一種鋰電池性能測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鋰電池性能測試系統(tǒng)，包括電池測試儀和與電池測試儀相連的電解池，所述電解池包括池體，與池體連通的進(jìn)氣管，用于封閉池體的膠塞，以及正極與負(fù)極，所述正極與負(fù)極均固定于膠塞上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，首先，本發(fā)明提供的電解池通過膠塞密封，有益于限制電解液揮發(fā)，從而避免因溶氧量少，離子傳輸能力下降導(dǎo)致的電池性能下降；其次，通過進(jìn)氣管控制O2以氣泡的形式不斷進(jìn)入電解液，從而能夠提供足夠的氧氣、電解液、電極三相界面，促進(jìn)反應(yīng)的發(fā)生；再次，正極與負(fù)極之間為活性距離，避免鋰枝晶造成的電池短路等問題；最后，本發(fā)明提供的電解池結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。
【專利說明】一種鋰電池性能測試系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種鋰電池性能測試系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]作為現(xiàn)代高性能電池的代表，鋰離子電池在過去的20年中，能量密度增加了 10?15%，如C-LiCoO2的能量密度為420Wh/kg，但由于正極和負(fù)極材料的局限，鋰電池的比能正逐漸接近理論極限。L1-O2電池的理論能量密度是其5?10倍，是新一代的儲能系統(tǒng)，因?yàn)槠潢帢O支撐材料(以多孔碳為主)很輕，且O2可從空氣中自由獲取而不用保存在電池中，可以大大減輕鋰電池的重量，減少運(yùn)作成本。
[0003]鋰-氧氣(L1-O2)電池是一種以鋰為陽極，氧氣為陰極反應(yīng)物的鋰電池，按照電解液的種類，其可分為水性與非水系兩種。
[0004]對于非水系的鋰-氧氣電池，在放電過程中，鋰釋放電子成為鋰離子(Li+)，Li+經(jīng)電解質(zhì)材料傳遞，在陰極與氧氣(O2)以及外來電路中的電子(eO結(jié)合形成氧化鋰(Li2O)或過氧化鋰(Li2O2)等產(chǎn)物，并在陰極沉積，稱為氧氣還原反應(yīng)。在充電過程中，Li2O或Li2O2等產(chǎn)物分解生成Li+，回到電解質(zhì)中，O2和電子也被釋放出來。理論上，鋰-氧氣電池中的反應(yīng)是可逆的，且由于氧氣作為陰極產(chǎn)物不受限制，該電池的容量僅取決于鋰電極，其比能為
5.21kffh/kg (包括氧氣質(zhì)量)，或11.42kWh/g (不包括氧氣)。這在能源日益趨緊的社會，在潔凈能源、電動力汽車等領(lǐng)域具有很大的吸引力。該理論自1996年被Abraham提出，近年來受到全球的廣泛關(guān)注，目前正處于理論研究階段。
[0005]在實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)研究工作中，L1-O2電池的電池設(shè)計(jì)仍然是一個(gè)公開的問題。目前，主要有兩類方法來完成L1-O2電池的性能測試:一是采用傳統(tǒng)的扣式(coin)電池，在正極電池殼打孔以連通O2，但傳統(tǒng)鋰電池中鋰枝晶和電解液揮發(fā)問題是困擾此方法的兩大因素；另一種是Swagelok電池及其改裝電池，但此方法由于材質(zhì)和空間等問題，面臨電解液溶氧量低，成本高等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種鋰電池性能測試系統(tǒng)，該鋰電池測試系統(tǒng)性能穩(wěn)定。
[0007]本發(fā)明提供了一種鋰電池性能測試系統(tǒng)，包括電池測試儀和與電池測試儀相連的電解池，所述電解池包括池體，與池體連通的進(jìn)氣管，用于封閉池體的膠塞，以及正極與負(fù)極，所述正極與負(fù)極均固定于膠塞上。
[0008]優(yōu)選的，所述正極與負(fù)極之間的間距為0.2?1.5cm。
[0009]優(yōu)選的，所述進(jìn)氣管的進(jìn)氣口高于池體上端1.0?2.0cm0
[0010]優(yōu)選的，所述電解池還包括毛細(xì)管，所述毛細(xì)管位于池體內(nèi)部，且與進(jìn)氣管連通。
[0011]優(yōu)選的，所述毛細(xì)管的高度為1.0?3.0cm,內(nèi)直徑為0.01?0.2cm。
[0012]優(yōu)選的，所述毛細(xì)管靠近正極。
[0013]優(yōu)選的，所述電解池還包括與池體連通的排氣管，所述排氣管與外界連通的部位安裝有氣閥與氣體緩沖球，所述氣體緩沖球內(nèi)含有干燥劑。
[0014]本發(fā)明還提供了一種鋰電池性能測試系統(tǒng)，包括電池測試儀、與電池測試儀相連的電解池、充滿氧氣的手套操作箱、氣體循環(huán)泵與氣體分流瓶，所述電解池包括池體，與池體連通的進(jìn)氣管，用于封閉池體的膠塞，以及正極與負(fù)極，所述正極與負(fù)極均固定于膠塞上；
[0015]所述電解池、氣體循環(huán)泵與氣體分流瓶位于手套操作箱內(nèi)，所述氣體循環(huán)泵通過氣體分流瓶與進(jìn)氣管連通。
[0016]優(yōu)選的，所述氣體分流瓶包括氣體緩沖罐、進(jìn)氣管與分流管，所述氣體緩沖罐通過進(jìn)氣管與氣體循環(huán)泵連通，所述氣體緩沖罐通過分流管與進(jìn)氣管連通。
[0017]本發(fā)明還提供了一種鋰電池性能測試系統(tǒng)的使用方法，包括以下步驟:
[0018]打開氣體循環(huán)泵，氣體循環(huán)泵帶動氧氣在手套操作箱內(nèi)流動，氧氣經(jīng)氣體分流瓶與進(jìn)氣管進(jìn)入電解池中，然后利用與電解池相連的電池測試儀進(jìn)行測試。
[0019]本發(fā)明提供了一種鋰電池性能測試系統(tǒng)，包括電池測試儀和與電池測試儀相連的電解池，所述電解池包括池體，與池體連通的進(jìn)氣管，用于封閉池體的膠塞，以及正極與負(fù)極，所述正極與負(fù)極均固定于膠塞上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，首先，本發(fā)明提供的電解池通過膠塞密封，有益于限制電解液揮發(fā)，從而避免因溶氧量少，離子傳輸能力下降導(dǎo)致的電池性能下降；其次，通過進(jìn)氣管控制O2以氣泡的形式不斷進(jìn)入電解液，從而能夠提供足夠的氧氣、電解液、電極三相界面，促進(jìn)反應(yīng)的發(fā)生；再次，正極與負(fù)極之間為活性距離，避免鋰枝晶造成的電池短路等問題；最后，本發(fā)明提供的電解池結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明電解池的示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明電解池包括毛細(xì)管的示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明電解池包括毛細(xì)管與排氣管的示意圖；
[0023]圖4為本發(fā)明氣體分流瓶的平視圖；
[0024]圖5為本發(fā)明氣體分流瓶的俯視圖；
[0025]圖6為本發(fā)明實(shí)施例1?3鋰電池性能測試系統(tǒng)示意圖；
[0026]圖7為本發(fā)明實(shí)施例1?3中氣體循環(huán)泵、氣體分流瓶及電解池的連接方式照片；
[0027]圖8為本發(fā)明實(shí)施例1中鋰電池性能測試系統(tǒng)測試的電壓-比電容曲線圖；
[0028]圖9為本發(fā)明實(shí)施例1制備的正極掃描電鏡照片；
[0029]圖10為本發(fā)明實(shí)施例2中提供的電解池池體的照片；
[0030]圖11為本發(fā)明實(shí)施例2中鋰電池性能測試系統(tǒng)測試的電壓-比電容曲線圖；
[0031]圖12為本發(fā)明實(shí)施例3中提供的電解池的照片；
[0032]圖13為本發(fā)明實(shí)施例3中鋰電池性能測試系統(tǒng)測試的電壓-比電容曲線圖；
[0033]圖14為本發(fā)明實(shí)施例3中第一次放電測試后正極的掃描電鏡照片；
[0034]圖15為本發(fā)明比較例I中coin式電池測試的電壓-比電容曲線圖；
[0035]圖16為本發(fā)明比較例I中coin式電池第一次放電測試后正極的掃描電鏡照片。

【具體實(shí)施方式】
[0036]本發(fā)明提供了一種鋰電池性能測試系統(tǒng)，包括電池測試儀和與電池測試儀相連的電解池，所述電解池包括池體，與池體連通的進(jìn)氣管，用于封閉池體的膠塞，以及正極與負(fù)極，所述正極與負(fù)極均固定于膠塞上。
[0037]其中，本發(fā)明對所有原料的來源并沒有特殊的限制，為市售即可。
[0038]所述電解池通過正極與負(fù)極與電池測試儀相連，所述電池測試儀為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的可以用于鋰電池性能測試的儀器均可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為Land電池測試儀。
[0039]所述電解池包括池體，與池體連通的進(jìn)氣管，用于封閉池體的膠塞，及其正極與負(fù)極，所述正極與負(fù)極均固定于膠塞上，其示意圖如圖1所示，其中，I為膠塞，2為池體，3為負(fù)極，4為進(jìn)氣管,5為正極。
[0040]按照本發(fā)明，電解液位于池體內(nèi)，所述池體的高優(yōu)選為3.0?6.0cm,內(nèi)直徑優(yōu)選為1.5?3.0cm;氧氣通過進(jìn)氣管進(jìn)入池體，溶于電解液中，本發(fā)明優(yōu)選所述進(jìn)氣管與池體的下部連通，即進(jìn)氣管的出口位于池體的下部，從而使氧氣通入電解液的底部，使氧氣更好地溶于電解液中；所述進(jìn)氣管優(yōu)選為L型，進(jìn)氣管的進(jìn)氣口優(yōu)選高于池體上端1.0?2.0cm，起到緩沖氣體的作用；所述進(jìn)氣管的管內(nèi)直徑優(yōu)選為0.2?0.6cm，更優(yōu)選為0.3?0.5cm。所述池體的材質(zhì)優(yōu)選為玻璃。
[0041]所述正極與負(fù)極均固定于膠塞上，正極與負(fù)極相對，為增加正極與氧氣接觸的概率，本發(fā)明優(yōu)選將正極位于進(jìn)氣管側(cè)；所述正極與負(fù)極之間的間距優(yōu)選為0.2?1.5cm，更優(yōu)選為0.2?1.0cm ;所述正極與負(fù)極的材料為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的材料即可，并無特殊的限制。
[0042]本發(fā)明提供的電解池通過膠塞密封，有益于限制電解液揮發(fā)，從而避免因溶氧量少，離子傳輸能力下降導(dǎo)致的電池性能下降；同時(shí)通過進(jìn)氣管控制O2以氣泡的形式不斷進(jìn)入電解液，從而能夠提供足夠的氧氣、電解液、電極三相界面，促進(jìn)反應(yīng)的發(fā)生；本發(fā)明提供的電解池結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。
[0043]按照本發(fā)明，所述電解池優(yōu)選還包括毛細(xì)管，所述毛細(xì)管位于池體內(nèi)部，且與進(jìn)氣管連通，材質(zhì)優(yōu)選為玻璃，其示意圖如圖2所示，其中I為膠塞，2為池體，3為負(fù)極，4為進(jìn)氣管，5為正極，6為毛細(xì)管；毛細(xì)管可更好地控制氧氣的流量，使氣體緩慢進(jìn)入，充分溶解與電解液中；毛細(xì)管優(yōu)選位于正極側(cè)或正極與負(fù)極之間，更優(yōu)選位于正極一側(cè)，其形狀優(yōu)選為倒L形，其高度優(yōu)選為1.0?3.0cm,更優(yōu)選為1.5?2.5cm ;所述毛細(xì)管靠近池體的一側(cè)，距池壁優(yōu)選為0.2?0.5cm ;該毛細(xì)管的內(nèi)直徑優(yōu)選為0.01?0.2cm。當(dāng)電解池內(nèi)有毛細(xì)管時(shí)，因?yàn)槊?xì)管占據(jù)池體部分體積，因此池體的內(nèi)直徑優(yōu)選為2.0?3.0cm0
[0044]氧氣通過進(jìn)氣管進(jìn)入電解池內(nèi)，氣泡從毛細(xì)管或進(jìn)氣管與池體連接的部位冒出，當(dāng)鼓泡15?30min后，即可進(jìn)行測試。
[0045]所述電解池優(yōu)選還包括與池體相連通的排氣管，所述排氣管與外界連通的部位安裝有氣閥與氣體緩沖球，所述氣體緩沖球內(nèi)含有干燥劑，其示意圖如圖3所示，其中I為膠塞，2為池體，3為負(fù)極，4為進(jìn)氣管，5為正極，6為毛細(xì)管，7為排氣管，8為氣體緩沖球，9為氣閥。所述排氣管上安裝有氣閥與氣體緩沖球，氣閥可控制氧氣的流量與流速；所述負(fù)極氣閥優(yōu)選為聚四氟乙烯雙通閥或玻璃雙通閥，更優(yōu)選為聚四氟乙烯雙通閥，再優(yōu)選為SYNTHWARE聚四氟乙烯雙通閥。排氣管可位于池體的任何位置，并無特殊的限制，排氣閥可控制氧氣的流動速度，進(jìn)而可增加電解池的電容量。當(dāng)測試前可通過快速通入氧氣1.5?3min以排空電解池內(nèi)的其他氣體，然后通過控制負(fù)極氣閥的打開程度，以氣泡I個(gè)/s的速度進(jìn)氣0.7?1.5h后開始進(jìn)行測試。
[0046]本發(fā)明還提供了另一種鋰電池性能測試系統(tǒng)，包括電池測試儀、與電池測試儀相連的電解池、充滿氧氣的手套操作箱、氣體循環(huán)泵與氣體分流瓶，其特征在于，所述電解池包括池體，與池體連通的進(jìn)氣管，用于封閉池體的膠塞，以及正極與負(fù)極，所述正極與負(fù)極均固定于膠塞上；
[0047]所述電解池、氣體循環(huán)泵與氣體分流瓶位于手套操作箱內(nèi)，所述氣體循環(huán)泵通過氣體分流瓶與進(jìn)氣管連通。
[0048]所述電解池同上所述相同，在此不再贅述。此鋰電池性能測試系統(tǒng)中，氧氣輸入手套操作箱內(nèi)，氣體循環(huán)泵帶動氣體在箱內(nèi)流動，并由氣體分流瓶輸入電解池中。所述氣體分流瓶包括氣體緩沖罐、進(jìn)氣管與分流管，所述氣體緩沖罐通過進(jìn)氣管與氣體循環(huán)泵連通，所述氣體緩沖罐通過分流管與電解池的進(jìn)氣管連通。
[0049]為了使鋰電池性能可以規(guī)模化測試，同時(shí)測量多個(gè)鋰電池的性能，所述氣體分流瓶包括多個(gè)分流管，所述分流管分布于氣體緩沖罐上，每個(gè)分流管均可連接一個(gè)電解池的進(jìn)氣管；所述分流管優(yōu)選分三排均勻分布與氣體緩沖罐上，每排的數(shù)目可視具體情況而定，并無特殊的限制。所述分流管優(yōu)選通過膠管與電解池的進(jìn)氣管連通。所述氣體分流瓶的示意圖如圖4與圖5所示，圖4為氣體分流瓶的平視圖，圖5為氣體分流瓶的俯視圖，其中a為進(jìn)氣管。b為分流管，c為氣體緩沖罐。
[0050]本發(fā)明提供的鋰電池性能測試系統(tǒng)氣體有流動性，有益于O2及產(chǎn)生的02_等離子的傳質(zhì)；手套操作箱和電解池的密封，有益于限制電解液揮發(fā)，從而避免因溶氧量少，離子傳輸能力下降造成的電池性能變差；電解池可視，可隨時(shí)觀察電池內(nèi)的物理現(xiàn)象。
[0051]所述手套操作箱負(fù)責(zé)提供安全穩(wěn)定測試環(huán)境。所述手套操作箱優(yōu)選為鋼制手套箱改制的密封系統(tǒng)。所述手套操作箱優(yōu)選包括:過渡艙，負(fù)責(zé)引渡電解池轉(zhuǎn)移至主箱體，置有壓力表和氣閥；手套操作箱主箱體，內(nèi)置氣體循環(huán)泵、氣體分流瓶、電解池、電池測試通道接入口、氣閥。電池測試通道接入口用于電解池與電池測試儀的連接。為了使手套操作箱可操作和可視，手套操作箱主箱體優(yōu)選還包括操作口和視窗。
[0052]電池測試儀負(fù)責(zé)測試電池性能，包括Land電池測試儀和電腦。
[0053]本發(fā)明提供的鋰電池性能測試系統(tǒng)，通過真空泵和氧氣鋼瓶、過渡艙和手套操作箱主箱體的氣閥，排空手套操作箱內(nèi)的空氣和輸入氧氣，使手套操作箱內(nèi)充滿氧氣。
[0054]本發(fā)明還提供了上述鋰電池性能測試系統(tǒng)的使用方法，充滿氧氣的手套操作箱內(nèi)，打開氣體循環(huán)泵帶動氣體在箱內(nèi)流動，并由氣體分流瓶將氧氣輸入各電解池中，電解池由電池測試通道接入口接線連通電池測試儀，從而對鋰電池進(jìn)行監(jiān)測。
[0055]為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明提供的一種鋰電池性能測試系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0056]以下實(shí)施例中，所用的MnO2為合成納米棒，其余試劑均為市售。
[0057]實(shí)施例1
[0058]1.1提供電解池圖1所示的電解池，電解池包括池體，與池體連通的進(jìn)氣管，用于封閉池體的膠塞，毛細(xì)管，以及正極與負(fù)極，所述正極與負(fù)極均固定于膠塞上。其中，池體的高度為4.0cm,內(nèi)直徑為2.0cm，進(jìn)氣管的上端進(jìn)氣口高于池體1.0cm，正負(fù)極之間的距離為lcm, 3ml電解液。
[0059]負(fù)極為鋰片。
[0060]正極按照以下方法制備:將泡沫鎳沖壓成Icm2的圓形集流體，焊接到不銹鋼絲上；super-P碳、MnO2, PTFE按照6:2:2的質(zhì)量比調(diào)勻，加入NMP稀釋，超聲1min ;將焊接好的泡沫鎳集流體蘸取該糊狀物，130°C真空干燥6h，得到正極。稱量電極前后質(zhì)量，求差值計(jì)算活性物質(zhì)質(zhì)量，放電電容除以碳質(zhì)量放電比電容(mAh/g m)。
[0061]電解液為0.lmol/L 的 LiCF3S03/DME+PC (2:1 混合)。
[0062]在無水無氧氬氣飽和的手套箱中，按照上述要求組裝電解池。
[0063]1.2提供鋰電池性能測試系統(tǒng)，包括Land電池測試儀、1.1中提供的電解池、手套操作箱、氣體循環(huán)泵與氣體分流瓶，其示意圖如圖6所示。
[0064]1.3關(guān)閉氣閥S8、Sll與S12，關(guān)閉過渡艙門S7，打開手套箱主箱體門S5 ;將氣閥Sll與手套操作口保護(hù)盤相連接，打開氣閥Sll以保證手套內(nèi)外壓力相同；將氣閥S12與真空泵相連接，打開真空泵后打開氣閥S12，開始抽真空；當(dāng)壓力表S9顯示為負(fù)壓極度真空狀態(tài)時(shí)，關(guān)閉氣閥S12，斷開真空泵，關(guān)閉真空泵電源，抽真空步驟完成。
[0065]關(guān)閉氣閥S8、S12，打開氣閥Sll (與手套操作口保護(hù)盤相連接)，打開主箱體門S5，關(guān)閉過渡艙門S7 ;稍微打開氧氣鋼瓶，有氧氣流出后，將鋼瓶與氣閥S8連接，打開氣閥S8,開始向手套操作箱充氣，待壓力增至0.1MPa時(shí)，關(guān)閉氣閥S8，關(guān)閉主箱體門S5，關(guān)閉氣閥SI I，拿掉手套操作口保護(hù)盤，斷開氧氣鋼瓶，充氧步驟完成。
[0066]其后，關(guān)閉氣閥S8、S11與S12，關(guān)閉主箱體門S5 ;將氣閥S8與真空泵相連，打開過渡艙門S7，將1.1中提供的電解池稍微松開膠塞，放在過渡艙中，立即關(guān)閉過渡艙門S7，打開氣閥S8，開始抽真空，待壓力降至-0.1MPa，即真空狀態(tài)時(shí)，關(guān)閉氣閥S8，斷開真空泵；再將氣閥S8與氧氣鋼瓶連通，打開氣閥S8通入氧氣至壓力為0.1MPa,關(guān)閉氣閥S8，打開主箱體門S5，將電池轉(zhuǎn)移至主箱體S4中。
[0067]將電解池SI固定在電解池架上，正負(fù)極分別與電池測試通道接線SlO相連，打開氣體循環(huán)泵S2，將氣體分流瓶S3的分流管與電解池進(jìn)氣管相連，氣體循環(huán)泵、氣體分流瓶及電解池的連接方式如圖7所示。
[0068]通氣20min后，在50mA/g的電流密度下，進(jìn)行測試，得到其電壓-比電容曲線圖，如圖8所示，其中I曲線是第一次充放電比電容曲線，2曲線為第二次充放電比電容曲線，3曲線為第三次充放電比電容曲線，4曲線為第四次充放電比電容曲線，5曲線為第五次充放電比電容曲線，6曲線為第六次充放電比電容曲線。
[0069]利用飛利浦公司的XL-30ESEM型掃面電子顯微鏡對1.1中得到的正極進(jìn)行分析，得到其掃描電鏡照片，如圖9所示。
[0070]實(shí)施例2
[0071]2.1提供電解池，按照實(shí)施例1的方法組裝電解池，毛細(xì)管為倒L形，其垂直部分位于正極與負(fù)極之間，毛細(xì)管高位1.0cm，底端接近池體底部，內(nèi)直徑為0.1cm，該電解池池體的照片如圖10所示。
[0072]2.2按照實(shí)施例1的方法步驟組裝鋰電池性能測試系統(tǒng)，將2.1中提供的電解池轉(zhuǎn)移至手套箱中。
[0073]通氣20min后，在80mA/g的電流密度下，進(jìn)行測試，得到其電壓-比電容曲線圖，如圖11所示，其中I曲線是第一次充放電比電容曲線，2曲線為第二次充放電比電容曲線，3曲線為第三次充放電比電容曲線，4曲線為第四次充放電比電容曲線，10曲線為第十次充放電比電容曲線，12曲線為第十二次充放電比電容曲線。
[0074]實(shí)施例3
[0075]3.1提供電解池，按照實(shí)施例1的方法組裝電解池，毛細(xì)管為倒L形，其垂直部分位于正極與負(fù)極之間，毛細(xì)管高位1.0cm，底端接近池體底部，內(nèi)直徑為0.1cm，該照片如圖12所示。
[0076]3.2按照實(shí)施例1的方法步驟組裝鋰電池性能測試系統(tǒng)，將3.1中提供的電解池轉(zhuǎn)移至手套箱中。
[0077]通氣20min后，在100mA/g的電流密度下，進(jìn)行測試，得到其電壓-比電容曲線圖，如圖13所示，其中I曲線是第一次充放電比電容曲線，2曲線為第二次充放電比電容曲線，3曲線為第三次充放電比電容曲線，4曲線為第四次充放電比電容曲線。
[0078]在第一次放電測試后，利用飛利浦公司的XL-30ESEM型掃面電子顯微鏡對正極進(jìn)行分析，得到其掃描電鏡照片，如圖14所示。
[0079]比較例I
[0080]組裝coin 式 L1-O2 電池。
[0081]將泡沫鎳沖壓成Icm2的圓形集流體,焊接到不銹鋼絲上；super_P碳、MnO2> PTFE按照6:2:2的質(zhì)量比調(diào)勻，加入NMP稀釋，超聲1min ;將焊接好的泡沫鎳集流體蘸取該糊狀物，130°C真空干燥6h，得到正極。稱取電極前后質(zhì)量，求差值計(jì)算活性物質(zhì)質(zhì)量。
[0082]采用合肥科晶材料技術(shù)有限公司的CR2032帶網(wǎng)眼SS304扣式電池殼，組裝順序?yàn)樨?fù)極殼、彈簧片、墊片、鋰片、2滴電解液、兩層玻璃纖維隔膜、3滴電解液、正極、2滴電解液、正極殼，電解液均為0.lmol/L的LiCF3S03/DME+PC (2:1混合)。電池封裝后，轉(zhuǎn)移至密封的燒瓶內(nèi)，先將燒瓶抽真空，然后輸入氧氣，接線在10mA/g的電流密度下測試，得到其電壓-比電容曲線圖，如圖15所示，其中I曲線是第一次放電比電容曲線，2曲線為第二次充放電比電容曲線，4曲線為第四次充放電比電容曲線，10曲線為第十次充放電比電容曲線，12曲線第十二次充放電比電容曲線。在50mA/g，80mA/g，100mA/g的電流密度下，扣式電池性能極差，因而證明倍率性能不佳。
[0083]由圖15、13、11與8可知，本發(fā)明鋰電池性能測試系統(tǒng)中L1-O2電池具有明顯較大的比電容，更穩(wěn)定的循環(huán)性能，更好的倍率性能。
[0084]電池第一次放電后，拆開去除正極，在乙醇和丙酮1:1混合溶劑中浸泡清洗20min,烘干后，利用飛利浦公司的XL-30ESEM型掃面電子顯微鏡對正極進(jìn)行分析，得到其掃描電鏡照片，如圖16所示。
[0085]由圖16與圖14的掃描電鏡照片可以看出，使用扣式電池，正極碳材料上更容易聚集大顆粒的放電產(chǎn)物，堵塞有效的孔通道，而采用本發(fā)明提供的性能測試系統(tǒng)進(jìn)行測量，由于氧氣溶解量大，擴(kuò)散均勻，能夠得到放電產(chǎn)物形成均勻細(xì)小的顆粒，從而使電極鈍化減小，性能更好。
[0086]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰電池性能測試系統(tǒng)，包括電池測試儀和與電池測試儀相連的電解池，其特征在于，所述電解池包括池體，與池體連通的進(jìn)氣管，用于封閉池體的膠塞，以及正極與負(fù)極，所述正極與負(fù)極均固定于膠塞上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池性能測試系統(tǒng)，其特征在于，所述正極與負(fù)極之間的間距為0.0.1?1.5cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池性能測試系統(tǒng)，其特征在于，所述進(jìn)氣管的進(jìn)氣口高于池體上端1.0?2.0cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池性能測試系統(tǒng)，其特征在于，所述電解池還包括毛細(xì)管，所述毛細(xì)管位于池體內(nèi)部，且與進(jìn)氣管連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰電池性能測試系統(tǒng)，其特征在于，所述毛細(xì)管的高度為1.0 ?3.0cm,內(nèi)直徑為 0.01 ?0.2cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰電池性能測試系統(tǒng)，其特征在于，所述毛細(xì)管位于正極一側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰電池性能測試系統(tǒng)，其特征在于，所述電解池還包括與池體連通的排氣管,所述排氣管置于池體中間部位,并配有氣閥與氣體緩沖球,所述氣體緩沖球內(nèi)含干燥劑。
8.一種鋰電池性能測試系統(tǒng)，包括電池測試儀、與電池測試儀相連的電解池、充滿氧氣的手套操作箱、氣體循環(huán)泵與氣體分流瓶，其特征在于，所述電解池包括池體，與池體連通的進(jìn)氣管，用于封閉池體的膠塞，以及正極與負(fù)極，所述正極與負(fù)極均固定于膠塞上； 所述電解池、氣體循環(huán)泵與氣體分流瓶位于手套操作箱內(nèi)，所述氣體循環(huán)泵通過氣體分流瓶與進(jìn)氣管連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰電池性能測試系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體分流瓶包括氣體緩沖罐、進(jìn)氣管與分流管，所述氣體緩沖罐通過進(jìn)氣管與氣體循環(huán)泵連通，所述氣體緩沖罐通過分流管與進(jìn)氣管連通。
10.一種鋰電池性能測試系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，包括以下步驟:打開氣體循環(huán)泵，氣體循環(huán)泵帶動氧氣在手套操作箱內(nèi)流動，氧氣經(jīng)氣體分流瓶與進(jìn)氣管進(jìn)入電解池中，然后利用與電解池相連的電池測試儀進(jìn)行測試。
【文檔編號】G01R31/36GK104459546SQ201310421228
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】王宏宇, 呂蕾蕾, 齊力 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所