專利名稱：：測量電解液對電極材料的滲透能力的裝置的制作方法
技術領域：
：本實用新型涉及借助于測定材料的物理性質(zhì)來測試分析材料性能的裝置，尤其是可直接反應電解液對電極材料的滲透能力的測量裝置。技術背景相對于鉛酸電池、鎳氫電池和鎳鎘電池等傳統(tǒng)的二次電池，鋰離子電池具有不可比擬的優(yōu)越性能和外形加工多樣性，目前已經(jīng)廣泛應用于手機、筆記本電腦、PDA、攝像機、數(shù)碼相機、移動DVD、MP3和MP4等移動電子終端設備中，同時鋰離子電池也被用作電動工具和電動自行車的動力源。作為新一代綠色環(huán)保動力，鋰離子電池發(fā)展迅猛，已成為國際電化學研究的熱點領域之一。市場需求的多樣性對鋰離子電池的電化學性能、安全、造型和體積等方面的特性提出了越來越高的要求，研發(fā)人員為滿足使用需要而對鋰離子電池進行著不斷深入的研究。電解液是鋰離子電池的重要組成部分之一，它直接決定著電池的循環(huán)壽命、安全性能、倍率放電特性、放電的平臺時間和正負極的容量發(fā)揮等性能指標。因此，電解液是電池研發(fā)工作的重點。對于高容量體系鋰離子電池，特別是體積比能量大于450Wh/L的鋁殼電池，涂布于電極片上的正負極材料的壓實密度較大、空隙率小，且現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設計中電池內(nèi)部預留空間越來越小，這對電解液的注液過程造成了很大困難。因此，在不犧牲電解液的其它常規(guī)性能的前提下，要求電解液相對涂布于極片上的電極材料具有良好的滲透性，在研究和了解電解液對電極材料的滲透性的基礎上，根據(jù)電池綜合性能的需要對電極材料和電解液進行科學篩選和合理搭配。關于電解液對電極材料的滲透性，目前鋰離子電池制造商和電解液供應商所采用的評價方法是空氣環(huán)境下，在涂布有電極材料的電極片表面滴加碳酸丙烯酯(PC)，記錄電極片吸收PC的時間。PC只是電解液的一種溶劑，而且并不是所有的電解液中都包含PC，PC的性質(zhì)與電解液本身的性質(zhì)相去甚遠，相對于實際電解液，PC與電極片的界面性質(zhì)、PC在電極材料表面的表面張力都完全不同。因此這種方法及其評價結(jié)果不能反應電解液與電極材料適配性的真實情況。高容量體系電解液對電極片的滲透性的評價也可以通過測定電解液的表面張力和黏度來進行。但是，因為鋰離子電池電解液是非水體系，測定時要求環(huán)境水分含量在100ppm以下，加之電解液中的溶劑組分易于揮發(fā)，要求的測試條件非常嚴格，操作很復雜；由于電極片上的電極材料是幾種原料的微小顆?；旌蠅褐圃谝黄?，具有一定的孔隙率，表面張力的測定非常困難。采用這兩種方法所得到的結(jié)果都沒有直接反應電解液對電極材料的滲透性，不能直接指導電池的設計。因此，開發(fā)一種可直接反應電解液對電極材料的滲透能力的測量裝置對于電極材料和電解液進行科學篩選和合理搭配意義重大。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種可直接反應電解液對電極材料的滲透能力的測量裝置。為解決上述技術問題，本實用新型提供一種測量電解液對電極材料的滲透能力的裝置，包括帶有凹腔的池體、滴液管和可封蓋在池體上而使凹腔密閉的蓋板；蓋板上設有供滴液管的出液口伸入凹腔的通孔，滴液管與通孔的孔壁形成緊密接觸；蓋板具有可從蓋板外觀察到凹腔內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。測定定量電解液在電極材料中的滲透時間t和滲透面積S，結(jié)合電極材料的壓實密度/7和厚度/，通過公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>計算可得滲透能力值K。F測量時，先將涂敷有壓實密度為/7和厚度為/的電極材料的電極片置于凹腔中，然后將蓋板覆蓋在池體上使凹腔封閉；滴液管的出液口自蓋板上的通孔伸入凹腔，滴液管與該通孔的孔壁之間保持緊密接觸；按照試驗要求選擇測試的環(huán)境，控制凹腔中的濕度；使滴液管中體積為F的電解液泄漏到正極材料上，計取電解液開始泄漏至全部被電極材料吸收(即視覺觀察電極材料表面的電解液積液全部消失)的時間計為滲透時間"對于各向同性的電極材料，電解液因滲透在電極材料中而在電極材料表面形成圓形印跡，隨著滲透過程的進行該圓形印跡不斷擴大。量取滲透時間Z內(nèi)電解液因滲透而形成于電極材料上的圓形印跡的半徑，根據(jù)半徑計算圓形印跡的面積即滲透面積&最后通過上述公式計算可得滲透能力值《；對于不具有各向同性的電極材料，電解液因滲透而形成于電極材料表面的印跡不是圓形，可在厚度均勻的透明紙或其它介質(zhì)上描出滲透時間^內(nèi)電解液形成于電極材料上的印跡的形狀，用方格法或稱重法求出滲透面積S。滴液管的出液口的內(nèi)徑優(yōu)選為0.01mm-3mm。為了便于測量滲透時間Z內(nèi)電解液因滲透而形成圓形印跡的半徑，作為本實用新型的改進，蓋板上設置可度量電解液因滲透而形成于電極材料上的圓形印跡的半徑的刻度標尺?？潭葮顺呖梢允墙?jīng)過蓋板上通孔孔心的帶刻度的直線；也可以是以蓋板上通孔孔心為圓心的同心圓環(huán)族，同心圓環(huán)族中相鄰的兩個圓環(huán)之間的間距為1mm-2mm。作為本實用新型進一步的改進，滴液管上設置體積刻度和開關。這樣，測量時即可以向滴液管中加入定量體積的電解液，也可以加入電解液后根據(jù)試驗需要來控制電解液泄漏到電極材料上的體積。開關可選用雙通旋塞。蓋板上的可從蓋板外觀察到凹腔內(nèi)部的結(jié)構(gòu)可以是蓋板為透明蓋板；蓋板上的可從蓋板外觀察到凹腔內(nèi)部的結(jié)構(gòu)也可以是蓋板上的設置可從蓋板外觀察到凹腔內(nèi)部的透明視窗。優(yōu)選的滴液管為注射器。本實用新型的有益效果是采用本實用新型測量電解液對電極材料的滲透能力，得到的滲透能力《值反映了電極材料的壓實密度/、電極材料的厚度/對電解液在電極材料中滲透行為的影響，所用的滲透面積S和滲透時間f是電解液在電極材料中滲透能力的直接體現(xiàn)，因此所得測量結(jié)果直接反映了電解液對電極片的滲透能力，以及電解液和電極材料之間的相互適配性，可作為電池設計的參考數(shù)據(jù)，便于對電極材料和電解液進行科學篩選和合理匹配。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，測量結(jié)果可用性強。下面通過具體實施方式并結(jié)合附圖,對本實用新型作進一步的詳細說明圖1是本實用新型一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式圖1示出了本實用新型的一種實施方式。如圖l所示，該測量裝置包括敞口的池體l、透明的蓋板2、滴液管3。池體1具有凹腔4，蓋板2可覆蓋在池體1上以將凹腔4封閉，蓋板2和池體1之間采取緊密接觸。蓋板2上設有通孔，該通孔的徑向尺寸和滴液管3下端的徑向尺寸相適配，使得滴液管3下端插入該通孔后滴液管3下端與該通孔的孔壁之間保持密閉。滴液管3帶有雙通旋塞。蓋板2上設有刻度標尺，該刻度標尺為以蓋板2上的通孔為圓心的若干同心圓環(huán)，相鄰兩個圓環(huán)之間的間距為2mm。工作時，先將涂布有本公司某型號正極材料(該材料具有各向同性)的電極片置于凹腔4中，正極材料朝上，正極材料的壓實密度p和厚度/可通過測算得知；然后將蓋板2覆蓋在池體1上使凹腔4封閉；在滴液管3中裝入體積為K的電解液，滴液管3下端從蓋板2上的通孔插入至與正極材料表面接觸，滴液管3下端與該通孔的孔壁之間保持密閉。然后打開滴液管3的雙通旋塞，電解液全部泄漏到正極材料上，電解液因滲透在正極材料中而在正極材料表面形成圓形印跡，該圓形印跡的圓心為滴液管3下端與正極材料表面的接觸點，隨著滲透過程的進行該圓形印跡不斷擴大。用計時器計取電解液開始泄漏至全部被電極片吸收(即視覺觀察電極材料表面的電解液積液全部消失)的時間計為滲透時間Z，測定滲透時間,內(nèi)所形成圓形印跡的半徑，根據(jù)半徑計算圓形印跡的面積即滲透面積&通過公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>，計算得到滲透能力值尺。在測量過程中，分別采用防過充功能電解液A、鋁殼電池常用電解液B和高滲透性電解液C進行滲透試驗，得到的結(jié)果見表一。表一所示試驗結(jié)果顯示，不同電解液所表現(xiàn)出的滲透能力差別較大，該結(jié)果可以為電池中電解液的選擇提供參考。采用本實用新型測量裝置也可以在負極材料壓實密度、壓實厚度不同的情況下進行滲透試驗。測量、計算方法與上述過程相同。采用本實用新型測量裝置測量滲透能力時，也可以使從蓋板2上的通孔插入的滴液管3下端與正極材料表面保持小于5mm的距離，電解液滴落到正極材料上(該滴電解液體積可知)；電解液因滲透而形成于電極材料表面的圓形印跡持續(xù)擴大直至最大，此時圓形印跡的面積即滲透面積&計取電解液開始與正極材料接觸至形成滲透面積S所用的時間/，通過刻度標尺讀取滲透面積S的直徑，計算滲透面積S，通過公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>,計算得到滲透能力值《。表一不同電解液相對同種電極材料的滲透試驗<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。權利要求1、一種測量電解液對電極材料的滲透能力的裝置，其特征在于包括帶有凹腔的池體、滴液管和可封蓋在所述池體上而使所述凹腔封閉的蓋板；所述蓋板上設有供所述滴液管的出液口伸入所述凹腔的通孔，所述滴液管與所述通孔的孔壁形成緊密接觸；所述蓋板具有可從所述蓋板外觀察到所述凹腔內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。2、根據(jù)權利要求1所述的測量電解液對電極材料的滲透能力的裝置，其特征在于所述滴液管的出液口的內(nèi)徑為0.01mm—3mm。3、根據(jù)權利要求1或2所述的測量電解液對電極材料的滲透能力的裝置，其特征在于所述蓋板上設有可度量電解液在電極材料上滲透印跡的刻度標尺。4、根據(jù)權利要求3所述的測量電解液對電極材料的滲透能力的裝置，其特征在于所述刻度標尺為經(jīng)過所述通孔孔心的帶刻度的直線。5、根據(jù)權利要求4所述的測量電解液對電極材料的滲透能力的裝置，其特征在于所述刻度標尺為以所述通孔孔心為圓心的同心圓環(huán)族，所述同心圓環(huán)族中相鄰的兩個圓環(huán)之間的間距為limn-2mm。6、根據(jù)權利要求5所述的測量電解液對電極材料的滲透能力的裝置，其特征在于所述滴液管設有體積刻度和開關。7、根據(jù)權利要求6所述的測量電解液對電極材料的滲透能力的裝置，其特征在于所述蓋板為透明蓋板。8、根據(jù)權利要求7所述的測量電解液對電極材料的滲透能力的裝置，其特征在于所述滴液管為注射器。專利摘要本實用新型提供一種測量電解液對電極材料的滲透能力的裝置，包括帶有凹腔的池體、滴液管和蓋板；蓋板上設有供滴液管的出液口伸入凹腔的通孔，滴液管與通孔的孔壁形成緊密接觸；透明蓋板具有可從蓋板外觀察到凹腔內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。采用本實用新型得到的滲透能力K值反映了電極材料的壓實密度ρ、電極材料的厚度l對滲透行為的影響，所用的滲透面積S和滲透時間t是電解液滲透能力的直接體現(xiàn)，因此所得測量結(jié)果直接反映了電解液對電極片的滲透能力。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，測量結(jié)果可用性強。文檔編號G01N13/00GK201104263SQ20072012256公開日2008年8月20日申請日期2007年8月29日優(yōu)先權日2007年8月29日發(fā)明者張亞利,輝陳申請人:深圳市比克電池有限公司