本技術(shù)涉及全固態(tài)電池原位拉曼測試，具體涉一種用于原位拉曼測試的全固態(tài)電池反應(yīng)室。

背景技術(shù)：

1、全固態(tài)電池相對于傳統(tǒng)液態(tài)電池具有多個優(yōu)勢，全固態(tài)電池使用固態(tài)電解質(zhì)代替液態(tài)電解質(zhì)，減少了電池發(fā)生泄漏、燃燒或爆炸的風(fēng)險，提高了電池的安全性。

2、固態(tài)電解質(zhì)電化學(xué)窗口較寬，固態(tài)電池可以使用更高電壓的正極材料，從而提高了整個電池的能量密度。此外，全固態(tài)電池通常能夠在更廣的溫度范圍內(nèi)正常工作，因為固態(tài)電解質(zhì)的化學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)相對更穩(wěn)定。因此，全固態(tài)電池在新能源汽車領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但是，目前全固態(tài)電池在充放電過程中固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極材料之間存在界面反應(yīng)、金屬負(fù)極界面枝晶生長與界面接觸開裂等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象會降低全固態(tài)電池的循環(huán)穩(wěn)定性，從而嚴(yán)重影響全固態(tài)電池的能量發(fā)揮。如何在電池充放電過程中檢測固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極材料之間的界面惡化現(xiàn)象，對于指導(dǎo)下一步全固態(tài)電池設(shè)計具有重要意義。

3、拉曼光譜是一種無損的分析技術(shù)，它是基于入射激光和材料內(nèi)化學(xué)鍵的相互作用而產(chǎn)生的光譜，可以提供全固態(tài)電池中固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極之間界面的化學(xué)結(jié)構(gòu)、相和形態(tài)、結(jié)晶度以及分子相互作用的詳細(xì)信息。由于多數(shù)主流的固態(tài)電解質(zhì)如硫化物(如li2s-p2s5為基礎(chǔ)的體系)、聚合物固態(tài)電解質(zhì)(如含有l(wèi)itfsi鹽類的體系)、鹵化物體系(如li3ycl6的體系)等都對空氣與濕度較敏感，需要在惰性氣體下進(jìn)行組裝全固態(tài)電池或進(jìn)行檢測表征。

4、公布號為“cn113030138a”，專利名稱為“一種用于原位xrd、raman測試的全固態(tài)電池反應(yīng)室及測試方法”的中國發(fā)明專利和授權(quán)公告號為“cn216958150u”專利名稱為“一種用于原位拉曼測試的全固態(tài)電池反應(yīng)室系統(tǒng)”的實用新型專利；上均是利用拉曼光譜檢測固態(tài)電池的原位檢測裝置，但是其只在固態(tài)電池正負(fù)極的一側(cè)設(shè)置，只能觀測到一側(cè)發(fā)生的反應(yīng)，且無法探究在界面處的反應(yīng)和產(chǎn)物。

5、公布號為“cn115791741a”，專利名稱為“固態(tài)鋰離子電池的雙窗口原位拉曼檢測裝置及其檢測方法”的發(fā)明專利，其裝置可以觀察界面處的反應(yīng)和產(chǎn)物；但是該裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其中光學(xué)耦合元件為重火石玻璃，且需要借助折射率匹配液與不銹鋼管匹配使用，該設(shè)計會損失拉曼光譜的信號。

6、公告號為“cn?216958150?u”，專利名稱為“一種用于原位拉曼測試的全固態(tài)電池反應(yīng)室系統(tǒng)”的實用新型專利，該專利中的電池反應(yīng)室結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及多個部件，對比文件中的螺桿采用耐壓不銹鋼材質(zhì)，只起到加壓力的作用，并不作為導(dǎo)電電極；觀察窗為透光石英片，為了保證在密封過程中的機(jī)械完整性，其厚度無法降低到微米級別，降低了高倍數(shù)拉曼鏡頭出射光的穿透性，在高倍數(shù)鏡頭下位置識別能力一般，同時反射光的拉曼信號也較弱。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型提供一種用于原位拉曼測試的全固態(tài)電池反應(yīng)室，其結(jié)構(gòu)簡單，易于裝配，適用于多種形狀的全固態(tài)電池原位拉曼光譜檢測，檢測范圍大。

2、為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為：一種用于原位拉曼測試的全固態(tài)電池反應(yīng)室，包括反應(yīng)室殼體，所述反應(yīng)室殼體底部設(shè)有反應(yīng)室底座，反應(yīng)室底座上表面設(shè)有u型槽，反應(yīng)室殼體內(nèi)部開設(shè)有電池容置室，電池容置室內(nèi)裝填有全固態(tài)電池，反應(yīng)室殼體和反應(yīng)室底座相疊加后u型槽設(shè)置于電池容置室內(nèi)，全固態(tài)電池設(shè)置于u型槽內(nèi)；全固態(tài)電池上部設(shè)置有觀察窗；所述反應(yīng)室殼體兩側(cè)設(shè)有充放電連接組件，所述充放電連接組件連接全固態(tài)電池和充放電設(shè)備。

3、進(jìn)一步，所述的充放電連接組件為兩根緊固螺栓，兩根緊固螺栓穿過反應(yīng)室殼體兩側(cè)對稱開設(shè)的兩個螺紋孔并分別連接于全固態(tài)電池的正負(fù)極；兩根緊固螺栓的連線方向平行于u型槽的開槽方向。

4、進(jìn)一步，全固態(tài)電池的正負(fù)極兩側(cè)分別連接有金屬墊塊，每根緊固螺栓分別接觸金屬墊塊。

5、進(jìn)一步，反應(yīng)室殼體的底部設(shè)置有環(huán)形槽，環(huán)形槽內(nèi)設(shè)置有密封圈。

6、進(jìn)一步，反應(yīng)室殼體頂部開設(shè)有圓形槽；觀察窗為圓盤結(jié)構(gòu)，設(shè)置于圓形槽內(nèi)。

7、進(jìn)一步，圓形槽內(nèi)涂抹有膠水，觀察窗通過膠水與反應(yīng)室殼體粘接。

8、進(jìn)一步，反應(yīng)室底座上豎直開設(shè)有若干個螺紋孔，反應(yīng)室殼體的底部相對螺紋孔處設(shè)置有沉孔，反應(yīng)室底座通過若干個六角螺栓與反應(yīng)室殼體連接。

9、進(jìn)一步，緊固螺栓的材質(zhì)為高導(dǎo)銅合金。

10、進(jìn)一步，觀察窗的材質(zhì)為pet樹脂。

11、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型優(yōu)點為：

12、1、本實用新型在反應(yīng)室殼體兩側(cè)設(shè)計兩根緊固螺栓，為高導(dǎo)電銅材質(zhì)，除了加壓力的作用，還起到導(dǎo)電作用，既能實現(xiàn)與全固態(tài)電池正負(fù)極的連接，又能用于固定全固態(tài)電池，操作方便；在反應(yīng)室殼體頂部開設(shè)有圓形槽，觀察窗為圓盤結(jié)構(gòu)，二者的連接穩(wěn)定性高，同時還提高了反應(yīng)室表面的平整性，所設(shè)計的pet材質(zhì)的觀察窗，有效增強了光的穿透性以及反射的拉曼信號，在高倍數(shù)鏡頭下實現(xiàn)位置識別更準(zhǔn)確和拉曼信號更強的優(yōu)勢，檢測范圍大。

13、2、本實用新型在反應(yīng)式底座上設(shè)置有u型槽，全固態(tài)電池放置于u型槽內(nèi)，安裝方便，且u型槽設(shè)計，方便于充放電連接組件從u型槽的開槽兩端連接全固態(tài)電池的正負(fù)極，同時在反應(yīng)室殼體和反應(yīng)室底座之間通過設(shè)置六角螺栓和密封圈實現(xiàn)連接，連接方便且加緊密，便于拆卸，密封圈還實現(xiàn)密封的作用，保證電池容置室內(nèi)部的密閉性。

14、3、本實用新型在全固態(tài)電池設(shè)置有兩個金屬墊塊，采用方形金屬墊塊夾緊固態(tài)電池，可以實現(xiàn)任意形狀的固態(tài)電池或者裁切處理過的固態(tài)電池進(jìn)行觀察；

15、4、本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，易于裝配，成本低廉，適用于不同形狀的全固態(tài)電池進(jìn)行原位拉曼光譜檢測，適用范圍廣。

16、附圖說明

17、圖1為本實用新型一種用于原位拉曼測試的全固態(tài)電池反應(yīng)室爆炸圖；

18、圖2為本實用新型一種用于原位拉曼測試的全固態(tài)電池反應(yīng)室爆炸圖；

19、圖3為本實用新型一種用于原位拉曼測試的全固態(tài)電池反應(yīng)室裝配圖；

20、圖4為ncm/li6ps5cl/li全固態(tài)電池正極界面處首次充放電的原位拉曼激光圖譜。

技術(shù)特征：

1.一種用于原位拉曼測試的全固態(tài)電池反應(yīng)室，包括反應(yīng)室殼體（4），其特征在于，所述反應(yīng)室殼體（4）底部設(shè)有反應(yīng)室底座（7），反應(yīng)室底座（7）上表面設(shè)有u型槽，反應(yīng)室殼體（4）內(nèi)部開設(shè)有電池容置室，電池容置室內(nèi)裝填有全固態(tài)電池（3），反應(yīng)室殼體（4）和反應(yīng)室底座（7）相疊加后u型槽設(shè)置于電池容置室內(nèi)，全固態(tài)電池（3）設(shè)置于u型槽內(nèi)；全固態(tài)電池（3）上部設(shè)置有觀察窗（1）；所述反應(yīng)室殼體（4）兩側(cè)設(shè)有充放電連接組件，所述充放電連接組件連接全固態(tài)電池（3）和充放電設(shè)備。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于原位拉曼測試的全固態(tài)電池反應(yīng)室，其特征在于，所述的充放電連接組件為兩根緊固螺栓（5），兩根緊固螺栓（5）穿過反應(yīng)室殼體（4）兩側(cè)對稱開設(shè)的兩個螺紋孔并分別連接于全固態(tài)電池（3）的正負(fù)極；兩根緊固螺栓（5）的連線方向平行于u型槽的開槽方向。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于原位拉曼測試的全固態(tài)電池反應(yīng)室，其特征在于，所述的全固態(tài)電池（3）的正負(fù)極兩側(cè)分別連接有金屬墊塊（2），每根緊固螺栓（5）分別接觸金屬墊塊（2）。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于原位拉曼測試的全固態(tài)電池反應(yīng)室，其特征在于，所述的反應(yīng)室殼體（4）的底部設(shè)置有環(huán)形槽，環(huán)形槽內(nèi)設(shè)置有密封圈（6）。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于原位拉曼測試的全固態(tài)電池反應(yīng)室，其特征在于，所述的反應(yīng)室殼體（4）頂部開設(shè)有圓形槽；觀察窗（1）為圓盤結(jié)構(gòu)，設(shè)置于圓形槽內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于原位拉曼測試的全固態(tài)電池反應(yīng)室，其特征在于，所述的圓形槽內(nèi)涂抹有膠水，觀察窗（1）通過膠水與反應(yīng)室殼體（4）粘接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于原位拉曼測試的全固態(tài)電池反應(yīng)室，其特征在于，所述的反應(yīng)室底座（7）上豎直開設(shè)有若干個螺紋孔，反應(yīng)室殼體（4）的底部相對螺紋孔處設(shè)置有沉孔，反應(yīng)室底座（7）通過若干個六角螺栓（8）與反應(yīng)室殼體（4）連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于原位拉曼測試的全固態(tài)電池反應(yīng)室，其特征在于，所述的緊固螺栓（5）的材質(zhì)為高導(dǎo)銅合金。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用于原位拉曼測試的全固態(tài)電池反應(yīng)室，其特征在于，所述的觀察窗（1）的材質(zhì)為pet樹脂。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)涉及一種用于原位拉曼測試的全固態(tài)電池反應(yīng)室。為解決現(xiàn)有的全固態(tài)電池檢測裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。本技術(shù)的技術(shù)方案包括反應(yīng)室殼體，反應(yīng)室殼體內(nèi)部開設(shè)有電池容置室，電池容置室內(nèi)裝填有全固態(tài)電池；電池容置室頂部設(shè)置有觀察窗；反應(yīng)室殼體兩側(cè)設(shè)有充放電連接組件，充放電連接組件遠(yuǎn)離反應(yīng)室殼體的一端連接充放電設(shè)備。本技術(shù)將全固態(tài)電池放置在電池容置室內(nèi)，使拉曼光路穿過觀察窗聚焦到全固態(tài)電池上面，同時，拉曼系統(tǒng)收集拉曼散射光并由光譜儀進(jìn)行記錄；該裝置結(jié)構(gòu)簡單，檢測方便；且在反應(yīng)室殼體頂部設(shè)計觀察窗，能觀測到電池內(nèi)固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極之間界面位置的反應(yīng)與變化，檢測范圍大。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭超,武志俊,薛旭,杜武斌,何勝楠,甘建拓,楊亞雄,潘洪革
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240520
技術(shù)公布日：2025/1/6