一种用于原位产气检测的电化学池模具及原位检测方法与流程

本发明涉及电化学池结构，更具体地说，涉及一种用于原位产气检测的电化学池模具。此外，本发明还涉及一种适用于上述用于原位产气检测的电化学池模具的原位检测方法。

背景技术：

1、电池在循环过程中的产气是目前材料开发中关注的重要问题，但是目前对应与产生气体的检测多采用气相色谱等仪器测试，只能得到电池在较多循环后生成足够的气体后的结果，无法分析在循环过程中电解液可能与材料发生哪些副反应，而近年来使用的质谱仪可以通过与电化学池的联用得到电池的实时产气信息，但常规电化学池的设计无法方便的得到单一电极的产气行为数据以及无法准确控制内部正负极之间的接触压力，因此，可能由于循环性能与常规电池存在一定的差异，会导致对产气行为造成影响，干扰对机理的分析以及进一步的材料改善方向。

2、综上所述，如何检测单一电极的产气行为数据，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于原位产气检测的电化学池模具，能够通过活动杆的转动实现对称电池的soc可控，无需拆开模具或是拆开电池重新组装，减少因拆解电池后外部环境对极片的破坏，进而可以准确的进行单一极片产气行为的检测。

2、本发明的另一目的是提供一种应用于上述原位产气检测的电化学池模具的原位检测方法。

3、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

4、一种用于原位产气检测的电化学池模具，包括：

5、模具底座；

6、活动杆，可转动的设于所述模具底座；

7、隔膜袋，与所述活动杆固定连接，所述隔膜袋内设有带有第一极耳的极片，所述活动杆可通过转动实现所述隔膜袋的收卷；

8、隔膜，设于所述模具底座，所述隔膜的两侧分别设有正极极片与负极极片，所述正极极片与所述负极极片上均设有第三极耳；

9、模具上壳，设于所述模具底座；

10、压力组件，设于所述模具上壳，所述压力组件用于对所述正极极片、所述负极极片以及所述极片加压；

11、金属杆，设有多个，多个所述金属杆均可移动的设于所述模具上壳，所述金属杆抵接于所述极耳时用于形成导电通路；

12、柔性传感器，设于所述压力组件并用于检测所述压力组件输出的压力。

13、优选地，所述模具底座与所述模具上壳的侧部设有通路，所述通路用于实现气体流通，所述通路内设有用于阻止部分电解液分子通过的多孔分离膜。

14、优选地，所述压力组件上设有第一密封件与第二密封件，所述第一密封件与所述第二密封件配合使用以实现模具内部环境与外部环境的。

15、优选地，还包括固定杆，所述固定杆设有至少三个，所述固定杆固定于所述模具底座，所述隔膜的两端分别连接于两个所述固定杆且所述隔膜袋设于弯曲的所述隔膜之间。

16、优选地，所述隔膜对应于所述正极极片的侧部设有第二极耳。

17、优选地，所述模具底座上设有多个固定孔，所述模具上壳上设有多个与所述固定孔对应的固定组件。

18、优选地，还包括控制系统，所述控制系统与所述通路相连接，并用于控制所述通路的开启程度，所述金属杆用于与检测夹具相连，所述柔性传感器用于接收所述压力组件的压力信号，所述控制系统根据检测结果调节压力组件输出预设的压力。

19、优选地，所述模具底座上放置有所述正极极片，所述正极极片与所述隔膜之间设有第一活性物质层，所述隔膜与所述模具上壳之间放置有所述负极极片，所述负极极片与所述隔膜之间设有第二活性物质层，所述隔膜袋内的所述极片两侧均设有第三活性物质层。

20、优选地，所述模具上壳上设有转接口，所述转接口用于与计算机连接，所述控制系统与所述转接口连接，所述柔性传感器与所述转接口连接。

21、一种原位检测方法，适用于上述的原位产气检测的电化学池模具，包括：

22、控制多个金属杆与第一极耳、第三极耳抵接并控制压力组件输出指定压力；

23、通过金属杆对极片进行充电，对正极极片与另一侧相同极片进行充电再放电至指定soc，用以模拟常规正极循环过程中可达到的状态；

24、得到指定荷电状态的正负极极片后，降低压力组件的输出压力至0，通过活动杆将隔膜袋收卷至侧面，再对模具内极片重新施加指定压力；

25、金属杆分别抵接正负极极耳对应的第三极耳，并通过金属杆上外接的充放电装置进行对称电池的循环；

26、外接的载气通过通路将模具内的气体带入质谱仪中，得到对称电池循环过程中各状态下的气体生成速率。

27、一种原位检测方法，适用于上述的原位产气检测的电化学池模具，包括：

28、将隔膜袋中的极片更换为裹有锂金属的第二极耳；

29、控制多个金属杆与第三极耳、第二极耳抵接并控制压力组件输出指定压力；

30、将抵接第三极耳的金属杆分别与电化学工作站的工作电极，对电极相连，将抵接第二极耳的金属杆与参比电极相连；

31、通过电化学工作站控制模具内电池进行循环或是相关电化学测试，得到单一电极电化学行为；

32、外接的载气通过通路将模具内的气体带入质谱仪中，得到电池循环过程中各状态下的气体生成速率。

33、本发明提供的一种用于原位产气检测的电化学池模具，其模具底座上设置有可转动的活动杆，活动杆与隔膜袋固定连接，通过活动杆的转动能够抽离隔膜袋，隔膜袋中装有带有极耳的极片，如需测试单正极的产气行为，则两个参比电极对应的正、负极均为正极材料，隔膜袋中为负极，分别通过与参比电极进行循环来得到指定soc正负极，后通过旋转活动杆使隔膜袋连带负极一同抽离，剩余极片可正常进行对称电池循环，活动杆与隔膜袋的固定连接可以实现对称电池的soc可控，无需拆开模具或是拆开电池重新组装，相应的避免了拆解电池后外部环境对极片的破坏，进而可以准确的进行单一极片产气行为的检测，压力组件与柔性传感器配合使用能够确保每次检测过程中极片接触压力一致，使得压力控制更准确同时可以在测试过程中改变压力，无需拆解模具，保持电池内的环境稳定，此外，选用可活动的金属杆作为电极，可以满足多测试仪器同时通过夹具进行检测，可以在正常充放电的过程中监控电压，测试cv(cyclic voltammetry，循环伏安法)，测试界面阻抗等，且该设计简单，无需多余的辅助线路。

技术特征：

1.一种用于原位产气检测的电化学池模具，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于原位产气检测的电化学池模具，其特征在于，所述模具底座（4）与所述模具上壳（12）的侧部设有通路（6），所述通路（6）用于实现气体流通，所述通路（6）内设有用于阻止部分电解液分子通过的多孔分离膜。

3.根据权利要求2所述的用于原位产气检测的电化学池模具，其特征在于，所述压力组件（13）上设有第一密封件（14）与第二密封件（15），所述第一密封件（14）与所述第二密封件（15）配合使用以实现模具内部环境与外部环境的隔绝。

4.根据权利要求3所述的用于原位产气检测的电化学池模具，其特征在于，还包括固定杆（8），所述固定杆（8）设有至少三个，所述固定杆（8）固定于所述模具底座（4），所述隔膜（7）的两端分别连接于两个所述固定杆（8）且所述隔膜袋（5）设于弯曲的所述隔膜（7）之间。

5.根据权利要求1所述的用于原位产气检测的电化学池模具，其特征在于，所述隔膜（7）之间对应于所述正极极片的侧部设有第二极耳（17）。

6.根据权利要求1所述的用于原位产气检测的电化学池模具，其特征在于，所述模具底座（4）上设有多个固定孔，所述模具上壳（12）上设有多个与所述固定孔对应的固定组件（11）。

7.根据权利要求2所述的用于原位产气检测的电化学池模具，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统与所述通路（6）相连接，并用于控制所述通路（6）的开启程度，所述金属杆（10）用于与检测夹具相连，所述柔性传感器（16）用于接收所述压力组件（13）的压力信号，所述控制系统根据检测结果调节所述压力组件（13）输出预设的压力。

8.根据权利要求1所述的用于原位产气检测的电化学池模具，其特征在于，所述模具底座（4）上放置有所述正极极片，所述正极极片与所述隔膜（7）之间设有第一活性物质层，所述隔膜（7）与所述模具上壳（12）之间放置有所述负极极片，且所述负极极片与所述隔膜（7）之间设有第二活性物质层，所述隔膜袋（5）内的所述极片（2）两侧均设第三有活性物质层。

9.根据权利要求1至8任一项所述的用于原位产气检测的电化学池模具，其特征在于，所述模具上壳（12）上设有转接口（18），所述转接口（18）用于与计算机连接，所述控制系统与所述转接口（18）连接，所述柔性传感器（16）与所述转接口（18）连接。

10.一种原位检测方法，适用于权利要求1至9任一项所述的原位产气检测的电化学池模具，其特征在于，包括：

11.一种原位检测方法，适用于权利要求1至9任一项所述的原位产气检测的电化学池模具，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种用于原位产气检测的电化学池模具及原位检测方法，该电化学池模具包括：模具底座；活动杆，可转动的设于模具底座；隔膜袋，隔膜袋内设有带有第一极耳的极片，活动杆可通过转动收卷隔膜袋；隔膜，设于模具底座；模具上壳，设于模具底座；压力组件，设于模具上壳，压力组件用于对正极极片、负极极片以及极片加压；金属杆，设有多个，金属杆抵接于第一极耳、第三极耳时用于形成导电通路；柔性传感器，设于压力组件并用于检测压力组件输出的压力。本申请提供的一种用于原位产气检测的电化学池模具及原位检测方法，通过活动杆的转动实现对称电池的SOC可控，无需拆开模具，减少对极片的破坏，能准确的进行单一极片产气行为的检测。技术研发人员：计海聪,尹充,孙伟丽,武增雪受保护的技术使用者：宁波容百新能源科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20