一种锂电池性能测试系统技术方案

本发明专利技术提供了一种锂电池性能测试系统，包括电池测试仪和与电池测试仪相连的电解池，所述电解池包括池体，与池体连通的进气管，用于封闭池体的胶塞，以及正极与负极，所述正极与负极均固定于胶塞上。与现有技术相比，首先，本发明专利技术提供的电解池通过胶塞密封，有益于限制电解液挥发，从而避免因溶氧量少，离子传输能力下降导致的电池性能下降；其次，通过进气管控制O2以气泡的形式不断进入电解液，从而能够提供足够的氧气、电解液、电极三相界面，促进反应的发生；再次，正极与负极之间为活性距离，避免锂枝晶造成的电池短路等问题；最后，本发明专利技术提供的电解池结构简单，成本较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂电池
，尤其涉及一种锂电池性能测试系统。
技术介绍
作为现代高性能电池的代表，锂离子电池在过去的20年中，能量密度增加了10～15%，如C-LiCoO2的能量密度为420Wh/kg，但由于正极和负极材料的局限，锂电池的比能正逐渐接近理论极限。Li-O2电池的理论能量密度是其5～10倍，是新一代的储能系统，因为其阴极支撑材料（以多孔碳为主）很轻，且O2可从空气中自由获取而不用保存在电池中，可以大大减轻锂电池的重量，减少运作成本。锂-氧气（Li-O2）电池是一种以锂为阳极，氧气为阴极反应物的锂电池，按照电解液的种类，其可分为水性与非水系两种。对于非水系的锂-氧气电池，在放电过程中，锂释放电子成为锂离子（Li+），Li+经电解质材料传递，在阴极与氧气（O2）以及外来电路中的电子（e-）结合形成氧化锂（Li2O）或过氧化锂（Li2O2）等产物，并在阴极沉积，称为氧气还原反应。在充电过程中，Li2O或Li2O2等产物分解生成Li+，回到电解质中，O2和电子也被释放出来。理论上，锂-氧气电池中的反应是可逆的，且由于氧气作为阴极产物不受限制，该电池的容量仅取决于锂电极，其比能为5.21kWh/kg（包括氧气质量），或11.42kWh/g（不包括氧气）。这在能源日益趋紧的社会，在洁净能源、电动力汽车等领域具有很大的吸引力。该理论自1996年被Abraham提出，近年来受到全球的广泛关注，目前正处于理论研究阶段。在实验室的基础研究工作中，Li-O2电池的电池设计仍然是一个公开的问题。目前，主要有两类方法来完成Li-O2电池的性能测试：一是采用传统的扣式（coin）电池，在正极电池壳打孔以连通O2，但传统锂电池中锂枝晶和电解液挥发问题是困扰此方法的两大因素；另一种是Swagelok电池及其改装电池，但此方法由于材质和空间等问题，面临电解液溶氧量低，成本高等问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种锂电池性能测试系统，该锂电池测试系统性能稳定。本专利技术提供了一种锂电池性能测试系统，包括电池测试仪和与电池测试仪相连的电解池，所述电解池包括池体，与池体连通的进气管，用于封闭池体的胶塞，以及正极与负极，所述正极与负极均固定于胶塞上。优选的，所述正极与负极之间的间距为0.2～1.5cm。优选的，所述进气管的进气口高于池体上端1.0～2.0cm。优选的，所述电解池还包括毛细管，所述毛细管位于池体内部，且与进气管连通。优选的，所述毛细管的高度为1.0～3.0cm，内直径为0.01～0.2cm。优选的，所述毛细管靠近正极。优选的，所述电解池还包括与池体连通的排气管，所述排气管与外界连通的部位安装有气阀与气体缓冲球，所述气体缓冲球内含有干燥剂。本专利技术还提供了一种锂电池性能测试系统，包括电池测试仪、与电池测试仪相连的电解池、充满氧气的手套操作箱、气体循环泵与气体分流瓶，所述电解池包括池体，与池体连通的进气管，用于封闭池体的胶塞，以及正极与负极，所述正极与负极均固定于胶塞上；所述电解池、气体循环泵与气体分流瓶位于手套操作箱内，所述气体循环泵通过气体分流瓶与进气管连通。优选的，所述气体分流瓶包括气体缓冲罐、进气管与分流管，所述气体缓冲罐通过进气管与气体循环泵连通，所述气体缓冲罐通过分流管与进气管连通。本专利技术还提供了一种锂电池性能测试系统的使用方法，包括以下步骤：打开气体循环泵，气体循环泵带动氧气在手套操作箱内流动，氧气经气体分流瓶与进气管进入电解池中，然后利用与电解池相连的电池测试仪进行测试。本专利技术提供了一种锂电池性能测试系统，包括电池测试仪和与电池测试仪相连的电解池，所述电解池包括池体，与池体连通的进气管，用于封闭池体的胶塞，以及正极与负极，所述正极与负极均固定于胶塞上。与现有技术相比，首先，本专利技术提供的电解池通过胶塞密封，有益于限制电解液挥发，从而避免因溶氧量少，离子传输能力下降导致的电池性能下降；其次，通过进气管控制O2以气泡的形式不断进入电解液，从而能够提供足够的氧气、电解液、电极三相界面，促进反应的发生；再次，正极与负极之间为活性距离，避免锂枝晶造成的电池短路等问题；最后，本专利技术提供的电解池结构简单，成本较低。附图说明图1为本专利技术电解池的示意图；图2为本专利技术电解池包括毛细管的示意图；图3为本专利技术电解池包括毛细管与排气管的示意图；图4为本专利技术气体分流瓶的平视图；图5为本专利技术气体分流瓶的俯视图；图6为本专利技术实施例1～3锂电池性能测试系统示意图；图7为本专利技术实施例1～3中气体循环泵、气体分流瓶及电解池的连接方式照片；图8为本专利技术实施例1中锂电池性能测试系统测试的电压-比电容曲线图；图9为本专利技术实施例1制备的正极扫描电镜照片；图10为本专利技术实施例2中提供的电解池池体的照片；图11为本专利技术实施例2中锂电池性能测试系统测试的电压-比电容曲线图；图12为本专利技术实施例3中提供的电解池的照片；图13为本专利技术实施例3中锂电池性能测试系统测试的电压-比电容曲线图；图14为本专利技术实施例3中第一次放电测试后正极的扫描电镜照片；图15为本专利技术比较例1中coin式电池测试的电压-比电容曲线图；图16为本专利技术比较例1中coin式电池第一次放电测试后正极的扫描电镜照片。具体实施方式本专利技术提供了一种锂电池性能测试系统，包括电池测试仪和与电池测试仪相连的电解池，所述电解池包括池体，与池体连通的进气管，用于封闭池体的胶塞，以及正极与负极，所述正极与负极均固定于胶塞上。其中，本专利技术对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。所述电解池通过正极与负极与电池测试仪相连，所述电池测试仪为本领域技术人员熟知的可以用于锂电池性能测试的仪器均可，并无特殊的限制，本专利技术中优选为Land电池测试仪。所述电解池包括池体，与池体连通的进气管，用于封闭池体的胶塞，及其正极与负极，所述正极与负极均固定于胶塞上，其示意图如图1所示，其中，1为胶塞，2为池体，3为负极，4为进气管，5为正极。按照本专利技术，电解液位于池体内，所述池体的高优选为3.0～6.0cm，内直径优选为1.5～3.0cm；氧气通过进气管进入池体，溶于电解液中，本专利技术优选所述进气管与池体的下部连通，即进气管的出口位于池体的下部，从而使氧气通入电解液的底部，使氧气更好地溶于电解液中；所述进气管优选为L型，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂电池性能测试系统，包括电池测试仪和与电池测试仪相连的电解池，其特征在于，所述电解池包括池体，与池体连通的进气管，用于封闭池体的胶塞，以及正极与负极，所述正极与负极均固定于胶塞上。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池性能测试系统，包括电池测试仪和与电池测试仪相连的电
解池，其特征在于，所述电解池包括池体，与池体连通的进气管，用于封闭
池体的胶塞，以及正极与负极，所述正极与负极均固定于胶塞上。
2.根据权利要求1所述的锂电池性能测试系统，其特征在于，所述正极
与负极之间的间距为0.0.1～1.5cm。
3.根据权利要求1所述的锂电池性能测试系统，其特征在于，所述进气
管的进气口高于池体上端1.0～2.0cm。
4.根据权利要求1所述的锂电池性能测试系统，其特征在于，所述电解
池还包括毛细管，所述毛细管位于池体内部，且与进气管连通。
5.根据权利要求4所述的锂电池性能测试系统，其特征在于，所述毛细
管的高度为1.0～3.0cm，内直径为0.01～0.2cm。
6.根据权利要求4所述的锂电池性能测试系统，其特征在于，所述毛细
管位于正极一侧。
7.根据权利要求4所述的锂电池性能测试系统，其特征在于，所述电解池还
包括与池体...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏宇，吕蕾蕾，齐力，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22