一种固态电解质的离子电导率测试夹具及测试方法技术

本发明专利技术提供了一种固态电解质的离子电导率测试夹具，其包括至少两个相固定连接的夹具单元，夹具单元为具有电解液灌装入口的容器结构，电解液灌装入口上安装有密封部件，夹具单元内具有空腔，电解液灌装入口连通空腔，夹具单元的外壁上还开设有连通空腔的通孔，固态电解质固定在通孔处，空腔的内壁上设置有固定电流电极的电流电极定位部件，电流电极定位部件连通电流电极穿线孔，夹具单元的外壁上设置有固定电压电极的电压电极定位部件，电压电极定位部件连通通孔，电流电极和电压电极之间相平行布置。本发明专利技术还提供了一种固态电解质的离子电导率测试夹具的测试方法。本发明专利技术相较于现有技术测试成本更低、夹具结构简单、操作方便且测试准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种固态电解质的离子电导率测试夹具及测试方法
本专利技术涉及锂离子电池材料测试领域，具体而言，涉及一种固态电解质的离子电导率测试夹具及测试方法。
技术介绍
锂离子电池在我们日常生活中起着重要的作用，包括电子消费，动力汽车，储能等领域，然而随着社会的快速发展，对锂离子电池性能提出了更高的要求，更高的能量密度，更长的循环寿命，更安全廉价成为目前锂离子电池的研究重点。而传统的锂离子电池采用液体电解液，但其热稳定性差，在高温、短路、过充或物理碰撞下极易引起燃烧，甚至爆炸等安全事故。而全固态电池采用固体电解质取代传统的液体电解液，不易燃烧，其安全性能得到保证，因此备受关注。固态电解质是固态电池的重要组成部分，制备具有高离子电导率的固态电解质是获取高性能固态电池的关键，因此在固态电解质的性能测试中，离子电导率作为一个重要的参数常常需要被快速的检测。但是目前固态电解质离子电导率的测试方法仍然存在很多缺陷。常规的检测手段是将固态电解质压成片或者制成膜后，在固态电解质膜或薄片表面喷金，最后将喷过金的电解质膜或薄片置于阻塞电极中，进行交流阻抗测试，根据模拟电路计算出该电解质的离子电导率。这种固态电解质的测试方法，首先需要贵金属金粉喷射至电解质材料表面，成本较高，其次运用的交流阻抗法，需要一个准确的模拟电路去计算区分离子电导率和电子电导率，过程复杂。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提供了一种测试成本更低、夹具结构简单、操作方便且测试准确性高的固态电解质的离子电导率测试夹具及测试方法。为此，一方面，本专利技术提供了一种固态电解质的离子电导率测试夹具，其包括至少两个相固定连接的夹具单元，夹具单元为具有电解液灌装入口的容器结构，电解液灌装入口上安装有密封部件，夹具单元内具有空腔，电解液灌装入口连通空腔，夹具单元的外壁上还开设有连通空腔的通孔，相邻的两夹具单元对接后，两夹具单元的通孔之间连通，固态电解质固定在通孔处，空腔的内壁上设置有固定电流电极的电流电极定位部件，电流电极定位部件连通电流电极穿线孔，电流电极穿线孔的出线口延伸至夹具单元的外壁上，夹具单元的外壁上设置有固定电压电极的电压电极定位部件，电压电极定位部件连通通孔，电流电极和电压电极之间相平行布置。进一步地，上述密封部件为堵住电解液灌装入口的密封盖体。进一步地，上述电流电极定位部件为开设于空腔的内壁上的定位槽体。进一步地，上述电压电极定位部件为一孔体。进一步地，上述通孔位于夹具单元的外壁上的端部形成定位槽，固态电解质固定在定位槽内。进一步地，上述夹具单元上开设有贯穿夹具单元的连接螺孔，相邻的两夹具单元之间，螺钉穿入连接螺孔将相邻的两夹具单元固定连接在一起。进一步地，上述夹具单元整体外形呈一矩形体。进一步地，上述夹具单元的制作材料为聚四氟乙烯。另一方面，本专利技术提供了一种固态电解质的离子电导率测试夹具的测试方法，其包括以下步骤：1)固态电解质电导率测试前，将固态电解质粉末压成片或者制成膜，放置在相邻的两夹具单元之间的结合处，将相邻的两夹具单元紧固在一起，在电压电极定位部件处放入金属丝，金属丝的一头弯曲靠近固态电解质，两电压电极与两电流电极保持平行；2)打开密封部件，向电解液灌装入口灌装电解液，使得加入的电解液液面高度高于固态电解质的上部，随后关上密封部件，整个操作加入电解液的过程都在手套箱或中湿度得到控制的干燥间中进行；3)将装有固态电解质的整个夹具转移至电化学工作站处，连接电流电压线，施加一任意大小的电压，测试得到对应的电流；根据公式：得到电阻值；根据公式：计算得到固态电解质的电导率；其中，σ为固态电解质的电导率(S/cm)；S为夹具中心圆形孔洞的大小面积(cm2)；L为固态电解质片或膜的厚度(cm)；U为施加的电压大小(V)；I为施加电压后对应测得的电流大小(A)；R为直流法得到的电阻大小(Ω)。进一步地，上述电压电极选用的材料，靠近固态电解质一端用锂丝，锂丝的另一端与金属丝相连，金属丝的另一端延伸出去与电化学工作站相连，测试时将锂丝弯曲靠近固态电解质表面。本专利技术利用四电极直流法测定固态电解质离子导电率，避免了交流阻抗法测试引入模拟电路以及计算等复杂的过程，同时由于固态电解质表面直接与液体离子导体(电解液)接触，解决了界面电阻的问题，避免了引入喷金设备及贵金属金靶，成本更为低廉；同时，本专利技术依据四电极的原理利用电化学工作站进行固态电解质电导率的测试，适用于陶瓷氧化物或聚合物或者两者混合制成的固态电解质片或膜的离子导电性的测定，由于电解液能够与固态电解质表面有良好的接触，排除了直流法测试时界面电阻的影响，同时相对于交流阻抗法来说，测试准确性更高，整体测试装置设计简单，操作方便。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术的一种固态电解质的离子电导率测试夹具的立体图；图2为本专利技术的一种固态电解质的离子电导率测试夹具的俯视图；图3为图2中A-A向的剖视图；图4为本专利技术的一种固态电解质的离子电导率测试夹具中夹具单元的外部结构示意图；图5为本专利技术的一种固态电解质的离子电导率测试夹具中夹具单元的内部结构示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。参见图1至图5，图中示出了本专利技术实施例提供的一种固态电解质的离子电导率测试夹具，其由两个相固定连接且相对称的夹具单元1组成，夹具单元1整体外形呈一矩形体，夹具单元1为具有顶部的电解液灌装入口11的容器结构，电解液灌装入口11上安装有密封部件111，该密封部件111为堵住电解液灌装入口11的密封盖体，夹具单元1内具有空腔12，电解液灌装入口11连通空腔12，夹具单元1的外壁上还开设有连通空腔12的通孔13，相邻的两夹具单元1对接后，两夹具单元1的通孔13之间连通，通孔13位于夹具单元1的外壁上的端部形成圆形的定位槽131，固态电解质固定在定位槽131内，空腔12的内壁上设置有固定电流电极2的电流电极定位部件21，电流电极定位部件21具体为开设于空腔12的内壁上的定位槽体，电流电极定位部件21连通电流电极穿线孔22，电流电极穿线孔22的出线口延伸至夹具单元1的外壁上，夹具单元1的外壁上设置有固定电压电极3的电压电极定位部件31，电压电极定位部件31具体为一孔体，电压电极定位部件31连通通孔13，电流电极2和电压电极3之间相平行布置。参见图1至图5，夹具单元1上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态电解质的离子电导率测试夹具，其特征在于：包括至少两个相固定连接的夹具单元(1)，所述夹具单元(1)为具有电解液灌装入口(11)的容器结构，所述电解液灌装入口(11)上安装有密封部件(111)，所述夹具单元(1)内具有空腔(12)，所述电解液灌装入口(11)连通所述空腔(12)，所述夹具单元(1)的外壁上还开设有连通所述空腔(12)的通孔(13)，相邻的两所述夹具单元(1)对接后，两所述夹具单元(1)的通孔(13)之间连通，固态电解质固定在所述通孔(13)处，所述空腔(12)的内壁上设置有固定电流电极(2)的电流电极定位部件(21)，所述电流电极定位部件(21)连通电流电极穿线孔(22)，所述电流电极穿线孔(22)的出线口延伸至所述夹具单元(1)的外壁上，所述夹具单元(1)的外壁上设置有固定电压电极(3)的电压电极定位部件(31)，所述电压电极定位部件(31)连通所述通孔(13)，所述电流电极(2)和所述电压电极(3)之间相平行布置。/n

【技术特征摘要】
1.一种固态电解质的离子电导率测试夹具，其特征在于：包括至少两个相固定连接的夹具单元(1)，所述夹具单元(1)为具有电解液灌装入口(11)的容器结构，所述电解液灌装入口(11)上安装有密封部件(111)，所述夹具单元(1)内具有空腔(12)，所述电解液灌装入口(11)连通所述空腔(12)，所述夹具单元(1)的外壁上还开设有连通所述空腔(12)的通孔(13)，相邻的两所述夹具单元(1)对接后，两所述夹具单元(1)的通孔(13)之间连通，固态电解质固定在所述通孔(13)处，所述空腔(12)的内壁上设置有固定电流电极(2)的电流电极定位部件(21)，所述电流电极定位部件(21)连通电流电极穿线孔(22)，所述电流电极穿线孔(22)的出线口延伸至所述夹具单元(1)的外壁上，所述夹具单元(1)的外壁上设置有固定电压电极(3)的电压电极定位部件(31)，所述电压电极定位部件(31)连通所述通孔(13)，所述电流电极(2)和所述电压电极(3)之间相平行布置。


2.根据权利要求1所述的一种固态电解质的离子电导率测试夹具，其特征在于：所述密封部件(111)为堵住所述电解液灌装入口(11)的密封盖体。


3.根据权利要求1所述的一种固态电解质的离子电导率测试夹具，其特征在于：所述电流电极定位部件(21)为开设于所述空腔(12)的内壁上的定位槽体。


4.根据权利要求1所述的一种固态电解质的离子电导率测试夹具，其特征在于：所述电压电极定位部件(31)为一孔体。


5.根据权利要求1所述的一种固态电解质的离子电导率测试夹具，其特征在于：所述通孔(13)位于所述夹具单元(1)的外壁上的端部形成定位槽(131)，所述固态电解质固定在所述定位槽(131)内。


6.根据权利要求1所述的一种固态电解质的离子电导率测试夹具，其特征在于：所述夹具单元(1)上开设有贯穿所述夹具单元(1)的连接螺孔(14)，相邻的两所述夹具单元(1)之间，螺钉穿入所...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅裕，刘一阳，毛焕宇，刘贯东，
申请(专利权)人：苏州宇量电池有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32