一种铅酸电池电化学性能测试方法技术

本发明专利技术属于电化学测试相关领域，其公开了一种铅酸电池电化学性能快速测试方法，所述铅酸电池电化学性能测试方法包括以下步骤：提供一个铅粉电化学性能测试装置，利用待测试铅粉作为活性物质制备工作电极；将需要测试的电极连接于电化学工作站；设置电化学工作站的参数；按程序OCV→EIS→CV50圈→OCV→EIS→CV50圈→OCV→EIS对所述测试铅粉进行电化学性能测试；对所得的测试结果进行分析，进而评定以所述测试铅粉作活性物质的铅酸电池的充放电性能。本发明专利技术的铅酸电池电化学性能测试方法的测试效率较高，可靠性好，且可进行定量测试分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电化学测试相关领域，更具体地，涉及一种铅酸电池电化学性能测试方法，所述铅酸电池电化学测试方法适用于铅酸电池的快速电化学性能测试，其将铅酸电池的活性物质原料铅粉通过电化学手段转化为电池的正极或者负极的活动物质，从而模拟电池进行测试以确定其作为活性物质的铅酸电池的充放电性能，测试效率较高，可靠性好，且可定量测试。
技术介绍
铅酸蓄电池的活性物质是由铅粉制备得到的。铅酸蓄电池的电化学性能的传统测试方法是使用电池充放电仪测试组装的成品电池，从铅粉到电池成品的制备过程大约需要耗时一周；在两电极体系测试容量特性和循环稳定性等，测试周期通常在3个月以上，整个测试周期较长。此外，两电极的测试方法不能针对性的进行电池负极或是正极测试，测试结果的优劣很难判断是电池正极还是负极的贡献。本领域相关科研人员已经针对上述问题进行了一些研究，如中国专利技术专利201521080397.6公开了一种基于小极板的铅粉电化学性能检测方法，其将活性物质制备成小极板，但工作电极的制备同样需要经历电池极板制备的固化和化成过程，制备时间较长，大约历时一周；且制备过程中的影响因素多，无法确定检测差异是由于铅粉本身的性能差异还是由于操作、制备过程各种因素不同综合导致电池性能优劣。又如中国技术专利CN202075263U提供了一种基于超微电极的铅粉电化学性能检测装置，其缩短了测试周期，但是微孔电极利用物理挤压的方法将活性物质压在微孔中，一次测量的铅粉量较少，且测试时铅粉易脱落，导致对参加反应的铅粉无法进行定量测试其电化学性能。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种铅酸电池电化学性能测试方法，其结合铅粉本身的特性及其测试特点，针对铅酸电池电化学性能测试方法中使用的铅粉电化学测试装置的结构及工作电极的制备进行了设计研究。所述铅酸电池电化学测试方法适用于铅酸电池的快速电化学性能测试，其将铅酸电池的活性物质原料铅粉通过电化学手段转化为电池的正极或者负极的活性物质，从而模拟电池进行测试以确定其作为活性物质的铅酸电池的充放电性能，测试效率较高，可靠性较高，且可定量测试。为实现上述目的，本专利技术提供了一种铅酸电池电化学性能测试方法，其包括以下步骤：(a)提供一个铅粉电化学性能测试装置，其包括本体、电解液、参比电极、对电极、玻碳电极及导电底座，所述本体开设有贯穿其相背的两端的电解槽；所述参比电极与所述对电极间隔设置，且所述参比电极的一端与所述对电极的一端均浸泡在所述电解液中，对所述玻碳电极进行处理；之后，将测试铅粉与导电剂、粘结剂按质量比例混合均匀后加入1mL～2mL的溶解剂制成膏状物，并将所述膏状物均匀的涂至所述玻碳电极的表面后进行烘干，以形成工作电极；随后，将作为所述工作电极的基底的所述玻碳电极固定在的所述导电底座上；接着，将所述导电底座通过螺栓固定在所述本体上，使所述工作电极密封所述电解槽的一开口；最后，将所述电解液倒入所述电解槽内，并将参比电极的一端及所述对电极的一端插入所述电解液中；(b)将需要测试的电极连接于电化学工作站；(c)设置电化学工作站的参数，EIS参数中的扫描频率范围为100kHz～10MHz，振幅为5mV；CV参数中的正极的电位扫描区间为0V～1.5V，负极的电位扫描区间为-0.5V～-1.3V，扫描速度为20mV/s；(d)按程序OCV→EIS→CV50圈→OCV→EIS→CV50圈→OCV→EIS对所述测试铅粉进行电化学性能测试；(e)对步骤(d)所得的测试结果进行分析，进而评定以所述测试铅粉作活性物质的铅酸电池的充放电性能。进一步的，所述测试铅粉、所述导电剂、所述粘结剂的质量比例为8:1:1，其中所述测试铅粉的使用量为0.4g～0.8g。进一步的，所述玻碳电极的处理包括以下步骤：(a11)，将所述玻炭电极用砂纸打磨光滑后放入丙酮溶液中；(a12)，将浸泡在所述丙酮溶液内的所述玻碳电极在功率为40W的超声下处理5-30min；(a13)，将所述玻碳电极自所述丙酮溶液中取出后放入乙醇溶液中，同样在功率为40W的超声下处理5-30min。进一步的，所述电解液是浓度为3mol/L～5mol/L的H2SO4溶液。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的铅酸电池电化学性能测试方法，其适用于铅酸电池的快速电化学性能测试，其将铅酸电池的活性物质原料铅粉通过电化学手段转化为电池的正极或者负极的活性物质，从而模拟电池进行测试以确定其作为活性物质的铅酸电池的充放电性能，测试效率较高，可靠性较高。附图说明图1是本专利技术较佳实施方式提供的铅酸电池电化学性能测试方法中使用的铅粉电化学性能测试装置的结构示意图。图2是图1中的铅酸电化学性能测试方法的流程图。图3是采用图1中的铅酸电池电化学性能测试方法获得的在扫描速度为20mV/s条件下，掺铜铅粉CV(the cycle of imax)曲线。图4是采用图1中的铅酸电池电化学性能测试方法获得的铅粉含不同铜杂量时的放电容量曲线图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-本体，11-电解槽，12-环形收容槽，2-橡胶垫圈，3-工作电极，4-玻碳电极，5-导电底座。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。请参阅图1至图4，本专利技术较佳实施方式提供的铅酸电池电化学性能测试方法，其将铅酸电池的活性物质原料铅粉通过电化学手段转化为电池的正极或负极的活性物质，从而模拟电池测试结果，其模拟电池的测试结果与电池的实际测试结果一致性较高。所述铅酸电池电化学性能测试方法包括以下步骤：步骤1，提供一个铅粉电化学性能测试装置，并制作工作电极3。所述铅粉电化学性能测试装置包括本体1、参比电极、对电极、电解液、橡胶垫圈2、玻碳电极4及导电底座5。所述本体1基本呈圆柱状，其开设有贯穿其相背的两端的电解槽11，所述电解槽11用于收容所述电解液。本实施方式中，所述电解槽11为阶梯槽，其尺寸较小的一端邻近所述玻碳电极4。所述本体1朝向所述导电底座5的一端开设有环形收容槽12，所述环形收容槽12用于收容所述橡胶垫圈2。本实施方式中，所述环形收容槽12的中心轴与所述电解槽11的中心轴大致重合。所述玻碳电极4固定在所述导电底座5上，所述玻碳电极4为所述工作电极3的基底。所述玻碳电极4电性连接所述导电底座5，所述工作电极3的电化学信号经所述玻碳电极4传输到所述导电底座5上，进而由所述导电底座5传输出来以对铅粉进行电化学性能分析。具体地，所述工作电极3的制备包括以下步骤：第一步，将所述玻炭电极4用砂纸打磨光滑后放入丙酮溶液中，并在功率为40W的超声下处理5-30min，之后再将所述玻碳电极4自所述丙酮溶液取出后放入乙醇溶液中，同样在功率为40W的超声下处理5-30min。第二步，测试铅粉与导电剂、粘结剂按比例混合均匀，并加入1mL～2mL的溶解剂(NMP)制成膏状物，将所述膏状物均匀的涂至经过处理的所述玻碳电极4的表面，然后将所述玻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铅酸电池电化学性能测试方法，其包括以下步骤：(a)提供一个铅粉电化学性能测试装置，其包括本体、电解液、参比电极、对电极、玻碳电极及导电底座，所述本体开设有贯穿其相背的两端的电解槽；所述参比电极与所述对电极间隔设置，且所述参比电极的一端与所述对电极的一端均浸泡在所述电解液中，对所述玻碳电极进行处理；之后，将测试铅粉与导电剂、粘结剂按质量比例混合均匀后加入1～2mL的溶解剂制成膏状物，并将所述膏状物均匀的涂至所述玻碳电极的表面后进行烘干，以形成工作电极；随后，将作为所述工作电极基底的所述玻碳电极固定在的所述导电底座上；接着，将所述导电底座通过螺栓固定在所述本体上，使所述工作电极密封所述电解槽的一开口；最后，将所述电解液倒入所述电解槽内，并将参比电极的一端及所述对电极的一端插入所述电解液中；(b)将需要测试的电极连接于电化学工作站；(c)设置电化学工作站的参数，交流阻抗测试(EIS)参数中的扫描频率范围为100kHz～10MHz，振幅为5mV；循环伏安测试(CV)参数中的正极的电位扫描区间为0V～1.5V，负极的电位扫描区间为‑0.5V～‑1.3V，扫描速度为20mV/s；(d)按程序OCV→EIS→CV50圈→OCV→EIS→CV50圈→OCV→EIS对所述测试铅粉制备的工作电极进行电化学性能测试；(e)对步骤(d)所得的测试结果进行分析，进而评定以所述测试铅粉作活性物质的铅酸电池的充放电性能。...

【技术特征摘要】
1.一种铅酸电池电化学性能测试方法，其包括以下步骤：(a)提供一个铅粉电化学性能测试装置，其包括本体、电解液、参比电极、对电极、玻碳电极及导电底座，所述本体开设有贯穿其相背的两端的电解槽；所述参比电极与所述对电极间隔设置，且所述参比电极的一端与所述对电极的一端均浸泡在所述电解液中，对所述玻碳电极进行处理；之后，将测试铅粉与导电剂、粘结剂按质量比例混合均匀后加入1～2mL的溶解剂制成膏状物，并将所述膏状物均匀的涂至所述玻碳电极的表面后进行烘干，以形成工作电极；随后，将作为所述工作电极基底的所述玻碳电极固定在的所述导电底座上；接着，将所述导电底座通过螺栓固定在所述本体上，使所述工作电极密封所述电解槽的一开口；最后，将所述电解液倒入所述电解槽内，并将参比电极的一端及所述对电极的一端插入所述电解液中；(b)将需要测试的电极连接于电化学工作站；(c)设置电化学工作站的参数，交流阻抗测试(EIS)参数中的扫描频率范围为100kHz～10MHz，振幅为5mV；循环伏安测试(CV)参数中的正极的电位扫描区间为0V～1.5V，负极...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨家宽，胡雨辰，胡敬平，濮文虹，任爽，王俊雄，喻文昊，袁喜庆，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42