一种金属空气电池正负极材料测试方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及金属空气电池测试技术领域，具体为一种金属空气电池正负极材料测试方法及系统，包括内置测试容腔的测试单元件，且一侧面设置有开口；测试容腔两相对内壁面上均设置有金属负极固定位，用于插入金属负极材料；测试单元件侧面开口处连接有测试容腔边框，且其上连接有空气正极材料压板，将空气正极材料与测试容腔边框进行固定连接；测试单元件一侧面设置有出液口。本方案在空气正极与金属负极间形成可流动或静置电解液的液体空间，以实现对生产性和实验性材料的快速性能测试与匹配性测试，能有效表征材料在真实产品使用环境下的材料性能和使用要求，能进行重复性测试，且构建测试简单易行，以降低测试成本，提高测试速度，保障研发进程。保障研发进程。保障研发进程。

【技术实现步骤摘要】
一种金属空气电池正负极材料测试方法及系统


[0001]本专利技术涉及金属空气电池测试
，具体为一种金属空气电池正负极材料测试方法及系统。

技术介绍

[0002]金属空气电池是一种纯金属或合金作为阳极或负极，空气正极作为阴极或正极，正负极之间填充电解质的电池；金属或合金与电解质发生化学反应，金属或合金失去电子后，在空气正极侧与氧气结合形成的发电单元，其具有绿色环保、安全、成本低、无燃烧爆炸风险等优势，在备用电源、孤岛、民用产品等领域得到广泛应用和开发。
[0003]目前针对金属空气电池的研究主要集中在正负极材料、产品结构等方面，对材料性能的表征多为材料微观性能表征，如扫描电镜、投射电镜、XRD、电化学工作站等理论性和成分析表征，对生产过程和研发过程中正负极材料的真实使用环境的快速检测和性能测试并未开展更多研究工作。
[0004]但是金属空气电池，如铝空气电池，在发电过程中主要依靠电解液与正负极材料相接触，实现电子的转移，产生电能；在实际产品开发过程中正负极材料使用环境和常规实验室材料的表征存在一定差异性，如为了实现高功率输出，正负极材料除电流密度提升，产品的设计尺寸往往要达到实际输出效果，会造成正负极材料实际尺寸是实验室三电极电化学表征尺寸的十倍甚至百倍大小。
[0005]因此现有的如扫描电镜、投射电镜、XRD、电化学工作站等理论性和成分析表征的研究方法，只能够有效的对材料从理论到微观的性能分析和影响因素研究，其都是理论上的分析和研究，对实际生产出的正负极材料不能做到快速性能测试和匹配性测试；此外现有研究方法的研究环境和正负极材料的实际应用环境也存在差异性，并不能有效表征材料在真实产品使用环境下的材料性能和使用要求。若直接在实际应用中进行性能测试与匹配性测试，其测试成本过高，若重复多次，会极大的增加测试成本，并且多次重复构建实际应用场景也会影响测试的速度和进程，造成研发的滞后。
[0006]因此现在急需一种金属空气电池正负极材料测试方法及系统，能克服现有研究方法的问题，实现对生产性和实验性材料的快速性能测试与匹配性测试，能有效表征材料在真实产品使用环境下的材料性能和使用要求，能进行重复性测试，且构建测试简单易行，以降低测试成本，提高测试速度，保障研发进程。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的之一在于提供一种金属空气电池正负极材料测试系统，在空气正极与金属负极间形成可流动或静置电解液的液体空间，以实现对生产性和实验性材料的快速性能测试与匹配性测试，能有效表征材料在真实产品使用环境下的材料性能和使用要求，能进行重复性测试，且构建测试简单易行，以降低测试成本，提高测试速度，保障研发进程。
[0008]本专利技术提供的基础方案一：一种金属空气电池正负极材料测试系统，包括：内置测
试容腔的测试单元件，且测试单元件顶部和一侧面均设置有开口；
[0009]测试容腔两相对内壁面上均设置有金属负极固定位，用于插入金属负极材料；
[0010]测试单元件侧面开口处连接有测试容腔边框；
[0011]测试容腔边框上连接有空气正极材料压板，用于将空气正极材料与测试容腔边框进行固定连接；
[0012]测试单元件一侧面设置有与测试容腔连通的出液口。
[0013]进一步，所述出液口设置在设有开口的侧面相对的侧面上，且位于该侧面上部。
[0014]进一步，还包括：外置循环溶液槽；
[0015]所述出液口通过出液管与外置循环溶液槽连接；
[0016]所述测试容腔通过进液管与外置循环溶液槽连接，且进液管上设置有进液泵。
[0017]进一步，所述测试容腔底面设置有凸台；
[0018]凸台位于两个金属负极固定位中间，且其高度小于等于金属负极固定位最低面与测试容腔底面的距离；
[0019]凸台侧面设置有与金属负极材料垂直的通孔，用于连接进液管和出液管。
[0020]基础方案一的有益效果：本方案能替代传统材料的微观理论表征方法，通过内置测试容腔的测试单元件，将待测的金属负极材料插入测试容腔两相对内壁面上均设置的金属负极固定位，再通过空气正极材料压板将空气正极材料与测试容腔边框进行固定连接，在空气正极材料与金属负极材料之间形成可流动或静置电解液的液体空间，再根据测试需求，封闭测试单元件一侧面设置有与测试容腔连通的出液口或者将其接入外置循环溶液槽，其中外接的外置循环溶液槽，需要再将外置循环溶液槽中电解液通过进液管和进液泵输入测试容腔，可接入测试单元件顶部开口或者接入金属负极材料底部或者凸台的通孔，从而进行不同的测试，实现金属空气电池正负极材料生产和实验开发的快速检测和正负极匹配性测试；并且整个测试过程中，正负电极材料的固定和安装简单，方便进行长周期寿命测试和重复性测试，有利于简化材料测试过程，降低设备投入和加快生产过程检测；
[0021]本方案一方面能有效减少材料测试设备投入，降低设备投入成本和设备操作的专业性，极大的降低测试成本，提高测试速度，保障研发进程；另一方面根据产品实际应用环境，实现材料能在真实使用状态下展现正负极材料彼此的匹配性和可应用性，从而实现材料快速放电性能测试和持续性寿命测试。
[0022]综上所述，本方案能有效表征材料在真实产品使用环境下的材料性能和使用要求，能进行重复性测试，且构建测试简单易行，以降低测试成本，提高测试速度，保障研发进程。
[0023]本专利技术的目的之二在于提供一种金属空气电池正负极材料测试方法，能实现对生产性和实验性材料的快速性能测试与匹配性测试，能有效表征材料在真实产品使用环境下的材料性能和使用要求，能进行重复性测试，且构建测试简单易行，以降低测试成本，提高测试速度，保障研发进程。
[0024]本专利技术提供基础方案二：一种金属空气电池正负极材料测试方法，采用上述金属空气电池正负极材料测试系统，包括：
[0025]S1、将待测的空气正极材料安装在测试容腔边框和空气正极材料压板之间；
[0026]S2、将测试容腔边框和空气正极材料压板固定安装；
[0027]S3、在测试容腔内通入与待测的电解液体积相同的水，对测试容腔进行密闭性检验，若通过密闭性检验，则排出水，并执行S4；
[0028]S4、将待测的金属负极材料插入金属负极固定位中；
[0029]S5、在测试容腔内加入待测的电解液，进行测试。
[0030]进一步，所述测试包括：非流动测试和流动性测试；
[0031]所述流动性测试，包括：上流动测试、下流动测试和反应产物分离测试。
[0032]进一步，若测试为非流动测试，则所述S3，还包括：封闭出液口；
[0033]所述S5，包括：在测试容腔内加入待测的电解液，进行金属空气电池的发电过程和非流动状态下金属空气电池的性能测试。
[0034]进一步，若测试为上流动测试，则所述S3，还包括：将出液管一端连接出液口，另一端接入外置循环溶液槽中；
[0035]将进液管一端接入金属负极材料和空气正极材料之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属空气电池正负极材料测试系统，其特征在于，包括：内置测试容腔的测试单元件，且测试单元件顶部和一侧面均设置有开口；测试容腔两相对内壁面上均设置有金属负极固定位，用于插入金属负极材料；测试单元件侧面开口处连接有测试容腔边框；测试容腔边框上连接有空气正极材料压板，用于将空气正极材料与测试容腔边框进行固定连接；测试单元件一侧面设置有与测试容腔连通的出液口。2.根据权利要求1所述的金属空气电池正负极材料测试系统，其特征在于，所述出液口设置在设有开口的侧面相对的侧面上，且位于该侧面上部。3.根据权利要求1所述的金属空气电池正负极材料测试系统，其特征在于，还包括：外置循环溶液槽；所述出液口通过出液管与外置循环溶液槽连接；所述测试容腔通过进液管与外置循环溶液槽连接，且进液管上设置有进液泵。4.根据权利要求3所述的金属空气电池正负极材料测试系统，其特征在于，所述测试容腔底面设置有凸台；凸台位于两个金属负极固定位中间，且其高度小于等于金属负极固定位最低面与测试容腔底面的距离；凸台侧面设置有与金属负极材料垂直的通孔，用于连接进液管和出液管。5.一种金属空气电池正负极材料测试方法，其特征在于，采用如权力要求1
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4任一项所述的金属空气电池正负极材料测试系统，包括：S1、将待测的空气正极材料安装在测试容腔边框和空气正极材料压板之间；S2、将测试容腔边框和空气正极材料压板固定安装；S3、在测试容腔内通入与待测的电解液体积相同的水，对测试容腔进行密闭性检验，若通过密闭性检验，则排出水，并执行S4；S4、将待测的金属负极材料插入金属负极固定位中；S5、在测试容腔内加入待测的电解液，进行测试。6.根据权利要求5所述的金属空气电池正负极材料测试方法，其特征在于，所述测试包括：非流动测试和流动性测试；所述流动性测试，包括：上流动测试、下流动测试和反应产物分离测试。7.根据权利要求6...

【专利技术属性】
技术研发人员：张战胜，汪云华，周燕，胡广来，马吉燕，李谢华，孙黎明，李响，
申请(专利权)人：重庆国创轻合金研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：