[发明专利]一种原位光学观察固态电池界面测试装置

说明书

本发明涉及一种原位光学观察固态电池界面测试装置，其特征在于：其包括固态电池固定装置以及设置在固态电池固定装置外部的上密封壳体和带有观察口的下密封壳体，上、下密封壳体之间通过螺栓固定连接，固态电池固定装置通过上、下密封壳体之间的挤压力实现固定。固态电池固定装置用于固定固态电池，并将固态电池的负极部分与上密封壳体连通，将固态电池的正极部分与下密封壳体连通。本发明可快速将电池部分与外电路稳定连接，在充放电测试过程中，曲线稳定，并能满足长循环原位观察电池界面变化的需求，具有结构简单，安装拆卸方便，安全稳定等优点。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种原位光学观察固态电池界面测试装置，能够对固态锂电池进行测试，并对固态锂电池界面变化进行原位光学成像。

背景技术

目前已经商业化的锂离子电池，拥有放电电压高，比容量高，循环寿命长，无记忆效应等众多优点，但由于使用了易燃的有机电解液，其安全问题一直难以彻底解决。同时近年来，在可穿戴便携设备，电动汽车方面的迫切需求，对二次电池的能量密度及安全性提出了更高的要求。由于在能量密度和安全等方面提升的巨大潜力，固态电池技术被认为是达成高能量密度及高安全性的首选方案，受到了国内外的广泛关注。在固态电池技术研究中，正负极与固态电解质的界面问题是研究的重点与难点。观察正负极界面，并原位监测充放电过程中电池界面的变化，将有助于进一步解决目前固态锂电池界面接触电阻大，循环寿命短的问题。

用金属锂取代传统的石墨电极，将大大提升电池的能量密度和功率密度，但在初期的尝试中发现，金属锂在常用的有机电解液中，沉积过程时极易形成枝晶，进而刺穿隔膜导致电池短路，并引发严重的安全问题，在长期的研究中仍然难以消除这一问题。由于金属锂负极在有机电解液中的技术挑战，利用固态电解质的力学及电学特性，有望抑制甚至消除锂枝晶。但目前各项关于固态电解质界面的研究都处于起步阶段，对于固态电解质与金属锂界面上锂沉积及溶解的过程尚无明确的研究，对于固态电解质中抑制锂枝晶的机理也不清晰。同时，正极与固态电解质的稳定性问题同样缺乏系统的研究，缺少原位、有效的表征手段观察正极与固态电解质界面的稳定性。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种安装方便，安全可靠，可实施性高的原位光学观察固态电池界面测试装置。不仅能对不同固态电池体系进行充放电测试，并能同时进行界面的光学观测及拉曼光谱测试。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种原位光学观察固态电池界面测试装置，其特征在于：其包括固态电池固定装置以及设置在所述固态电池固定装置外部的上密封壳体和带有观察口的下密封壳体；所述上、下密封壳体通过螺栓固定连接，所述固态电池固定装置通过所述上、下密封壳体之间的挤压力实现固定；所述固态电池固定装置用于固定固态电池，并将所述固态电池的负极部分与所述上密封壳体连通，将所述固态电池的正极部分与所述下密封壳体连通。

所述固态电池固定装置包括用于固定夹设固态电池的T型导电板和T型绝缘板；

所述T型导电板包括第一水平板和与所述第一水平板垂直固定连接的第一垂直板，所述第一水平板与所述固态电池的正极部分相接触，且位于所述第一垂直板左右两侧的所述第一水平板上分别开设有安装孔；所述第一垂直板上开设有贯穿其上下两面的、用于连通所述固态电池正极部分与所述下密封壳体的圆孔；

所述T型绝缘板包括第二水平板和与所述第二水平板垂直固定连接的第二垂直板，所述第二水平板与所述固态电池的负极部分相接触，且位于所述第二垂直板左右两侧的所述第二水平板上分别开设有与所述安装孔相对应的另一安装孔；所述第二垂直板上开设有用于连通所述固态电池负极部分与所述上密封壳体的第一螺纹孔。

所述T型导电板采用不锈钢材质制作，所述T型绝缘板采用聚四氟乙烯材质制作。

所述上密封壳体包括第一绝缘圆盘和第一导电圆盘；所述第一绝缘圆盘与所述第一导电圆盘螺栓连接，所述第一导电圆盘与所述固态电池固定装置上表面相接触，且所述第一导电圆盘的下表面中央设有用于放置密封圈的凹槽。