一种电池原位X射线衍射光谱测试装置的制作方法

一种电池原位x射线衍射光谱测试装置
技术领域
1.本实用新型涉及电池测试装置技术领域，具体涉及一种电池原位x射线衍射光谱测试装置。


背景技术：

2.能源一直以来都是人来社会发展的关键推动力，对能源的探索与利用伴随着人类社会的发展进程。能源的转换与存储是能源利用的两种主要形式。在电子设备移动化和不断小型化及新能源产业蓬勃发展的背景下，当今社会对能源存储的要求也越来越高。至今，以锂电池为主的化学电池已经成为了推动各种电子、电动设备小型化以及移动化的重要动力，特别是在当今社会对新能源技术要求不断提高的背景下，以锂电池为主适用于电动汽车的动力电池是几乎正在快速发展。
3.从锂电池的工作原理来看，因为储能以及功能的过程中主要是通过电化学反应实现的，所以锂电池的性能与电池中的电化学反应关联。因此，电化学测试成为研究锂电池性能的重要手段，然电化学测试只能表征电池的电化学性能等表象信息，难以从结构上深刻理解电化学测试数据所反应的机理本质以及找寻造成电化学性能优劣的关键，所以必须借助于各种谱学表征技术来从结构方面，充分研究材料结构在电化学反应中的演化过程，依此来帮助建立研究体系的构效关系。
4.x射线衍射技术是材料科学研究中重要的一种手段，广泛地应用于材料的结构表征。使用原位x射线衍射光谱技术，在很慢的充放电速度下对电池材料结构进行细致充分的扫描和观察，有助于我们对材料结构与电化学性能之间的构效关系进行深入的理解，对于锂电池性能的进一步提升寻找问题的突破口提供帮助。


技术实现要素：

5.本实用新型目的就是实现电池充放电过程中电化学反应测试与原位x射线衍射光谱测试的耦合，设计了一种电池原位x射线衍射光谱测试装置。对电池充放电过程的性能与机理研究具有重要的意义，是通过如下方案实现的。
6.为了实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种电池原位x射线衍射光谱测试装置，其特征在于，包括与x射线衍射光谱仪匹配连接的支架、池盖、池体、池底、密封圈、密封垫、铍窗、保护套、样品台、导电弹簧、螺丝套和密封螺丝，所述支架上开有定位柱，所述支架通过定位柱与x射线衍射光谱仪匹配连接。
7.进一步的，所述的池盖顶部开有光学窗口安装槽，池盖和光学窗口安装槽四周均开有第一密封螺丝孔，光学窗口安装槽为台阶式并连通池盖内腔，铍窗装入光学窗口安装槽的顶部台阶。池盖外部设有带有圆孔的第一极耳。
8.进一步的，所述的池体为凸台式，凸台的顶部小圆环台阶顶部开有第一环形槽，凸台的底部大圆环台阶四周开有第二密封螺丝孔，凸台的底部大圆环台阶底部开有第二环形槽，池体中心开有上下连通的内腔。
9.进一步的，所述的池底中心开有底部密封的内腔,腔室四周开有第三密封螺丝孔，螺丝套装入第三密封螺丝孔中，池底外部设有带有圆孔的第二极耳。
10.进一步的，所述的密封圈安装于池体凸台的顶部小圆环台阶第一环形槽内，池体凸台顶部小圆环台阶插入池盖光学窗口安装槽的底部台阶，通过池盖与池体上第一密封螺丝孔和第二密封螺丝孔装入相应的密封螺丝实现光学窗口安装槽的安装与密封。
11.进一步的，所述的池盖、池体及池底的内腔上下连通，并且中心对齐。
12.进一步的，所述的保护套为环形，环形中心开有上下连通的内腔，保护套安装于池盖、池体及池底组成的内腔，保护套内腔紧贴铍窗，依次安装极片、隔膜与金属片，并加入适量的电解液。
13.进一步的，所述的样品台为凸台式，凸台的底部大圆台紧贴金属片，并压实极片、隔膜、金属片与电解液组成的电池样品，弹簧套入样品台的顶部小圆台并与样品台底部大圆台紧密接触，弹簧的另一端与池底内腔的底部紧密接触。
14.进一步的，所述的密封垫安装于池体凸台底部大圆环台阶底部第二环形槽，通过池体与池底上第二密封螺丝孔和第三密封螺丝孔装入相应的密封螺丝实现装置的密封。
15.进一步的，所述的池盖、池体、池底、样品台的主体材质具有机械加工性、耐腐蚀性等，包括但不限于为不锈钢、钛合金、铝合金、紫铜等材质。
16.所述的支架、密封圈、密封垫、螺丝套、保护套的主体材质具有机械加工性、耐腐蚀性、电绝缘性等，包括但不限于为聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚醚醚酮等材质
17.与现有的技术相比，本实用新型具有以下优点及有益效果：
18.本实用新型实现电池充放电化学反应与x射线光谱技术的联合使用，可以实时、原位对电池充放电化学反应过程进行光谱测试表征。
19.本实用新型以高纯铍窗为窗口材料，对x射线有良好的穿透性，可以采集到清晰且强度高的衍射信号。
20.本实用新型结构简单，装配方便，密封性好，且装置在测试过程中不易发生短路和短路。
附图说明
21.图1图1是本实用新型电池原位x射线衍射光谱测试装置。
22.图2是图1的爆炸图一；
23.图3是图1的爆炸图二。
24.附图标记：1-支架；2-池盖；3-池体；4-池底；5-密封圈；6-密封垫；7-铍窗；8-保护套；9-样品台；10-导电弹簧；11-螺丝套；12-定位柱；13-光学窗口安装槽；14-第一密封螺丝孔；15-第一极耳；16-第一环形槽；17-第二密封螺丝孔；18-第二环形槽；19-第三密封螺丝孔；20-第二极耳；21-极片；22-隔膜；23-金属片。
具体实施方式
25.参照附图1-3，
26.实施例1
27.锂电池原位x射线衍射光谱测试装置
28.测试装置如图1-3所示，包括与x射线衍射光谱仪匹配连接的支架1、池盖2、池体3、池底4、密封圈5、密封垫6、铍窗7、保护套8、样品台9、导电弹簧10、螺丝套11和密封螺丝，与x射线衍射光谱仪匹配连接的支架/底座1开有定位柱12，支架1通过定位柱12与x射线衍射光谱仪匹配连接。池盖2顶部开有光学窗口安装槽13，池盖2光学窗口安装槽13四周开有密封螺丝孔14。光学窗口安装槽13为台阶式，并连通池盖内腔，铍窗7装入光学窗口安装槽13的顶部台阶。池盖2外部设有带有圆孔的第一极耳15，池体3为凸台式，凸台的顶部小圆环台阶顶部开有第一环形槽16，凸台的底部大圆环台阶四周开有密封螺丝孔17，凸台的底部大圆环台阶底部开有第二环形槽18，池体3中心开有上下连通的内腔。池底4中心开有底部密封的内腔。腔室四周开有第三密封螺丝孔19，螺丝套11装入第三密封螺丝孔19中，池底4外部设有带有圆孔的第二极耳20，密封圈5安装于池体3凸台的顶部小圆环台阶第一环形槽16内，池体3凸台顶部小圆环台阶插入池盖光学窗口安装槽13的底部台阶，通过池盖2与池体3上第一密封螺丝孔14、第二密封螺丝孔17装入相应的密封螺丝实现光学窗口7的安装与密封。池盖2、池体3及池底4的内腔上下连通，并且中心对齐。保护套8为环形，环形中心开有上下连通的内腔，保护套8安装于池盖2、池体3及池底4组成的内腔。保护套8内腔紧贴铍窗7，依次安装极片21、隔膜22与锂片23，并加入适量的锂离子电解液，样品台9为凸台式，凸台的底部大圆台紧贴锂片23，并压实极片21、隔膜22、锂片23与锂离子电解液组成的电池样品，弹簧10套入样品台9的顶部小圆台并与样品台底部大圆台紧密接触，弹簧10的另一端与池底4内腔的底部紧密接触。密封垫6安装于池体3凸台底部大圆环台阶底部第二环形槽18，通过池体3与池底4上第一密封螺丝孔17、第二密封螺丝孔19装入相应的密封螺丝实现装置的密封，池盖2、池体3、池底4、样品台9的主体材质为不锈钢316l材质。支架、密封圈5、密封垫6、螺丝套11、保护套8的主体材质为聚四氟乙烯材质。
29.实施例2
30.钠电池原位x射线光谱测试装置
31.测试装置如图1-3所示，包括与x射线衍射光谱仪匹配连接的支架1、池盖2、池体3、池底4、密封圈5、密封垫6、铍窗7、保护套8、样品台9、导电弹簧10、螺丝套11和密封螺丝。与x射线衍射光谱仪匹配连接的支架1开有安装孔/定位柱12，支架1通过定位柱12与x射线衍射光谱仪匹配连接。池盖2顶部开有光学窗口安装槽13，池盖2光学窗口安装槽13四周开有第一密封螺丝孔14。光学窗口安装槽13为台阶式，并连通池盖内腔，铍窗7装入光学窗口安装槽13的顶部台阶。池盖2外部设有带有圆孔的第一极耳15，池体3为凸台式，凸台的顶部小圆环台阶顶部开有第一环形槽16，凸台的底部大圆环台阶四周开有第二密封螺丝孔17，凸台的底部大圆环台阶底部开有第二环形槽18。池体3中心开有上下连通的内腔。池底4中心开有底部密封的内腔。腔室四周开有第三密封螺丝孔19。螺丝套11装入第三密封螺丝孔19中。池底4外部设有带有圆孔的第二极耳20。密封圈5安装于池体3凸台的顶部小圆环台阶第一环形槽16内，池体3凸台顶部小圆环台阶插入池盖光学窗口安装槽13的底部台阶，通过池盖2与池体3上第一密封螺丝孔14、第二密封螺丝孔17装入相应的密封螺丝实现光学窗口7的安装与密封。池盖2、池体3及池底4的内腔上下连通，并且中心对齐。保护套8为环形，环形中心开有上下连通的内腔，保护套8安装于池盖2、池体3及池底4组成的内腔。保护套8内腔紧贴铍窗7，依次安装极片21、隔膜22与金属片23，并加入适量的钠离子电解液。样品台9为凸台式，凸台的底部大圆台紧贴钠片23，并压实极片21、隔膜22、金属片23与钠离子电解液组
成的电池样品，导电弹簧10套入样品台9的顶部小圆台并与样品台底部大圆台紧密接触，导电弹簧10的另一端与池底4内腔的底部紧密接触。密封垫6安装于池体3凸台底部大圆环台阶底部第二环形槽18，通过池体3与池底4上第二密封螺丝孔17、第三密封螺丝孔19装入相应的密封螺丝实现装置的密封。池盖2、池体3、池底4、样品台9的主体材质为纯钛ta2材质。支架1、密封圈5、密封垫6、螺丝套11、保护套8的主体材质为聚醚醚酮材质。
32.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。