專利名稱：一種用于現(xiàn)場x-射線衍射分析的鋰離子電池電化學測試盒的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鋰離子電池體系測試裝置，具體是涉及能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場X射線分析電 極微結(jié)構變化的全密封結(jié)構的鋰離子電池模擬電池的電化學測試盒。
背景技術：
近年來，隨著地球資源的衰竭以及社會環(huán)保意識的增強，綠色清潔能源已成為儲能與能 量轉(zhuǎn)化領域的重要方向?；瘜W電源作為基本的能量儲備與轉(zhuǎn)化裝置已成為生產(chǎn)與生活中必不 可少的一部分，尤其在便攜式電子設備高速發(fā)展的今天，對可充電綠色化學電源的需求越來 越多。較傳統(tǒng)的鎳鎘、鉛酸等二次電池來說，鋰離子電池具有其高能量密度、長壽命以及對 環(huán)境無污染等特性，目前己被廣泛用作便攜式電子設備的動力電源。為了滿足電子設備的進 一步輕量小型化發(fā)展及電動汽車對大容量高功率化學電源的廣泛需求，開發(fā)與研究新的鋰離 子電池電極材料體系已無可避免地成為鋰離子電池研究領域的熱點。深入研究新型電極材料 的電化學特征，解構電極過程的本質(zhì)無疑已成為開發(fā)新材料一個必不可少的環(huán)節(jié)。電極材料 在充放電過程中的結(jié)構轉(zhuǎn)變特征是影響電化學性能的關鍵因素，如何有效而又準確對結(jié)構變 化進行表征是電極材料研究過程中的難題。
X—射線衍射X-Ray Diffraction是研究材料的晶體結(jié)構、相組成等常用的分析測試手段。 在電極材料的研究中，X—射線衍射是表征電極材料的組成，以及材料在不同脫嵌鋰狀態(tài)下的 晶態(tài)結(jié)構變化的重要研究方法。但由于一般X—射線衍射儀本身并不帶有電化學現(xiàn)場測試組 件，而鋰離子電池必須在無水、無氧的環(huán)境中才能正常工作。不同脫嵌鋰狀態(tài)的材料的化學 性質(zhì)非?；顫姡移潆姌O的電化學脫嵌鋰產(chǎn)物在大氣環(huán)境中的結(jié)構穩(wěn)定性不佳。這均為電化 學過程中的材料結(jié)構表征、晶態(tài)轉(zhuǎn)變等信息收集帶來了困難。因此， 一般地，對于這類測試， 許多研究人員不得不采取間歇停止電化學測試，單獨取出電極材料進行非現(xiàn)場測試的方法來 進行結(jié)構表征。此外，這種非現(xiàn)場方法必須采用多個樣品多沃測試，分別收集結(jié)構變化的信 息，這顯然會造成一定偏差。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場X—射線衍射分析電極微結(jié)構變化的一種 全密封結(jié)構的鋰離子電池電化學測試盒。這是一種模擬電池的電池盒。該電化學測試盒為全 密封結(jié)構，實驗電池反應區(qū)域發(fā)生在密封的腔體內(nèi)，通過金屬導體與外電路相連，以進行電
化學反應。該電化學測試盒開有x射線入射窗口，通過該窗口，能夠?qū)崿F(xiàn)模擬電池在電化學反應過程中進行X射線衍射現(xiàn)場分析，從而揭示電化學反應過程中結(jié)構轉(zhuǎn)變的本質(zhì)特征，為 深入研究電極材料、揭示電化學過程本質(zhì)提供科學測試的途徑，更為研究和開發(fā)新型材料提 供簡單有效的輔助方法。
本實用新型的技術方案是 一種用于現(xiàn)場X —射線衍射分析的鋰離子電池電化學測試盒， 該測試盒主要包括工作腔蓋板和測試盒主體，工作腔蓋板由螺絲與盒體實現(xiàn)封裝，工作腔蓋 板上丌有一個與X射線衍射入射光束面積相當?shù)腦射線視窗，測試盒主體內(nèi)部設有一端丌口 的工作腔，與X射線衍射入射光束的面積相當；在測試盒主體的底端置入墊片，測試盒主體 底部開有供電極極柱插入的貫通孔道，孔道中部置入密封圈，使工作腔與電極極柱之間接觸 緊密，實現(xiàn)緊封裝，電極極柱上部設有極柱托，極柱托與盒體之間由鉚合螺釘鉚合，電極極 柱通過外壓的作用上下移動，推動墊片在一定的空間范圍內(nèi)上下移動，工作腔蓋板與外電路 通過導電夾具相連。測試盒主體為聚四氟乙烯材料，電極極柱和墊片為不銹鋼材質(zhì)。
本實用新型的有益效果是操作十分簡單，成本低，不僅可以當作普通的模擬電池測試 盒，也可以用作電化學測試過程中的X射線衍射現(xiàn)場分析。盒體內(nèi)部電化學反應區(qū)域的空腔 具有靈活可調(diào)節(jié)性，適用于各種不同厚度的極片進行電化學測試與現(xiàn)場X射線衍射分析。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。

圖1為本實用新型的剖面裝配示意圖。
圖2為本實用新型的整體結(jié)構透視示意圖。
圖中1、工作腔蓋板，2、測試盒主體，3、螺釘，4、密封圈，5、極柱托，6、鉚合螺 釘，7、電極極柱，8、墊片。
具體實施方式
本實用新型主要包括工作腔蓋板1和測試盒主體2，，工作腔蓋板1由四個螺絲3與盒體 實現(xiàn)封裝，工作腔蓋板1上開有一個與X射線衍射入射光束面積相當?shù)腦射線視窗，以保證 X射線的能量能夠最大限度地照射到需要測試的電極平面上。由于盒體的組件需要盡可能的 簡單且實用，該蓋片采用不銹鋼材質(zhì)，通過與所測極片的緊密接觸達到集流的目的。因此， 該蓋片的另一個作用是工作電極的集流體，與外電路通過導電夾具即可相連。測試盒主體2 為長方體結(jié)構，內(nèi)部設有一端開口的工作腔，與X射線衍射入射光束的面積相當；在測試盒 主體2的底端置入墊片8，墊片8起著集流體的作用，此外也作為調(diào)節(jié)空腔腔容積的支撐墊 片。電化學測試時，工作極片、隔膜、對電極極片依次層疊于墊片8上，并且腔體內(nèi)部充滿電解液。測試盒主體2底部開有供電極極柱7插入的貫通孔道，孔道中部置入密封圈4，使 工作腔2與電極極柱7之間接觸緊密，實現(xiàn)緊封裝，為了加工的便捷，電極極柱7上部設有 極柱托5以固定極柱的空間位置.。極柱托5與盒體之間由鉚合螺釘6鉚合，電極極柱7可通 過外壓的作用上下移動，推動墊片8在一定的空間范圍內(nèi)上下移動，以達到模擬電池各組件 之間的緊裝配，從而使電化學反應順利進行。測試盒主體2為聚四氟乙烯材料，電極極柱7 和墊片8為不銹鋼材質(zhì)。
權利要求1、一種用于現(xiàn)場X-射線衍射分析的鋰離子電池電化學測試盒，其特征在于，該測試盒主要包括工作腔蓋板(1)和測試盒主體(2)，工作腔蓋板(1)由四個螺絲(3)與盒體實現(xiàn)封裝，工作腔蓋板(1)上開有一個與X射線衍射入射光束面積相當?shù)腦射線視窗，測試盒主體(2)內(nèi)部設有一端開口的工作腔，與X射線衍射入射光束的面積相當；在測試盒主體(2)的底端置入墊片(8)，測試盒主體(2)底部開有供電極極柱(7)插入的貫通孔道，孔道中部置入密封圈(4)，電極極柱(7)上部設有極柱托(5)，極柱托(5)與盒體之間由鉚合螺釘(6)鉚合，工作腔蓋板(1)與外電路通過導電夾具相連。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種用于現(xiàn)場X—射線衍射分析的鋰離子電池電化學測試盒， 其特征在于，所述的測試盒主體(2)為聚四氟乙烯材料。
3、 根據(jù)權利要求1所述的一種用于現(xiàn)場X—射線衍射分析的鋰離子電池電化學測試盒， 其特征在于，所述的電極極柱(7)和墊片(8)為不銹鋼材質(zhì)。
專利摘要本實用新型涉及一種鋰離子電池模擬電池的電化學測試盒，主要包括工作腔蓋板和測試盒主體，工作腔蓋板由螺絲與盒體實現(xiàn)封裝，工作腔蓋板上開有一個與X射線衍射入射光束面積相當?shù)腦射線視窗，測試盒主體內(nèi)部設有一端開口的工作腔，與X射線衍射入射光束的面積相當；在測試盒主體的底端置入墊片，測試盒主體底部開有供電極極柱插入的貫通孔道，孔道中部置入密封圈，電極極柱上部設有極柱托，極柱托與盒體之間由鉚合螺釘鉚合，電極極柱通過外壓的作用上下移動，推動墊片在一定的空間范圍內(nèi)上下移動，工作腔蓋板與外電路通過導電夾具相連。本實用新型的有益效果是成本低，且操作簡單，在手套箱內(nèi)即可裝配使用，適用于各種小型的實驗室。
文檔編號G01N23/20GK201348613SQ20082023926
公開日2009年11月18日 申請日期2008年12月30日 優(yōu)先權日2008年12月30日
發(fā)明者莎 劉, 文鐘晟 申請人:大連海事大學