[发明专利]电导率测试用夹具及其装配方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电化学及新能源技术领域的测试工具，尤其涉及固态或液态电解质的电导率或者电阻率的测试工具设计和测试方法。

背景技术

电解质是指本身可以产生自由离子或者在一定条件下(例如溶于溶剂形成溶液或高温熔融)能够呈现离子导电性而导电的化合物。由于其独特的离子选择性而在电化学电池中受到广泛重视。其中包括储能电池中的电解质膜，电解槽，离子传感器已经燃料电池电解质等。而对于电解质材料来说，电导率是最重要的指标之一。因为，只有在电化学电池中，高的电导率意味着高的电池输出性能、工作效率和稳定性等。因此对于特定材料来说，精确的测量和表征其电导率具有科学的和现实的意义。电导率的测试有两种基本的测试方法：平行平面法和垂直平面法。对于平行平面测试法而言，测量过程中电流优先沿着被测电解质的长度方向或者横向移动（对于薄片状电解质）。而对于垂直平面测量方法而言，电流则沿着厚度方向或者纵向移动（对于薄片状电解质）。虽然就测量手段本身而言，平行平面测试方法相对简单。但是对于大多数实际应用而言，电解质的离子传导更多的是垂直平面模式。传统的电解质测量技术中有其它缺陷：1.即使引入高频交流测试方法，电极和电解质界面的电荷迁移阻抗和双层电容效应很难通过普通的夹持方法抵消；2.对于系统研究电解质在不同的测试环境（湿度，温度等）下的电导率的变化规律，传统的电极夹持方法将不能很好的保证电极板之间的电解质与测试环境达到良好的动态平衡；3.对于特殊电解质，如脆性或者液态电解质，传统的电极夹持方法不能保证测试结果的统一性，因此缺乏系统对比性。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种电导率测试用夹具及其装配方法，旨在解决电解质材料电导率性能测试中的固定和测试方法问题，同时通过引入模块化的套件设计方案，使其成为通用型电解质电导率性能测试夹具。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种电导率测试用夹具，包括：精密预紧滑动机构、固定外框、固定电解质的夹持模块套件，所述精密预紧滑动机构包括压头和与其配合的定位头，所述压头上固定丝杠；所述固定外框两侧设有滑槽固定侧板；

所述夹持模块套件分为用于薄膜、块体等固态电解质测试和用于液态电解质测试的两类：

所述液态电解质用夹持模块套件包括上电极板、下电极板、上绝缘板和下绝缘板；所述上绝缘板、下绝缘板分别固定在压头和固定外框底面，上电极板、下电极板分别与上绝缘板、下绝缘板固定；

所述固态电解质用夹持模块套件包括上电极板、下电极板、上绝缘板、下绝缘板以及多孔碳材料，所述多孔碳材料集成在上电极板、下电极板上，所述上绝缘板、下绝缘板分别固定在压头和固定外框底面，上电极板、下电极板分别与上绝缘板、下绝缘板固定。

所述定位头包括平面轴承、挡圈、定位止动螺口，定位止动螺口设置在平面轴承上，平面轴承设置在固定外框上，并通过挡圈固定。

所述液态电解质用夹持模块套件，其中的上电极板上设有液态电解质导流管道，液态电解质导入口，平面密封O型圈。

所述液态电解质用夹持模块套件，其中的下电极板上设有液态电解质槽，电极板固定插件。

所述精密预紧滑动机构依靠小螺距(0.5mm机械丝杆或者更为精确的步进电机)来控制压力施加速度和大小，其压力大小可通过在固定电解质的夹持模块套件底部安装薄片式压力传感器来实现精密微调。

所述压头设有突出的滑块，该滑块和固定外框的滑槽配合，并在固定外框侧面添加固定侧板保证了压头的垂直升降。

所述上下绝缘板定位固定电解质的夹持模块套件来实现电解质材料的有效测试面积活化面积对中。绝缘板同时起到绝缘上下夹持模块当中的电极板的作用。其中上绝缘板采用燕尾槽结构或者其他类似配合结构并引入旋钮卡扣以固定绝缘板。此结构易于拆卸，固定牢固。

本发明提供一种电导率测试用夹具的装配方法，包括如下步骤：

第一步，将定位头安装平面轴承以及定位止动螺钉，装入第一个固定外框的中心孔中，由轴用挡圈固定；

第二步，将压头与下绝缘板固定，并固定压头和丝杆；

第三步，将压头装入固定外框中，并将两个固定外框固定，固定滑槽固定侧板；

第四步，将压头与定位头配合；

第五步，将下绝缘板与第二个固定外框固定；

第六步，将上电极板、下电极板分别固定在上下绝缘板中，并将固定旋钮装入压头中，并调节位置固定上绝缘板；

第七步，将电极板与外接集电导线固定。