本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池極片電化學(xué)反應(yīng)過程的觀察裝置及方法。

背景技術(shù)：

鋰離子電池具有能量密度大、輸出功率高、充放電壽命長、續(xù)航時(shí)間長、無污染、工作溫度范圍寬、自放電小及綠色環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，被作為新型的高能化學(xué)電源。近年來，鋰離子電池廣泛應(yīng)用于手機(jī)、電腦和電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。

鋰離子電池體系多種多樣，為找到更適合的電池體系，需要做大量的測試試驗(yàn)，以檢測不同電池體系的反應(yīng)情況。但由于電化學(xué)反應(yīng)過程屬于微觀過程，現(xiàn)有的測試方式只能通過收集反應(yīng)過程中的電流、電壓等數(shù)據(jù)來判斷，而電池極片間的電化學(xué)反應(yīng)過程是無法進(jìn)行直接觀測的。

為了解決上述問題，有必要提供一種對鋰離子電池極片電化學(xué)反應(yīng)過程進(jìn)行直接觀察的裝置及方法，以解決電池極片電化學(xué)反應(yīng)過程不能記錄的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決鋰離子電池電化學(xué)反應(yīng)過程中的觀察和記錄問題，特提供一種鋰離子電池極片電化學(xué)反應(yīng)過程的觀察裝置及方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種鋰離子電池極片電化學(xué)反應(yīng)過程的觀察裝置，包括設(shè)在底座上的外框，所述底座和外框的連接處通過密封圈進(jìn)行密封，所述外框的頂端面開設(shè)有用玻璃進(jìn)行密封的觀察窗口；所述外框的兩側(cè)對稱螺紋連接有正極導(dǎo)電柱、負(fù)極導(dǎo)電柱，所述正極導(dǎo)電柱與負(fù)極導(dǎo)電柱的一端均伸入外框的內(nèi)部、另一端分別與電源的正、負(fù)極連接。

進(jìn)一步方案，還包括設(shè)于底座下方的支撐板，所述外框頂端兩側(cè)分別卡設(shè)一卡箍，所述卡箍通過固定螺栓與支撐板固定連接。

優(yōu)選的，為了使底座在支撐板上平穩(wěn)而不產(chǎn)生位移，所述支撐板的中心處開設(shè)有與所述底座底端相配合的卡槽。

優(yōu)選的，還包括設(shè)于觀察窗口上方的掃描電子顯微鏡，掃描電子顯微鏡能將電池極片的電化學(xué)反應(yīng)過程時(shí)行觀察并成像。

進(jìn)一步方案，所述底座的中間開設(shè)有凹槽，所述凹槽中水平方向依次排放有負(fù)極導(dǎo)電墊片、負(fù)極壓塊、負(fù)極片、隔膜、正極片、正極壓塊和正極導(dǎo)電墊片；所述負(fù)極導(dǎo)電柱伸入外框的內(nèi)部與負(fù)極導(dǎo)電墊片接觸；所述正極導(dǎo)電柱伸入外框的內(nèi)部與正極導(dǎo)電墊片接觸。

進(jìn)一步方案，所述正極導(dǎo)電柱與負(fù)極導(dǎo)電柱的一端設(shè)有外螺紋、另一端為扁平狀。

進(jìn)一步方案，所述外框的兩側(cè)對稱開設(shè)有用于連接正極導(dǎo)電柱、負(fù)極導(dǎo)電柱的螺紋通孔。

進(jìn)一步方案，所述底座的頂端面和外框的底端面均開設(shè)有用于卡放密封圈的密封槽。

進(jìn)一步方案，所述負(fù)極導(dǎo)電墊片和正極導(dǎo)電墊片均為彈性墊片，所述密封圈為耐腐蝕材料制成的，所述外框的材質(zhì)為聚四氟乙烯；密封的觀察窗口的玻璃為藍(lán)寶石玻璃。

本發(fā)明的另一個(gè)發(fā)明目的是提供上述的一種鋰離子電池極片電化學(xué)反應(yīng)過程的觀察裝置的觀察方法，其包括以下步驟：

a、將大小一致的負(fù)極導(dǎo)電墊片、負(fù)極壓塊、負(fù)極片、隔膜、正極片、正極壓塊和正極導(dǎo)電墊片依次疊放組合成測試樣品，然后放入凹槽中；

b、將電解液滴入正、負(fù)極片之間，多余的電解液從其底部滲出，留在凹槽里；

c、使外框上的螺紋通孔的方向與測試樣品的排布方向一致后，將外框卡套在測試樣品上，從而使測試樣品位于外框的中心處；并使外框地底端面與底座的頂端面通過密封圈進(jìn)行擠壓密封；

d、將負(fù)極導(dǎo)電墊片和正極導(dǎo)電墊片分別旋入外框上的螺紋通孔中，并使負(fù)極導(dǎo)電柱伸入外框的內(nèi)部與負(fù)極導(dǎo)電墊片接觸、正極導(dǎo)電柱伸入外框的內(nèi)部與正極導(dǎo)電墊片接觸；并適度擠壓正、負(fù)極導(dǎo)電柱，保證正、負(fù)電極片不散開；

e、將卡箍卡放在位于觀察窗口兩側(cè)的外框上，然后使用固定螺栓將卡箍固定在支撐板上；

f、將掃描電子顯微鏡放置在觀察窗口的上方；

g、將電源的正、負(fù)極夾子分別夾持在正極導(dǎo)電柱、負(fù)極導(dǎo)電柱的尾端；開通電源后電池極片開始電化學(xué)反應(yīng)，掃描電子顯微鏡則記錄下全過程。

本發(fā)明中底座與外框之間卡設(shè)有耐腐蝕的密封圈，底座與外框壓緊時(shí)，密封圈被擠壓，充滿底座與外框上的槽，達(dá)到密封效果；

外框采用聚四氟乙烯制成，其絕緣性較好且耐電解液腐蝕；觀察窗口處鑲嵌一塊藍(lán)寶石玻璃，其透光性較好且耐電解液腐蝕；

正極導(dǎo)電柱、負(fù)極導(dǎo)電柱通過螺紋通孔旋進(jìn)外框分別與正極導(dǎo)電墊片、負(fù)極導(dǎo)電墊片接觸，從而達(dá)到導(dǎo)電的效果；

正極導(dǎo)電柱、負(fù)極導(dǎo)電柱的尾端為扁平狀，便于外接電源正負(fù)極電源夾夾持。

本發(fā)明在外框的頂端開設(shè)觀察窗口，并鑲嵌一塊透光性較好的藍(lán)寶石玻璃，提高掃描電子顯微鏡的觀察效果；本發(fā)明將電池極片放置在外框中，采用掃描電子顯微鏡通過觀察窗口實(shí)時(shí)觀察與記錄下電池極片的電化學(xué)反應(yīng)過程，為測試結(jié)果提供詳細(xì)的圖像依據(jù)。所以本發(fā)明解決了電池極片電化學(xué)反應(yīng)過程不易記錄的問題，并且本裝置的組裝方式也較為便捷、安全，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本較低，操作安全等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明配合掃描電子顯微鏡觀察并記錄下極片電化學(xué)反應(yīng)過程中的界面變化，為鋰離子電池選型試驗(yàn)提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)及圖像依據(jù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的爆炸示意圖。

圖中：1-底座，2-密封圈，3-凹槽，4-負(fù)極導(dǎo)電墊片，5-負(fù)極壓塊，6-負(fù)極片，7-隔膜，8-正極片，9-正極壓塊，10-正極導(dǎo)電墊片，11-負(fù)極導(dǎo)電柱，12-正極導(dǎo)電柱，13-螺紋通孔，14-外框，15-觀察窗口，16-固定螺栓，17-支撐板，18-卡箍，19－卡槽。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。

實(shí)施例一：

如圖1、2所示，一種鋰離子電池極片電化學(xué)反應(yīng)過程的觀察裝置，包括設(shè)在底座1上的外框14，所述底座1和外框14的連接處通過密封圈2進(jìn)行密封，所述外框14的頂端面開設(shè)有用玻璃進(jìn)行密封的觀察窗口15；所述外框14的兩側(cè)對稱螺紋連接有正極導(dǎo)電柱12、負(fù)極導(dǎo)電柱11，所述正極導(dǎo)電柱12與負(fù)極導(dǎo)電柱11的一端均伸入外框14的內(nèi)部、另一端分別與電源的正、負(fù)極連接。

進(jìn)一步方案，還包括設(shè)于底座1下方的支撐板17，所述外框14頂端兩側(cè)分別卡設(shè)一卡箍18，所述卡箍18通過固定螺栓16與支撐板17固定連接。

為了使底座在支撐板上平穩(wěn)而不產(chǎn)生位移，所述支撐板17的中心處開設(shè)有與所述底座1的底端相配合的卡槽19。

還包括設(shè)于觀察窗口5上方的掃描電子顯微鏡（圖中未畫出），掃描電子顯微鏡能將電池極片的電化學(xué)反應(yīng)過程時(shí)行觀察并成像。

進(jìn)一步方案，所述底座1的中間開設(shè)有凹槽3，所述凹槽3中水平方向依次排放有負(fù)極導(dǎo)電墊片4、負(fù)極壓塊5、負(fù)極片6、隔膜7、正極片8、正極壓塊9和正極導(dǎo)電墊片10；所述負(fù)極導(dǎo)電柱11伸入外框14的內(nèi)部與負(fù)極導(dǎo)電墊片4接觸；所述正極導(dǎo)電柱12伸入外框14的內(nèi)部與正極導(dǎo)電墊片10接觸。

進(jìn)一步方案，所述正極導(dǎo)電柱12與負(fù)極導(dǎo)電柱11的一端設(shè)有外螺紋、另一端為扁平狀，其扁平狀的尾端便于外接電源正負(fù)極電源夾夾持。

進(jìn)一步方案，所述外框14的兩側(cè)對稱開設(shè)有用于連接正極導(dǎo)電柱12、負(fù)極導(dǎo)電柱11的螺紋通孔13。

進(jìn)一步方案，所述底座1的頂端面和外框14的底端面均開設(shè)有用于卡放密封圈2的槽。

進(jìn)一步方案，所述負(fù)極導(dǎo)電墊片4和正極導(dǎo)電墊片10均為彈性墊片，所述密封圈2為耐腐蝕材料制成的，所述外框14的材質(zhì)為聚四氟乙烯，其絕緣性較好且耐電解液腐蝕；密封的觀察窗口15的玻璃為藍(lán)寶石玻璃，其透光性較好且耐電解液腐蝕。

本發(fā)明中底座與外框之間卡設(shè)有耐腐蝕的密封圈，底座與外框壓緊時(shí)，密封圈被擠壓，充滿底座與外框上的槽，達(dá)到密封效果；正極導(dǎo)電柱、負(fù)極導(dǎo)電柱通過螺紋通孔旋進(jìn)外框分別與正極導(dǎo)電墊片、負(fù)極導(dǎo)電墊片接觸，從而達(dá)到導(dǎo)電的效果；當(dāng)正、負(fù)極導(dǎo)電柱與電源的正負(fù)極連接通電時(shí)，放置在外框中間的正、負(fù)極片通電進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。

實(shí)施例二：

一種鋰離子電池極片電化學(xué)反應(yīng)過程的觀察裝置的觀察方法，其包括以下步驟：

a、將大小一致的負(fù)極導(dǎo)電墊片4、負(fù)極壓塊5、負(fù)極片6、隔膜7、正極片8、正極壓塊9和正極導(dǎo)電墊片10依次疊放組合成測試樣品，然后放入凹槽3中；

b、將電解液滴入正、負(fù)極片之間，多余的電解液從其底部滲出，留在凹槽3里；

c、使外框14上的螺紋通孔13的方向與測試樣品的排布方向一致后，將外框14卡套在測試樣品上，從而使測試樣品位于外框14的中心處；并使外框14地底端面與底座1的頂端面通過密封圈2進(jìn)行擠壓密封；

d、將負(fù)極導(dǎo)電墊片4和正極導(dǎo)電墊片10分別旋入外框14上的螺紋通孔13中，并使負(fù)極導(dǎo)電柱11伸入外框14的內(nèi)部與負(fù)極導(dǎo)電墊片4接觸、正極導(dǎo)電柱12伸入外框14的內(nèi)部與正極導(dǎo)電墊片10接觸；并適度擠壓正、負(fù)極導(dǎo)電柱，保證正、負(fù)電極片不散開；

e、將卡箍18卡放在位于觀察窗口15兩側(cè)的外框14上，然后使用固定螺栓16將卡箍18固定在支撐板17上；

f、將掃描電子顯微鏡放置在觀察窗口15的上方；

g、將電源的正、負(fù)極夾子分別夾持在正極導(dǎo)電柱12、負(fù)極導(dǎo)電柱11的尾端；開通電源后電池極片開始電化學(xué)反應(yīng)，掃描電子顯微鏡則記錄下全過程。

由上述可知，采用本發(fā)明的裝置和方法可實(shí)現(xiàn)在較大視野下觀察并記錄鋰離子電池極片電化學(xué)的反應(yīng)過程，并記錄下全過程，為測試結(jié)果提供詳細(xì)的圖像依據(jù)。另外，本裝置結(jié)構(gòu)簡單，組裝方式也較為便捷、安全，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本較低，操作安全等優(yōu)點(diǎn)。

以上所述實(shí)施方式僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。