一种原子力显微镜用电解池及原子力显微镜的制作方法

本实用新型属于电化学装置领域，具体涉及一种原子力显微镜用电解池及原子力显微镜。

背景技术：

在锂离子电池制作过程中，在充电化成阶段，电解液中的有机溶剂在电极材料表面不同电位下得到电子后还原形成不同的自由基或阴离子，这些自由基或阴离子与受电场驱动扩散而来的锂离子相遇后会形成多种化合物沉积在电极材料表面，形成一层覆盖于电极表面的绝缘钝化层，即固体电解质界面膜(SEI膜)。SEI膜对电池的循环性能、安全性能具有重要影响，对SEI膜的形成进行原位表征，观察SEI膜在充放电过程中的形貌演变过程，对完善SEI膜的形成理论、改善SEI膜的形成质量具有重要作用。

检测电子电流和表面形貌的工具主要是扫描探针显微镜，其包括扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)，由于SEI膜是电子绝缘体，STM在SEI膜研究方面的应用非常有限，AFM是基于探针与样品之间作用力的一种检测技术，可以直观的观察到界面反应和形貌变化。

公布号为CN103235158A的专利申请公开了一种电化学原子力显微镜探针架-电解池装置，电解池包括用于在水平姿态下放置工作电极的底壁，探针架的透视窗上安装有对电极，其通过将对电极设置在透视窗上，增大了对电极的面积并与工作电极平行放置，从而保证工作电极表面电场分布均匀，提高了电化学检测过程的稳定性和可靠性。该电解池装置在应用时，工作电极安装在探针架上，其安装与拆卸极为不便；而且工作电极与探针架一体设置，影响了各自活动的独立性，如在需要更换探针进行检测或需要探针架移动时，工作电极也被迫发生移动，导致原有的电化学状态被破坏，不仅影响检测效率，而且会影响到检测结果的准确性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种原子力显微镜用电解池，从而解决现有探针架-电解池装置的工作电极安装不便的问题。

本实用新型还提供了一种使用上述电解池的原子力显微镜。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种原子力显微镜用电解池，包括电解池本体，还包括环形对电极和片状工作电极，电解池本体的侧壁的内壁面上设置有支撑结构，所述支撑结构具有在水平姿态下设置所述环形对电极的支撑面，片状工作电极平行间隔设置在环形对电极的下方，环形对电极的中心孔形成在电化学测试时供测试探针穿过的检测通道。

本实用新型提供的原子力显微镜用电解池，利用支撑结构实现环形对电极与片状工作电极平行设置，在电化学检测时，探针穿过环形对电极的中心孔对工作电极的表面形貌进行观察，探针的移动不影响对电极的位置，可实现检测过程的有效、可靠进行，对电极的安装、拆卸方便，提高了原子力显微镜电化学原位表征的效率。

为简化支撑结构的设计，方便对电极的放置与提取，优选的，所述侧壁的内壁面的下端向内凸起形成环形内凸台，环形内凸台的上端面形成所述支撑面。为更好的隔离工作电极和对电极，避免电极反应之间的相互影响，所述支撑面与侧壁上端面的距离不大于支撑面与侧壁下端面的距离。

为简化电解池的设置，优选的，片状工作电极密封安装在所述侧壁的下端面上，片状工作电极和侧壁围成所述电解池本体。

为了避免在电化学过程中，工作电极的导电引线(如铜线等)与对电极触碰而发生短路，可通过导电引线的引出位置设置避免上述问题。优选的，电解池本体还包括底壁，所述底壁上设置有用于安装片状工作电极的通槽，通槽的内槽面形成密封安装工作电极的安装面，底壁的下端面与电解池支撑基底之间的间隙形成供片状工作电极的导电引线引出电解池外的导电通路。

一种原子力显微镜，包括测试探针和电解池，电解池包括电解池本体，还包括环形对电极和片状工作电极，电解池本体的侧壁的内壁面上设置有支撑结构，所述支撑结构具有在水平姿态下设置所述环形对电极的支撑面，片状工作电极平行间隔设置在环形对电极的下方，环形对电极的中心孔形成在电化学测试时供测试探针穿过的检测通道。

本实用新型提供的原子力显微镜，电解池的结构设计简单、合理，对电极、工作电极的安装方便，可满足电化学测试时对工作电极、对电极的要求，能够适用于SEI膜的原位表征等试验要求。

优选的，所述侧壁的内壁面的下端向内凸起形成环形内凸台，环形内凸台的上端面形成所述支撑面。进一步优选的，所述支撑面与侧壁上端面的距离不大于支撑面与侧壁下端面的距离。

优选的，片状工作电极密封安装在所述侧壁的下端面上，片状工作电极和侧壁围成所述电解池本体。

优选的，电解池本体还包括底壁，所述底壁上设置有用于安装片状工作电极的通槽，通槽的内槽面形成密封安装工作电极的安装面，底壁的下端面与电解池支撑基底之间的间隙形成供片状工作电极的导电引线引出电解池外的导电通道。

附图说明

图1为本实用新型的原子力显微镜的实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型的原子力显微镜的实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的原子力显微镜的实施例1，结构示意图如图1所示，包括测试探针1和电解池，电解池包括聚四氟乙烯侧壁2和底壁3，侧壁2的内壁面的下端向内凸起形成环形内凸台4，环形内凸台的上端面形成用于放置环形对电极5的支撑面，侧壁的内壁面围成大口端朝上的台阶孔结构。底壁3上对应台阶孔结构的小口端开设有用于片状工作电极6密封安装的安装槽，底壁的下端面与电解池支撑基底(图中未示出)之间的间隙形成用于连接在片状工作电极下端面上的铜线7伸出电解池外的导电通道。

本实用新型的原子力显微镜的实施例2，结构示意图如图2所示，包括测试探针1和电解池，电解池包括聚四氟乙烯侧壁2和底壁，底壁为片状工作电极6，通过螺钉(图中未示出)将聚四氟乙烯侧壁固定在基底8上。聚四氟乙烯侧壁的下端面上开设有密封槽，密封槽内安装有密封圈9以使聚四氟乙烯侧壁与工作电极形成密封连接，侧壁的下端面形成片状工作电极的安装面。

侧壁2的内壁面的下端向内凸起形成环形内凸台4，环形内凸台的上端面形成用于放置环形对电极5的支撑面，侧壁的内壁面围成大口端朝上的台阶孔结构。工作电极的下端面与基底之间的间隙形成用于连接在片状工作电极下端面上的铜线7伸出电解池外的导电通道。

本实用新型的原子力显微镜的其他实施例中，可以在侧壁的内壁面的周向上开设环形插槽，然后设计与环形插槽适配的环带，来实现对环形对电极的支撑，环带可进一步设计成分体形式，以方便环带的插配与拆卸；环带的端面可进一步设计成网格状多孔结构，来方便电解液等液相介质的自由流通。

本实用新型的原子力显微镜的其他实施例中，底壁的下端面可以为平面，将片状工作电极置于该平面上，即可完成片状工作电极的安装。

本实用新型的原子力显微镜用电解池的具体实施例，与原子力显微镜中电解池的结构相同，在此不再详述。