程中产生误差，进而可以提高检测系统的检测精度。由A/D转换器转换后的信号输入到微控制器，由微控制器将其转换为湿度值并通过显示器显示，同时将检测结果发送给储存器储存。如果湿度值不达标则说明该批次的负极材料水分含量不达标。

如上所述，便可很好的实施本实用新型。