[发明专利]一种反应环境可控的三电极原位X射线电解池装置

说明书

本发明公开一种反应环境可控的三电极原位X射线电解池装置，装置包括电池本体和温度控制系统，温度控制系统包括半导体控温台、温度传感器，正极上盖和负极下盖配合绝缘连接外壳形成池体，池体从上到下依次设有工作电极、隔膜、对电极、参比电极和弹簧垫片，工作电极与正极上盖连接导通，参比电极放置于池体内壁，对电极通过弹簧垫片与负极下盖连接导通；对电极、参比电极和工作电极均与外部电路连通，绝缘连接外壳侧壁上设有进液阀门和出液阀门，负极下盖与半导体控温台热传导，温度传感器置于半导体控温台与负极下盖之间，温度传感器连接半导体控温台，半导体控温台集成半导体制冷片及水冷系统。本发明很好地辅助进行材料不同温度下的固‑液相体系电化学测试和原位X射线衍射数据采集的需求。

技术领域

本发明涉及仪器仪表领域，尤其涉及一种反应环境可控的三电极原位X射线电解池装置。

背景技术

二次电池材料充放电过程中所发生的结构相变对理解材料性质，优化和提升电池材料性能具有重要的现实意义。其中，测量电池材料电化学过程的中间产物或生成物的先进原位表征技术是此类材料研究的基础。原位电池装置可以实现电极材料在充放电过程中的物相和结构演化的原位无损检测，这避免了静态测试方式对本征结构的破坏和影响，从而得到更准确的动态相变信息。而且，发展温度和反应环境可控的原位电解池更是有利于进一步研究各种极端条件下电池相变失稳引起的安全问题。因这一装置的关键性，近年来国内外都已有一些室温、固定无电解液流动的原位X射线电解池的专利申报。因此，开发兼容性好的控温式原位测试装置对于电池材料设计，性能提升，安全防护均具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反应环境可控的三电极原位X射线电解池装置，能够测量在电池处于不同工作温度状态，不同反应介质成分时的相变过程，并且实时检测电解液成分演化，不仅结构设计简单，使用便捷，而且装置可开发性、兼容性好。

本发明采用的技术方案是：

一种反应环境可控的三电极原位X射线电解池装置，其包括电池本体、温度控制系统，所述电池本体包含正极上盖、负极下盖及池体腔内零件，所述的腔内零件从上到下依次设置有工作电极片、隔膜、对电极、参比电极以及弹簧垫片，所述对电极、参比电极、工作电极以及弹簧垫片套均设置在绝缘电解池池体内，所述池体部分两侧分别设置了进出气/液阀门，所述参比电极围绕电解池内壁放置，所述正极上盖与负极下盖与电解池外部通过预置电极引线引出，所述正极上盖和负极下盖经螺钉紧固与绝缘连接外壳连接，所述正极上盖与工作电极导通，所述对电极与负极下盖导通，参比电极浸入内部电解液感受电极电位并通过预置电极引线引出池体，所述对电极通过弹簧垫片接触负极下盖并通过电极引线与腔外电路导通。

温度控制系统包括半导体控温台、温度传感器、控温台信号控制线及水冷回路。半导体控温台集成半导体制冷片及水冷系统。半导体控温台与负极下盖通过接触热传导控制电解池温度，温度控制系统采用PID智能控制系统，可设控温区间、温度校正、温速限定等。

优选的，所述正极上盖上设置有工作电极的导线，所述电解池内部有“J”型不锈钢连接环连接参比电极，所述弹簧垫片顶部设置有对电极导线。

优选的，所述负极下盖设置有与外部控温显示器连接的温度传感导线。所述半导体控温台设置有与外部控温显示器连接的电源导线及水冷系统。

本发明采用以上技术方案，具有以下有益效果：（1）本发明对电解池结构进行设计，组合电解池与半导体制冷控温台，池体预留反应介质更换流通阀，可有效研究电池材料在高低温、不同反应介质成分的反应环境下的动态电化学过程，实时获取电极材料的结构相变信息和电解质成分变化信息；（2）本发明结构设计简单、合理，零部件精简，价格低廉，易于操作，能很好地辅助进行材料电化学测试和X射线衍射数据采集的需求，具有广阔的应用推广前景。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；

图1为本发明实施例的电解池部分的构造示意图。