一种电池电化学原位XRD测试模具制造技术

本实用新型专利技术提供了一种电池电化学原位XRD测试模具，包括上盖板，上盖板的底部向内开有容纳正极材料涂覆层、隔离座的凹槽，隔离座的底部与中盖板接触连接，中盖板分别与上盖板、下盖板螺栓连接，上盖板、隔离座、中盖板的中心位置分别开有位于同一条轴线上的窗口通孔、隔离通孔、中通孔。本实用新型专利技术所述的测试模具，可以实现可重复率高、操作简单、携带方便、密封性好的原位XRD测试。

A kind of in-situ XRD test mold for battery electrochemistry

【技术实现步骤摘要】
一种电池电化学原位XRD测试模具
本技术属于原位XRD测试领域，尤其是涉及一种电池电化学原位XRD测试模具。
技术介绍
原位技术可以对测试样品施加各种不同的外界环境(温度，气氛，电压，电流等)，通过与XRD检测装置联用，形成原位XRD，就可以对特定区域在特定环境(温度，气氛，电压，电流等)下的变化过程进行连续的记录，可以动态监视样品的物相成分以及晶体结构的变化，从而更好地了解样品内部结构真实的变化过程，更直接的掌握深层次的机理。因此原位XRD在研究化学反应的机理、金属的相变过程以及催化剂的催化原理等领域具有十分重要的意义。原位XRD测试在电化学领域也具有十分独特的作用。在电化学过程中，伴随着外界条件(电压，电流等)的变化，必然会伴随着电子、离子等载流子在电解质和导体回路中的运动，从而必定会带来物质的晶体结构和物相成分的变化。原位XRD的引入，就可以动态监控物质的变化过程，从而确认在各个条件、各个阶段发生的反应，更好地了解其结构的变化。目前用于电化学领域的原位XRD测试的模具存在重复率低、操作繁琐、密封性差的问题，且常用的Be窗口有毒，影响使用过程的安全性。
技术实现思路
有鉴于此，本技术旨在提出一种电池电化学原位XRD测试模具，以实现可重复率高、操作简单、携带方便、密封性好的原位XRD测试。为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：一种电池电化学原位XRD测试模具，包括上盖板，上盖板的底部向内开有容纳正极材料涂覆层、隔离座的凹槽，隔离座的底部与中盖板接触连接，中盖板分别与上盖板、下盖板螺栓连接，上盖板、隔离座、中盖板的中心位置分别开有位于同一条轴线上的窗口通孔、隔离通孔、中通孔。进一步的，所述下盖板、中盖板、上盖板均开有螺栓通孔，螺栓通过螺栓通孔后将中盖板分别与上盖板、下盖板固定。进一步的，所述隔离座包括位于凹槽内的隔离块，隔离块的底部向内开有卡槽，卡槽内固定有凸台，凸台的底面开有与隔离块顶面连通的隔离通孔，凸台与所述中通孔的内壁接触。进一步的，所述隔离座优选为用聚四氟乙烯材料制成的隔离座。进一步的，所述凸台的垂直高度大于所述隔离块的垂直高度，凸台的内径小于隔离块的内径。进一步的，所述凸台的底面与所述中盖板的底面齐平。进一步的，所述中通孔、隔离通孔的内径不小于所述窗口通孔的内径。进一步的，所述中盖板的底部开有容纳密封圈的环形凹槽，环形凹槽的直径大于所述中通孔的直径。进一步的，所述凸台的顶部外围绕有密封圈，密封圈位于隔离块与凸台之间的卡槽内。进一步的，所述中盖板的底面与电池、卡帽的顶面依次接触连接，卡帽的底部向内开有容纳弹簧的卡帽凹槽，弹簧与下盖板接触接连。进一步的，所述电池为按照铝箔-隔膜-电解液-金属锂的顺序依次组装的电池。进一步的，所述正极材料涂覆层优选为涂覆有正极材料的聚酰亚胺薄膜或铝箔。进一步的，所述上盖板、下盖板的外侧壁均开有连接线接触口。进一步的，所述连接线接触口连接XRD测试仪器的测试线。进一步的，所述电池电化学原位XRD测试模具的厚度为17-30mm。所述厚度大于30mm则体积笨重，不适合衍射仪高度；若小于17mm则电池内部空间被压缩，应力增大，同时小于17mm模具容易变形。进一步的，所述电池电化学原位XRD测试模具在2theta为10°-120°，电压0-4.8V范围内正常工作。进一步的，所述电池电化学原位XRD测试模具可配高低温温度范围为5-150℃，超过这个温度范围会导致电池爆炸或者测试结果不准确。相对于现有技术，本技术所述的一种电池电化学原位XRD测试模具具有以下优势：(1)本技术所述的电池电化学原位XRD测试模具，广泛适用于各种锂离子电池正/负极；钠离子电池正/负极和钾离子电池正/负极材料的电化学原位X射线衍射研究，且利用该模具可以测试循环伏安法和线性扫描伏安法过程中的相变研究。(2)本技术所述的电池电化学原位XRD测试模具，操作简便、体积小巧、方便拆装，可以根据需要更换窗口材料。(3)本技术所述的电池电化学原位XRD测试模具，使用聚酰亚胺薄膜或铝箔作为窗口材料来涂覆正极材料，可以避免常用的有害的Be窗口点蚀，使用更加安全。(4)本技术所述的电池电化学原位XRD测试模具中，中盖板和下盖板之间内置弹簧和卡帽，能有效利用弹簧调节电池内部厚度，确保电极接触良好，并且通过弹簧调整电池的高度使其适用于多种XRD检测装置。(5)本技术所述的电池电化学原位XRD测试模具，中盖板的底部、凸台的顶部外围均套有密封圈，独特的双密封圈设计，使得模具具有良好的密封性能。(6)本技术所述的电池电化学原位XRD测试模具，上盖板和中盖板之间内置隔离座，一方面密封电池与光窗之间的缝隙保证绝缘性，另一方面耐酸碱有机溶剂腐蚀，耐高温。附图说明构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1为本技术实施例所述测试模具的侧视爆炸图；图2为本技术实施例所述的测试模具侧视图。附图标记说明：1-上盖板；2-窗口通孔；4-连接线接触口；5-凹槽；6-隔离块；7-卡槽；8-凸起；9-中通孔；11-下盖板；12-弹簧；13-卡帽；14-电池；15-中盖板；16-密封圈；17-隔离座；18-正极材料涂覆层。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。如图1、图2所示，一种电池电化学原位XRD测试模具，包括上盖板1，上盖板1的底部向内开有容纳正极材料涂覆层18、隔离座17的凹槽5，隔离座17的底部与中盖板15接触连接，中盖板15分别与上盖板1、下盖板11螺栓连接，上盖板1、隔离座17、中盖板15的中心位置分别开有位于同一条轴线上的窗口通孔2、隔离通孔19、中通孔9。中通孔9、隔离通孔19的内径不小于窗口通孔2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池电化学原位XRD测试模具，其特征在于：包括上盖板(1)，上盖板(1)的底部向内开有容纳正极材料涂覆层(18)、隔离座(17)的凹槽(5)，隔离座(17)的底部与中盖板(15)接触连接，中盖板(15)分别与上盖板(1)、下盖板(11)螺栓连接，上盖板(1)、隔离座(17)、中盖板(15)的中心位置分别开有位于同一条轴线上的窗口通孔(2)、隔离通孔(19)、中通孔(9)。/n

【技术特征摘要】
1.一种电池电化学原位XRD测试模具，其特征在于：包括上盖板(1)，上盖板(1)的底部向内开有容纳正极材料涂覆层(18)、隔离座(17)的凹槽(5)，隔离座(17)的底部与中盖板(15)接触连接，中盖板(15)分别与上盖板(1)、下盖板(11)螺栓连接，上盖板(1)、隔离座(17)、中盖板(15)的中心位置分别开有位于同一条轴线上的窗口通孔(2)、隔离通孔(19)、中通孔(9)。


2.根据权利要求1所述的一种电池电化学原位XRD测试模具，其特征在于：所述隔离座(17)包括位于凹槽(5)内的隔离块(6)，隔离块(6)的底部向内开有卡槽(7)，卡槽(7)内固定有凸台(8)，凸台(8)的底面开有与隔离块(6)顶面连通的隔离通孔(19)，凸台(8)与所述中通孔(9)的内壁接触。


3.根据权利要求2所述的一种电池电化学原位XRD测试模具，其特征在于：所述凸台(8)的垂直高度大于所述隔离块(6)的垂直高度，凸台(8)的内径小于隔离块(6)的内径。


4.根据权利要求1所述的一种电池电化学原位XRD测试模具，其特征在于：所述中通孔(9)、隔离通孔(19)的内径不小于所述窗口通孔(2)的内径。


5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，
申请(专利权)人：北京中科万垣科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11