一种极片电化学阻抗测试结构及其测试方法技术

本发明专利技术公开了一种极片电化学阻抗测试结构，该结构相当于简易的电池，其组装简单方便，且组装过程中极片未发生任何的物理变化和化学变化，对极片电化学阻抗的测试不产生任何的影响，可使得极片电化学阻抗的测试结果准确。本发明专利技术还提供了利用极片电化学极片测试结构进行极片电化学阻抗测试的方法，该方法将测试组件固定于固定组件中构成测试结构，将组装完成的测试结构，浸于电解液中，固定组件将测试组件固定，使其浸在电解液中，组件结构不发生改变，且极片表面残留足够的锂离子，锂离子在极片表面嵌入脱出，使得测试组件成为简易的电池，该方法降低极片电化学阻抗的测试难度，减少测试时间。

A structure for electrochemical impedance measurement of electrodes and its testing method

The invention discloses a structure for electrochemical impedance measurement of electrodes, which is equivalent to a simple battery. The structure is simple and convenient to assemble, and there are no physical and chemical changes in the process of assembling the electrodes, which has no effect on the electrochemical impedance measurement of electrodes and can make the results of electrochemical impedance measurement of electrodes accurate. The invention also provides a method for electrochemical impedance measurement of electrodes by using the electrochemical test structure of electrodes. The method fixes the test component in a fixed component to form a test structure, immerses the assembled test structure in the electrolyte, and fixes the test component to immerse it in the electrolyte. The structure of the component does not change, and the surface of the electrodes remains enough. The lithium ion and lithium ion are embedded and removed on the surface of the electrode, which makes the test module become a simple battery. This method reduces the test difficulty of the electrochemical impedance of the electrode and the test time.

【技术实现步骤摘要】
一种极片电化学阻抗测试结构及其测试方法
本专利技术属于电池零部件性能测试
，特别涉及一种极片电化学阻抗测试结构及其测试方法。
技术介绍
锂离子二次电池主要由正极、负极、隔膜、电解液组成。极片的主要成分有活性物质、粘结剂、导电剂、溶剂、箔材，经涂布工序形成极片，极片的主要作用是锂离子二次电池工作时负责锂离子的脱出嵌入，形成闭合回路产生电流，但锂离子脱出嵌入的过程避免不了来自极片的阻力，这就是电化学阻抗。电化学阻抗技术是一种应用广泛的电化学分析技术，随着锂离子电池技术逐渐趋向成熟，其在锂离子电池及材料研究中占据越来越重要的地位。电化学阻抗技术综述了交流阻抗技术在锂离子电池及材料研究中的应用进展，包括正、负极材料电化学储锂性能及储锂机理、电解质导电性能及其机理、电解质与电极材料间的界面反应、锂离子的界面传导、电池材料失活机理、全电池性能衰减原因及预测等。电化学阻抗测试是锂离子电池生产过程中必不可少的。极片自身的电化学阻抗制约着离子传导率，进而直接影响锂离子二次电池的整体性能。极片的电化学阻抗主要有欧姆电阻、SEI膜电阻、传质内阻和扩散内阻，离子通过大量曲折贯通的阻力，在正负极之间移动，形成离子的导电通路，同时电子通过在正负极活性材料、导电剂、集流体等的传输，形成电子的导电通路，由离子和电子在正负极之间的迁移形成电流。因此，单位时间内离子可嵌入脱出的数量成为衡量极片性能的重要指标之一。传统测试锂离子二次电池极片阻抗的方法是把正负极极片组装成纽扣电池，利用EIS电化学工作站测得极片的电化学阻抗。纽扣电池的组装需要把正负极极片裁切成适合壳体的大小，组装过程全程在手套箱里进行，而在手套箱里滴加电解液操作非常不便，电解液的量也难以控制，另外电解液在手套箱里易分解，造成手套箱里空气湿度超标，影响测试进程、对设备损耗大。一方面，由于电解液量难控制以及手套箱里操作不便，故制作的纽扣电池样品合格率低。再者，纽扣电池的组装过程会挤压到极片上的涂料，使极片的涂料发生脱落，影响极片电化学阻抗的测试，使得测试结果误差大。另一方面，制作好的纽扣电池需要常温存储24h再进行测试，增加测试时间，且组装成纽扣电池需要正极片或者负极片中某待测极片与锂片配合进行测试正极片或者负极片的阻抗。因此，要组装成纽扣电池再进行极片电化学阻抗的测试，对手套箱损耗大、样品组装过程耗时、操作繁琐、样品良品率低，延误车间的正常生产。
技术实现思路
为了解决所述现有技术的不足，本专利技术提供了一种极片电化学阻抗测试结构，该结构相当于简易的电池，其组装简单方便，且组装过程中不会挤压涂料区，极片涂料未发生脱落，因此极片未发生任何的物理变化和化学变化，对极片电化学阻抗的测试不产生任何的影响，可使得极片电化学阻抗的测试结果准确。本专利技术还提供了利用极片电化学极片测试结构进行极片电化学阻抗测试方法，该方法将测试组件与固定组件构成的测试结构浸于电解液中，使极片表面残留足够的锂离子，锂离子在极片表面嵌入脱出，使得测试组件内形成电位差，进而使测试组件成为简易的电池。该方法将测试结构浸于电解液，使极片表面迅速残留足够的锂离子，可减少测试时间。本专利技术所要达到的技术效果通过以下方案实现：一种极片电化学阻抗测试结构，包括测试组件以及固定组件；所述测试组件包括叠放的第一极片、第二极片以及隔开第一极片与第二极片的隔膜材料；所述第一极片与第二极片均设有空箔区以及涂料区，两极片的涂料区位置重合，两极片的空箔区则分设于两侧；所述固定组件将所述测试组件夹持在中间。固定组件将测试组件夹持在中间，一方面可固定测试组件，另一方面可保护两极片的涂料区，使涂料区的涂料不脱落。空箔区未夹持在固定组件的之间，即空箔区裸露在固定组件的外边，可方便空箔区作为测试两极进行测试。进一步地，所述固定组件为平板状绝缘材料。为了不干扰锂离子残留在极片表面上，固定组件优选为平板状绝缘材料，平板状的设计是为了将涂料区覆盖，且能更好的将测试组件固定。进一步地，所述固定组件分别与所述第一极片与第二极片的涂料区相接触。固定组件分别与第一极片与第二极片的涂料区相接触，其目的为了更进一步的保护涂料区的涂料不脱落。进一步地，所述固定组件为载玻片与夹持装置的组合。进一步地，所述载玻片的面积不小于所述涂料区的面积。载玻片的面积不小于涂料区的面积，使得载玻片能将极片的所有涂料区覆盖，这样设计的目的一方面是为了保护涂料区的涂料在浸泡过程中不脱落，另一方面是为了防止夹持装置触碰到涂料区，破坏涂料区的涂料层。一种利用上述极片电化学阻抗测试结构进行极片电化学阻抗测试方法，包括如下步骤：S01：将测试组件夹持固定于固定组件中构成测试结构；S02：将S01中组装完成的测试结构浸于电解液中完成预处理，获得完成预处理的测试结构；S03：取出所述S02步骤中完成预处理的测试结构分别以第一极片空箔区与第二极片空箔区为测试两极，进行电化学阻抗的测试。进一步地，步骤S02在真空环境下完成。进一步地，所述真空环境的形成方法为：提供一种真空装置，所述真空装置包括真空室、电解液杯和真空泵，所述真空室通过抽气管与真空泵相连，所述电解液杯设于真空室内，所述电解液杯盛有所述电解液。进一步地，所述测试组件浸于电解液的时间为15-30分钟。测试组件在电解液中的浸泡时间在上述范围内，可使极片表面残留足够的锂离子，锂离子的嵌入脱出使得极片之间的电位发生变化，从而破坏原有的平衡状态，发生电化学反应。进一步地，在S03中采用EIS电化学工作站测试极片电化学阻抗。本专利技术具有以下优点：1、本专利技术极片电化学阻抗测试结构，该结构相当于简易的电池，其组装简单方便，且组装过程中不会挤压涂料区，极片涂料未发生脱落，因此极片未发生任何的物理变化和化学变化，可使得极片电化学阻抗的测试结果准确。2、本专利技术极片电化学阻抗测试方法，该方法将测试组件与固定组件构成的测试结构浸于电解液中，使极片表面残留足够的锂离子，锂离子在极片表面嵌入脱出，使得测试组件内形成电位差，进而使测试组件成为简易的电池。该方法将测试结构浸于电解液，使极片表面迅速残留足够的锂离子，可减少测试时间。附图说明图1为本专利技术中测试结构的立体装配示意图；图2为本专利技术中测试组件的立体装配示意图；图3为本专利技术中第一极片或第二极片的结构示意图；图4为本专利技术对测试结构进行预处理的结构示意图；附图符号说明：1、测试组件；1C、第一极片；1D、第二极片；11C和11D、涂料区；12C和12D、空箔区；2、固定组件；3、隔膜材料；01、真空室；02、电解液杯；03、真空泵；04、抽气管。具体实施方式为了更好的解释本专利技术，使得本专利技术的步骤及其优点更为突出，下面结合附图1-4和实施例对本专利技术进行详细的说明。本实施例中如附图1所示，极片电化学阻抗测试结构包括测试组件1以及固定组件2。如附图2所示，测试组件1包括叠放的第一极片1C、第二极片1D以及隔开第一极片与第二极片1D的隔膜材料3。如附图3所示，第一极片1C与第二极片1D均设有空箔区12C和12D以及涂料区11C和11D，两极片的涂料区11C和11D位置重合，两极片的空箔区12C和12D则分设于两侧。固定组件2将测试组件1夹持在中间。在本实施例中，第一极片1C和第二极片1D的形状和面积相同，其形状优选为方形，两极片的长本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极片电化学阻抗测试结构，其特征在于：包括测试组件以及固定组件；所述测试组件包括叠放的第一极片、第二极片以及隔开第一极片与第二极片的隔膜材料；所述第一极片与第二极片均设有空箔区以及涂料区，两极片的涂料区位置重合，两极片的空箔区则分设于两侧；所述固定组件将所述测试组件夹持在中间。

【技术特征摘要】
1.一种极片电化学阻抗测试结构，其特征在于：包括测试组件以及固定组件；所述测试组件包括叠放的第一极片、第二极片以及隔开第一极片与第二极片的隔膜材料；所述第一极片与第二极片均设有空箔区以及涂料区，两极片的涂料区位置重合，两极片的空箔区则分设于两侧；所述固定组件将所述测试组件夹持在中间。2.如权利要求1所述极片电化学阻抗测试结构，其特征在于，所述固定组件为平板状绝缘材料。3.如权利要求2所述极片电化学阻抗测试结构，其特征在于，所述固定组件分别与所述第一极片与第二极片的涂料区相接触。4.如权利要求1所述极片电化学阻抗测试结构，其特征在于，所述固定组件为载玻片与夹持装置的组合。5.如权利要求4所述极片电化学阻抗测试结构，其特征在于，所述载玻片的面积不小于所述涂料区的面积。6.一种利用如权利要求1-5任一所述极片电化学阻抗测试结构进行极片电化学阻抗测试方法，其特征在于，包括如下步骤：S01...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶茂鹏，苏杏华，李翔，
申请(专利权)人：深圳市比克动力电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44