[实用新型]一种锂电池原位显微成像装置、原位高温显微成像装置

说明书

本实用新型公开了一种锂电池原位显微成像装置，涉及材料表征技术领域，本实用新型包括腔体、电池核心包，腔体内设有放置电池核心包的第一凹槽；电池核心包包括正极壳、负极壳和引线柱，正极壳与负极壳连接、形成密封腔体；密封腔体内设有放置待测样品的第二凹槽，正极壳、负极壳侧壁均开设有孔，孔内设有贯穿正极壳、负极壳的引线柱；第一凹槽上方设有光学窗口；腔体上设有引线通孔，所述引线通孔内设有电极接线柱，电极接线柱与引线柱电性连接，腔体上设有与待测样品电性连接的引线接线柱；本实用新型还公开锂电池原位高温显微成像装置，本实用新型的有益效果在于：能观察电池电池充放电流程，从而为更好的理解锂枝晶的形成演变提供数据支持。

技术领域

本实用新型涉及材料表征技术领域，具体涉及一种锂电池原位显微及原位高温显微成像装置。

背景技术

随着人们对储能设备需求的日益增加，锂离子电池成为现代社会最受欢迎的便携式电源之一，而且由于其能量密度高、功率密度大和安全性高等优点，锂离子电池有望应用于更广阔的领域，如电动汽车等。为了实现这一目标，人们在寻找新的电极材料和新的电池体系等方面做了很大的努力，同时，了解电极材料表面反应，有效解决金属锂负极的枝晶问题已被越来越多的人认为是优化电池系统的重要前提。在现阶段的研究中，枝晶的生长以及随之而来的电池安全隐患和循环寿命的降低严重干扰着金属锂负极的实际应用。传统的枝晶研究方法是拆解循环后的电池，对极片进行观察研究。然而这种做法带来的问题就是电池拆解后极片暴露，其表面电解液的挥发和接触气体带来的副反应等可能会破坏极片的表面状态，而且也无法对枝晶的生长过程进行连续观测。为了克服类似的一系列问题，不需要拆解电池的原位观测方法应势而生。它能最大限度的还原电池充放电过程中极片表面形貌的演变过程，还能捕捉枝晶的摇摆等运动。

目前已知的形貌表征方法有如下几种：原位原子力显微镜(AFM)、原位扫描电子显微镜(SEM)，原位透射电子显微镜(TEM)、原位激光扫描共聚显微镜(LSCM)、同步X-ray断层扫描等，但这些装置装配复杂，而且大多数电池结构和充放电条件等受到很大限制，与实际体系差异巨大，最主要的是，部分过于微观的观测结果难以描述较为宏观的枝晶生长。与之相比，尽管原位光学显微镜无法做到纳米尺度的高分辨率，但其能够非常便捷有效的实时追踪宏观上枝晶的生长过程以及电极表面的变化，因而成为更常用的观测手段，而锂离子电池显微成像原位池就可以实现锂片及电极材料表面反应，锂枝晶等现象的在线观察。

大电流充放电、电池管理系统故障、内阻的不一致性等容易引起锂离子电池发生过充电或过放电，轻则导致电池容量下降或电池故障，严重的将引发热失控。在热失效测试中，温度场一直是一个关键因素。目前常用的模拟方式就是将电池放置在烘箱等加热体中，然后通过对整体加热来实现不同温度的供给。这样做能够实现电池池体的温度均匀，但存在着一个缺陷就是只能对其电池池体的不同温度条件下的单一性能测试，而无法实现其他结构的表征。而在实际操作过程中，电池本身的过充过放等造成热失效的同时都会对电极材料或者电解液产生明显的影响，这些变化才是最终导致电池发生安全事故的根源所在。

实用新型内容

本实用新型所要解决的问题之一是在于提供一种锂电池原位显微成像装置，对电池充放电流程的电极材料的变化情况进行监测。

本实用新型是采用以下技术方案解决上述技术问题的：

本实用新型提供一种锂电池原位显微成像装置，包括腔体、电池核心包，所述腔体内设有第一凹槽，所述第一凹槽内设有夹持待测样品的电池核心包；所述电池核心包包括正极壳、负极壳和引线柱，所述正极壳与负极壳连接、形成密封腔体；所述密封腔体内设有放置待测样品的第二凹槽，所述正极壳、负极壳侧壁均开设有孔，所述孔内设有贯穿正极壳、负极壳的引线柱；

所述第一凹槽上方设有光学窗口；所述腔体上设有引线通孔，所述引线通孔内设有电极接线柱，所述电极接线柱与引线柱电性连接，所述腔体上设有与待测样品电性连接的引线接线柱。