[发明专利]一种透射模式电化学原位光学测试装置

说明书

本发明专利公布了一种透射模式电化学原位光学测试装置，属于材料测试设备及研究领域，本装置可以在电化学充放电过程中对电极材料进行透射模式下的原位光学测试，包括不同波段的可见光，激光和X射线,以及同步辐射及中子衍射等测试。本发明专利所涉及的装置为密闭结构，适用于对空气和水分敏感的材料，如电池电极材料的测定，通过正极和负极固定片的设计来固定被测试材料，提高了测试的可重复性，设有电极接口，可以在测试过程中对材料进行电化学调控，电极与电极材料之间大面积的接触，减小了装置的电阻，装置两端设有视窗，中间设有通路，允许光线通过，且具有安装拆卸方便等优点。本发明专利所涉及的装置还可以做为反射模式使用，可对两侧电极材料分别进行测试。

技术领域

本发明涉及在电化学过程中对电极材料进行原位光学测试用辅助设备领域，特别是对于锂离子电池，也包括钠离子及钾离子等碱金属，碱土金属电池的电极材料进行原位光学测试。本装置可以对电极材料在电化学充放电过程中进行透射模式下的原位光学测试，包括不同波段的可见光，激光和X射线,以及同步辐射及中子衍射等测试。

背景技术

随着材料科学的进步，各种光学表征手段不断更新，给人们对材料性能的进一步认识提供了复杂多样的平台。在电化学领域，特别是在可充放电电池成为研究热点的情况下，对电极材料进行电化学条件下的原位光学表征可以为深度理解材料的性能提供更有价值的信息，因此各种能辅助实现原位表征的器件受到广泛的关注，一系列相关装置被报道，如申请公布号为CN109813662A的中国发明专利，公开了一种可对金属空气电池进行电化学条件下原位光学测试的装置和申请公布号为CN109856115A的中国发明专利，公开了一种可对金属离子电池进行原位测试的装置，但这些原位装置只能进行反射模式下的电化学原位光学测试。能够进行透射模式下电化学原位测试的装置几乎还是空白。综上所述，目前对电极材料的原位测试装置主要集中在反射模式，能进行透射模式下原位测试装置仍然缺失，因此迫切需要一种可对充放电过程进行精确控制，使用方便，重复性高，性能稳定的装置对电极材料进行电化学条件下透射模式原位光学/中子衍射测试。

发明内容

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：设计一种可进行电化学条件下透射模式原位光学测试的密封装置，包括上下两部分，底座和主体，主体两端设有两个电极接口，可以和外电路相连；电极接口为隐藏式设计，嵌于主体中，有利于减少由于不慎接触而引起的短路，装置各零部件之间通过O-型密封圈和密封垫密封，内部形成密封测试腔，以实现对空气和水分敏感的材料的测试；同时密封测试腔内可放置被测试材料，被测试材料通过电极固定片与电极接口连接，电极接口设有圆柱形或六边柱形凹槽和另配备的香蕉插头进行连接，香蕉插头和外置电化学工作站连接，用于精确控制电流和电压；底座和主体分别设有视窗以便于光子/中子的进出，用于透射模式下采集光谱信号；视窗处为可替换的透光片设计，以适用于不同的光源,测试装置两侧可开设气体通道，可在箱体内提供一个可控的测试气氛，进行在特定气氛下的电化学测试。

上述的装置中，底座和主体的形状可为长方形，正方形，圆形及其它不规则形状设计，以适用于不同的仪器设备及审美的需求。

上述的装置中电极固定片(上)与电极固定片(下)可为圆形，也可以为方形或其它不规则形状设计，电极固定片均具有凹形槽设计，以确保电极固定片(上)只与电极接口(上)接触，同时确保电极固定片(下)只与电极接口(下)接触，使用时两个电极固定片之间放置大小适中的隔膜，防止电路短路。

上述的电极固定片(上)与电极固定片(下)之间可以通过磁性引力固定，使用时将被测试的材料及隔膜放入两电极固定片之间，电极固定片有利于将被测试材料上下对齐。

上述的底座内部具有圆形凸出的平台，和主体之间通过螺钉来固定时，可以将位于密封测试腔内的电极固定片与电极材料压紧，适用于不同厚度的电极材料。

上述的测试装置中主体两侧可以开设两个气体通道，可对密封测试腔的气氛进行调控。

上述的测试装置中主体两端设有的电极接口可通过O-型密封圈或密封垫将装置密封。