专利名称：一种模拟电池三电极装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种二次电池电化学性能测试装置，特别涉及一种模拟 电池三电极装置。
背景技术：
随着二次电池产业的不断发展，作为电极或电池的一种重要的研究手段 一模拟电池三电极体系的应用变得越来越广泛，该模拟电池三电极体系主要 是由在容纳有电芯和电解液的壳体中引入参比电极制作而成的，它现有的制 作方法为在手套箱中将电池拆开取出电芯后，在盖板上钻孔引入锂金属参 比电极，然后将电芯的极耳焊接固定在盖板上，再将与盖板连接在一起的电 芯插入铝壳中，往铝壳中注入适量的电解液，最后将盖板密封地焊接在铝壳 的开口处。
通过以上方法制作的模拟电池三电极体系有如下缺点(1)盖板与电芯 极耳、铝壳之间的连接均采用焊接固定方式，操作复杂，且使得该模拟电池 三电极体系的组成部件不能被重复使用；(2)由于焊接过程是在手套箱外完 成的，因而不可避免的引入了外界水分，使电池性能变差，该模拟电池三电 池体系不能准确地测试电池的电化学性能；(3)参比电极是通过在盖板上钻 孔后穿设在该盖板上的，因而位置不固定，参比电极的一致性不好；(4)该 模拟电池三电极体系的外壳为铝壳，因而不能观察到其内部的参比电极的状 态是否良好，以及电解液是否因为水分含量较多而变色，不利于试验分析； (5)参比电极与盖板的接口处是通过使用环氧树脂来进行密封的，密封性不 好，且操作过程复杂。
发明内容
为了克服上述缺点，本实用新型提供一种结构简单、制作方便的模拟电 池三电极装置，只需要在该模拟电池三电极装置中装入电芯、金属锂和电解 液便可方便地制成模拟电池三电极体系，密封性好，且该模拟电池三电极装
置可反复使用。
本实用新型是通过以下技术方案来实现的-
一种模拟电池三电极装置，它设有一个用来装盛电芯和电解液的开口壳 体，该壳体的开口处可拆卸地设有一块密封盖板，在该盖板上分别嵌入有参 比电极引线、可与电芯的正极极耳相连的正极引线、可与电芯的负极极耳相 连的负极引线，该参比电极引线的末端可以安装以形成参比电极的金属锂。
在上述结构基础上，其中
所述壳体和盖板为透明的壳体和盖板。
所述壳体和盖板为由透明的玻璃制成的壳体和盖板，壳体与盖板之间经 过磨口处理形成密封配合，在该壳体与盖板的磨口处涂抹有凡士林。
所述正极引线和负极引线的末端焊接有可分别夹住正极极耳和负极极耳 的铁夹。
所述参比电极引线的末端被挖空形成可以塞入金属锂的空腔。 所述正极引线、负极引线和参比电极引线为三根长度分别为定值的铜丝。
所述盖板上设置有一个供壳体的内腔与外界相通的通气阀。 只需要在本实用新型的壳体内连入电芯，即通过盖板上正极引线和负极 引线的末端的铁夹分别夹住电芯的正极极耳和负极极耳，并在参比电极引线 末端的空腔内塞入金属锂，然后往壳体中注入适量电解液，进行密封后便完 成了模拟电池三电极体系的制作。
相比于现有技术，本实用新型的优点在于
(1) 采用在盖板上嵌入参比电极引线、正极引线和负极引线的方式形成 三电极组合，密封性很好，且盖板与壳体的连接方式为磨口玻璃之间形成的 密封配合，另外通过利用铁夹使得盖板与电芯的连接为活动可拆卸式的，这 样本实用新型的三电极组合与壳体可重复使用；
(2) 利用本实用新型制作模拟电池三电极体系不需要经过焊接，装配方
便，可以完全在手套箱中完成，避免了引入外界的水分，保证了电池的正常
性能；
(3) 参比电极是由一定长度的铜丝嵌入在盖板上形成的，参比电极与盖 板的位置相对固定，参比电极的一致性较好；
(4) 盖板与壳体均由玻璃制成，可以观察到壳体内部的参比电极的状态
是否良好，以及电解液是否因为水分含量较多而变色，有利于试验分析；
(5) 均由玻璃制成的盖板与壳体之间经过磨口处理形成密封配合，在盖 板与壳体的磨口处涂抹有凡士林，密封性好，制作过程简单；
(6) 通过盖板上的通气阀可以对壳体内部抽真空，从而可以进一步地提 高密封效果。
图1为本实用新型一种模拟电池三电极装置的平面剖视图。 图2为本实用新型一种模拟电池三电极装置的平面俯视图。 图3为利用本实用新型制成的模拟电池三电极体系进行循环测试100次 前后的充放电曲线图表。
具体实施方式
一、
以下结合附图对本实用新型的构造作详细说明
请参照图l、图2，本实用新型的一种模拟电池三电极装置包括具有开 口的壳体1和盖板2，壳体l内腔可容纳电芯和电解液，该盖板2密封地可 拆卸地盖设在壳体l的开口上，在该盖板2上分别嵌入有参比电极引线3、 可与电芯的正极极耳相连的正极引线4、可与电芯的负极极耳相连的负极引 线5，该参比电极引线3位于壳体1内的末端被挖空形成空腔7 (该空腔7 可以是半球形状的)，在该空腔7内可以塞入金属锂以形成参比电极，该参 比电极引线3、正极引线4和负极引线5为三根长度分别为定值的铜丝。该 模拟电池三电极装置的尺寸为高75mm ，宽为47mm ，厚为20mm 。
其中，该壳体1和盖板2由透明的玻璃制作而成，可以清楚地看到壳体 l的内部状况，壳体1与盖板2之间经过磨口处理形成密封配合，在该壳体 1与盖板2的磨口处涂抹有凡士林，密封性较好，同时在正极引线4和负极 引线5的末端均焊接有一个铁夹6 ，通过该铁夹6可以分别夹住正极极耳和 负极极耳，这样使得盖板2与电芯、壳体1之间的连接均为可拆卸式的连 接。在该盖板2上还设置有一个用来给壳体1内部抽真空的通气阀8，该通
气阀8可使壳体1内腔与外界相通。
本实用新型的模拟电池三电极装置由于盖板2与参比电极引线3 、正极 引线4、负极引线5是组合成一体的，结构简单，密封性好，且铁夹6可以
预先焊接在正极引线4和负极引线5的末端，制作方便。盖板2与电芯、壳 体1之间的装配为可拆卸式的，因而该模拟电池三电极装置可以多次重复使 用。
二、 制作本实用新型及利用本实用新型制成模拟电池三电极体系的具体 过程如下
在由玻璃制成的盖板2上嵌入参比电极引线3 、正极引线4和负极引线 5以形成三电极组合，其中参比电极引线3与盖板2的位置相对固定，同时 在该盖板2上开孔安装通气阀8 ，在正极引线4和负极引线5的末端分别焊 接一个铁夹6 (如图l所示)，在盖板2和壳体1的磨口处均匀涂抹凡士 林，然后将盖板2盖在壳体1的开口上形成密封配合，打开通气阀8并使它 与真空泵相连，将壳体l内部抽成真空，然后关闭通气阀8，断开其与真空 泵的连接，至此完成本实用新型一种模拟电池三电极装置的制作，将该模拟 电池三电极装置进行保存。
当利用该模拟电池三电极装置制作模拟电池三电极体系时，取出保存 的模拟电池三电极装置放入手套箱内，将壳体1与盖板2进行分离，同时 在手套箱内拆开一个成品电池，取出电芯，将电芯与连接在该电芯上的电 池盖板分离，拿出准备好了的盖板2，将正极引线4和负极引线5的末端 的铁夹6分别夹住该电芯的正极极耳和负极极耳，同时取出金属锂塞入参 比电极引线3末端的空腔7内以形成参比电极，然后将该电芯连同盖板2 一起放入壳体l中，其中盖板2位于壳体1的开口上方。将电解液注入壳 体1内，使其刚好浸没电芯，也浸没参比电极引线3末端的金属锂，在盖 板2和壳体1的磨口处均匀涂抹凡士林，然后将盖板2盖在壳体1的开口 处形成密封配合，至此完成模拟电池三电极体系的制作，然后将该模拟电 池三电极体系从手套箱中取出，将通气阀8与真空泵连通，打开真空泵， 再打开通气阀8，对壳体l内部抽真空，当达到一定真空度后关闭通气阀 8，然后断开其与真空泵的连接，该模拟电池三电极体系即可用于进行电 化学性能测试。
三、 利用本实用新型制成的模拟电池三电极体系的应用研究-使用现有技术的电池三电极体系进行电化学性能测试一个月后拆开，发
现因为电池内部水分含量较多，电解液发黄，参比电极被氧化。而利用本实 用新型制成的模拟电池三电极体系在测试一个月后，可以直接看到由玻璃制
作的壳体内部的电解液颜色没有发生变化，参比电极状态良好，说明密封性 较好。
采用Agilent 34970A对该模拟电池三电极体系进行循环测试100次前后 的充放电曲线图表如图3所示，从100次循环测试前后的充放电曲线对比来 看，循环前后的正极一参比电极的充放电曲线基本重合，循环前后的负极一 参比电极的充放电曲线也基本重合。正极和负极循环前后的电势在充放电过 程中是稳定的，说明参比电极在循环前后的电势差别不大，也就是说锂金属 参比电极在循环前后没有发生变化，反映了真实的电池充放电曲线，说明该 模拟电池三电极体系密封性好，测试数据准确，达到测试要求。<image>image see original document page 8</image>
权利要求1.一种模拟电池三电极装置，它设有一个用来装盛电芯和电解液的开口壳体，其特征在于该壳体的开口处可拆卸地设有一块密封盖板，在该盖板上分别嵌入有参比电极引线、可与电芯的正极极耳相连的正极引线、可与电芯的负极极耳相连的负极引线，该参比电极引线的末端可以安装以形成参比电极的金属锂。
2. 如权利要求1所述的一种模拟电池三电极装置，其特征在于所述壳 体和盖板为透明的壳体和盖板。
3. 如权利要求1或2所述的一种模拟电池三电极装置，其特征在于所 述壳体和盖板为由透明的玻璃制成的壳体和盖板，壳体与盖板之间经过磨口 处理形成密封配合，在该壳体与盖板的磨口处涂抹有凡士林。
4. 如权利要求l所述的一种模拟电池三电极装置，其特征在于所述正 极引线和负极引线的末端焊接有可分别夹住正极极耳和负极极耳的铁夹。
5. 如权利要求l所述的一种模拟电池三电极装置，其特征在于所述参 比电极引线的末端被挖空形成可以塞入金属锂的空腔。
6. 如权利要求l所述的一种模拟电池三电极装置，其特征在于所述正极引线、负极引线和参比电极引线为三根长度分别为定值的铜丝。
7. 如权利要求1所述的一种模拟电池三电极装置，其特征在于所述盖 板上设置有一个供壳体的内腔与外界相通的通气阀。
专利摘要本实用新型公开了一种结构简单的模拟电池三电极装置，它设有一个用来装盛电芯和电解液的开口壳体，该壳体的开口处可拆卸地设有一块密封盖板，在该盖板上分别嵌入有参比电极引线、可与电芯的正极极耳相连的正极引线、可与电芯的负极极耳相连的负极引线，该参比电极引线的末端可以安装以形成参比电极的金属锂。只需要在该模拟电池三电极装置中装入电芯、金属锂和电解液便可方便地制成模拟电池三电极体系，密封性好，且该模拟电池三电极装置可反复使用。
文档编号H01M10/38GK201066708SQ200720119760
公开日2008年5月28日 申请日期2007年4月25日 优先权日2007年4月25日
发明者诚 曾, 涌 王, 磊 雷 申请人:上海比亚迪有限公司