[发明专利]电化学光学同步测试样品台

说明书

本发明专利公布了电化学光学同步测试样品台，可以作为光学仪器的配套仪器使用，属于新能源电极材料研发领域，本装置可以对离子电池进行电化学充放电过程中的光学同步分析，如X射线衍射分析，拉曼光谱测试及显微镜成像分析等。该样品台具有利用垫片和弹片调整电极组装压力的内部设计，使原位同步分析的电化学过程接近于扣式电池，可以更准确的反应电极材料在充放电过程中的变化，本发明专利所涉及样品台适于在长期循环过程中进行原位观测，且安装拆卸方便，易维护，易操作，适于初学者使用。

技术领域

本发明涉及新能源电池材料研究所需辅助实验设备领域，可对材料进行电化学测试条件下的光学分析，包括拉曼光谱，显微镜形貌观察，及X射线衍射分析等。

背景技术

锂离子电池的研究已经逐步走向成熟，对高效，持久，大充放电电压窗口的电极新材料的研发已经成为二次电池发展战略中重要的组成部分，与此同时对锂离子电池的失效原因的研究也逐步展开。锂离子电池的失效归根是材料在充放电过程中的失效过程，正极材料由于体积变化而产生裂纹，阳离子溶出及氧气释放引起的电极衰减，负极上SEI的不规律生成及负极材料体积变化引起的应力应变导致的晶体结构的变化而导致的电极衰减，都是研究的主要方向。同时，其它诸多亟待解决的问题包括电解液及隔膜在电循环过程中对电池性能衰减的贡献等。结合多种原位与非原位的表征手段对充放电过程进行研究是不断提高锂离子电池性能的重要手段。原位研究中存在的问题之一是原位测试仪器通常和广泛使用的扣式电池，柱状电池及软包电池在结构上有所不同，所以两者的电化学性能经常不吻合，这就给如何将原位实验的电化学数据与真实的电池数据相结合造成了一定的困难，如何改进原位测试仪器的结构，使其具有和扣式电池，柱状电池及软包电池等相似的电化学数据已经成为亟待解决的问题。为弥补目前测试方法的不足，本专利提出一种具有类似扣式电池内部设计，使原位同步分析的电化学过程接近于扣式电池，可以更准确的反应电极材料在充放电过程中的变化的样品台。该样品台的设计具有普适性，其外观可以方便进行改动，以适用于不同的光学仪器的使用要求，同时组装简便，重复测量稳定性好，适于电极材料在长循环条件下的原位研究。

发明内容

如上所述，针对当前光学电化学同步分析中原位电化学样品台缺少能还原常用扣式电池电化学测试情况，同时又适合在多次循环情况下对电极材料跟踪测试的原位电化学样品台的问题，本发明提供一种适用于在两电极电化学反应中进行光学分析，特别是X射线衍射分析实验的装置，且具有良好的气密性，能保证测试在惰性气体环境条件下进行的实验的样品台，本发明采用的技术方案是：由样品台主体(01)，样品台主体下盖(02)，工作电极连接柱(03)，对电极连接柱(04)，绝缘圈(05)，工作电极连接柱延伸柱(06)，固定螺母(07)和视窗(08)构成样品台主要外部结构，内有密闭的空间，可以放置测试电极片，隔膜，垫片和弹片，通过位于样品台主体(01)内的凹槽放置O圈进行密封，光可以透过视窗(08)入射于位于视窗下方的待测试材料，样品台主体下盖(02)上具有下沉孔放置磁铁(09)，与电极连接线固定圆盘(10)上的定位磁铁(11)位置相同起到定位作用，电极连接线固定圆盘(10)上有三个电极连接线(12)分别与工作电极连接柱延伸柱(06)和对电极连接柱(04)相对应。上述的样品台主体(01)的外形和大小可以根据实际需要改变。

上述的样品台内部具有放置电极材料，隔膜，垫片和弹片的空间，使电极片在样品台内的组装方式和扣式电池相同，以获得和扣式电池相近的电化学性能，电极材料，隔膜，垫片和弹片的组装在绝缘圈(05)内进行，有利于电极的对齐，避免短路。

上述的工作电极连接柱延伸柱(06)可以由pogo探针构成，也可以由pogo探针，密封垫片和不锈钢柱构成，前者通过密封胶密封，后者可以通过密封垫片圈密封。

上述的视窗(08)可以由不同材料构成，旨在适应不同的测试方法，同时视窗(08)与样品台主体(01)之间通过真空脂进行密封，视窗(08)与绝缘圈(05)之间可以紧密结合，也具有密封的功能。

上述的工作电极连接柱延伸柱(06)上的pogo探针有一定的弹性可以在提供稳定的连接的同时，又不会对视窗(08)造成过分的挤压损伤。