一种锂电池原位光谱反应池制造技术

本发明专利技术公开了一种锂电池原位光谱反应池，包括样品腔体、样品台、冷却装置；所述样品腔体内部设有与外界隔离的样品腔，所述样品腔内设置有用于放置锂电池的样品台，所述冷却装置的输出端与样品腔体密封连接并从样品腔体外侧伸入样品腔连接样品台为其提供冷却功能，所述样品腔体顶部设有能够观察锂电池的观察窗，所述样品台包括样品台本体、固定盘和加热装置。本发明专利技术的优点在于，该光谱反应池实现了在不同温度环境下监测锂电池充放电过程中的物理学光谱表征的功能。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池原位光谱反应池
本专利技术涉及锂电池
，具体为一种锂电池原位光谱反应池。
技术介绍
随着世界各国对汽车排放尾气的标准日益提高，电动汽车行业正处于行业风口，汽车制造商现在正在排队向电动汽车市场进行转型。对于电动汽车来说，其本身的电池组是其技术的核心所在。而目前电动汽车的电池组仍然以锂电池为主，这一类电池在实际应用中，温度参数将会对其电池容量、循环性等诸多关键指标起到决定性作用。如一般情况下，我们所使用的锂电池，其可以接受的工作温度一般不会超过-20-60℃，其最佳使用温度区间则更为狭窄，据报道仅仅只有15-35℃的区间范围，而一旦超出这个温度区间，不仅其电池性能会大打折扣，而且，其使用安全风险也会大大增加。但我国在冬季季节绝大部分的领土范围的平均气温都在6℃以下，这也就意味着电动汽车在冬季的使用情况其实是非常糟糕的。因此，研究温度参数对电动汽车电池组的性能影响对于电动汽车在我国，特别是北方地区的推广是具有十分重要的科学意义的。事实上，大多数发生在电池中的电化学反应都与温度效应相关。如电池中所有的电化学反应，其反应速率和其反应温度都遵循Arrhenius方程，即温度参数的改变一定会导致其相对应的电化学反应速率也发生相应的改变。除了化学反应，电极和电解质的离子电导率等参数也受到温度变化的影响。目前商业用的锂电池其本身复杂的材料体系，低温环境将主要从以下几个方面对电池性能产生影响：首先，低温会影响电解质的性质。随着温度的降低，电解质的粘度会增加，这就会明显降低离子电导率。由于其内阻的增加，锂离子在电池体系中的定向迁移就会受到影响，降低电流值。为了抵消这种影响，可以考虑研发具有低凝固点的电解质，或者直接在电解质中添加具有降凝固点的特殊功能添加剂。其次，温度下降也将直接导致锂电池内部的电荷转移能力，其内部电阻的增加也将会导致其电池性能下滑。但目前研究人员能够采取的主要措施仍然仅仅局限在电池的性能测试方面，例如公开号为CN209542806U公开了一种锂电池检测装置，该装置至少简单的测量电池的性能、厚度以及电池在放电过程中的温度变化，但显然，这种非原位的测试手段对电极材料本身的反应动力学机制研究是十分受限的。因为，一旦脱离了电池本身的电极材料一方面失去了原有的环境，其结构本身就很可能发生变化，另一方面，在电极材料转移的过程中，也很难保证电极材料不会受到转移过程中环境因素的变化影响。因此，若要真实的再现温度参数对锂电池性能的影响，构建一套具备温度调节，同时又能够观察在锂电池充放电过程中各类物理学光谱表征的光谱反应池就显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于：提供一种能够在不同的温度参数下实现观察锂电池充放电过程中物理学光谱表征的原位光谱反应池，以解决现有检测装置不能在不同的温度参数下观察锂电池充放电过程中物理学光谱表征的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种锂电池原位光谱反应池，包括样品腔体、样品台、冷却装置；所述样品腔体内部设有与外界隔离的样品腔，所述样品腔内设置有用于放置锂电池的样品台，所述冷却装置的输出端与样品腔体密封连接并从样品腔体外侧伸入样品腔连接样品台为其提供冷却功能。所述样品腔体顶部设有能够观察锂电池的观察窗，所述样品腔体的侧面上还密封固定有与锂电池连接的阳极插针、阴极插针以及与样品台连接的电源航插。所述样品台包括样品台本体、固定盘和加热装置，所述样品台本体顶部和底部分别设有第一凹槽、第二凹槽，所述第一凹槽内设置有锂电池，所述加热装置设置在固定盘上并与电源航插连接，所述加热装置通过所述固定盘与样品台本体底部连接设置在第二凹槽内，所述样品台本体侧面与冷却装置的输出端连接。本专利技术的光谱反应池工作前，先将锂电池放入样品台本体的第一凹槽内，并通过所述固定盘与样品台本体底部连接将加热装置设置在第二凹槽内，并做好样品腔体的密封。将外部光谱学仪器对准观察窗，并将阳极插针和阴极插针连接外部电池测试仪器(图中未示)对锂电池进行充放电；然后开启冷却装置为样品台进行冷却，进而实现对锂电池的冷却，然后检测并采集锂电池在低温下的物理学光谱表征；采集完成后，然后关闭冷却装置，将外部电源连接电源航插，为加热装置提供电源为样品台本体加热，从而实现对锂电池的加热，然后检测并采集锂电池在高温下的物理学光谱表征，从而实现了在不同温度下监测锂电池充放电过程中的物理学光谱表征的功能。优选地，所述样品腔体包括顶端开口的壳体和密封盖，所述阳极插针、阴极插针和电源航插均密封固定在壳体的侧面，所述密封盖能够拆卸的与壳体的顶端开口密封连接，所述观察窗设置在密封盖上。在该光谱反应池工作前，先打开密封盖将锂电池放入样品台本体的第一凹槽内，并通过所述固定盘与样品台本体底部连接将加热装置设置在第二凹槽内，然后将密封盖盖设在壳体上。优选地，所述壳体和密封盖的密封连接处设有第一密封圈，保证对样品腔体内部样品腔的密封性。优选地，所述密封盖包括密封盖本体和窗口盖，在所述样品台正上方的密封盖本体顶部设有内螺纹的第三凹槽，所述窗口盖与所述第三凹槽螺纹连接，所述窗口盖以及第三凹槽的底部分别设有贯穿窗口盖以及贯穿密封盖本体且能够观察锂电池的第一观察口和第二观察口，所述观察窗设置在第二观察口正上方并通过窗口盖压紧密封于第三凹槽底部。优选地，所述第三凹槽底部与观察窗之间还设有第二密封圈，保证对样品腔体内部样品腔的密封性。优选地，所述窗口盖顶端还设有用于转动窗口盖的方槽，有利于转动工具卡在所述方槽内来旋转窗口盖，实现窗口盖与密封盖本体的连接并压紧观察窗。优选地，所述样品台本体上还设有温度传感器，所述温度传感器一端连接锂电池，另一端连接电源航插，实现对锂电池的精确控温，具体的温度控制精度能够达到±0.5℃，完全能够真实的模拟出锂电池在目前现实条件下所能够遇到的所有操作温度环境。优选地，所述样品腔体的侧壁设有水平贯通的通孔，所述样品台本体靠近通孔的一侧设有连接孔，所述冷却装置的输出端穿过通孔插入连接孔与样品台本体连接。优选地，所述冷却装置包括输氮管、液氮进头、冷头、出氮管和密封法兰，所述输氮管的端部连接液氮进头，所述冷头一端设有进氮孔，另一端穿过通孔伸入样品腔体并插入连接孔与样品台本体连接，所述液氮进头伸入进氮孔内并且与进氮孔内壁贴合，并且所述液氮进头的端面与进氮孔的底面之间有间隙形成进氮腔为样品台本体冷却，所述冷头靠近进氮孔的一端密封连接有出氮管，所述出氮管内壁与输氮管外壁之间有环形间隙形成出氮腔，所述液氮进头外壁上还设有多个第四凹槽，所述进氮腔通过第四凹槽与出氮腔连通，所述出氮管通过密封法兰与样品腔体密封连接。具体的，通过外部输氮装置向输氮管输入液氮，并通过液氮进头输入进氮腔内，使得液氮为冷头冷却，进而通过冷头为与其连接的样品台本体冷却，最后达到为锂电池冷却的功能，所述进氮腔内的液氮气化后从第四凹槽排入出氮腔内，最后从出氮腔排出并收集，实现液氮的循环利用，减少资源浪费监测成本，并且通过液氮冷却，能够将冷却温度调至零下100℃，进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池原位光谱反应池，其特征在于：包括样品腔体、样品台、冷却装置；所述样品腔体内部设有与外界隔离的样品腔，所述样品腔内设置有用于放置锂电池的样品台，所述冷却装置的输出端与样品腔体密封连接并从样品腔体外侧伸入样品腔连接样品台为其提供冷却功能；/n所述样品腔体顶部设有能够观察锂电池的观察窗，所述样品腔体的侧面上还密封固定有与锂电池连接的阳极插针、阴极插针以及与样品台连接的电源航插；/n所述样品台包括样品台本体、固定盘和加热装置，所述样品台本体顶部和底部分别设有第一凹槽、第二凹槽，所述第一凹槽内设置有锂电池，所述加热装置设置在固定盘上并与电源航插连接，所述加热装置通过所述固定盘与样品台本体底部连接设置在第二凹槽内，所述样品台本体侧面与冷却装置的输出端连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂电池原位光谱反应池，其特征在于：包括样品腔体、样品台、冷却装置；所述样品腔体内部设有与外界隔离的样品腔，所述样品腔内设置有用于放置锂电池的样品台，所述冷却装置的输出端与样品腔体密封连接并从样品腔体外侧伸入样品腔连接样品台为其提供冷却功能；
所述样品腔体顶部设有能够观察锂电池的观察窗，所述样品腔体的侧面上还密封固定有与锂电池连接的阳极插针、阴极插针以及与样品台连接的电源航插；
所述样品台包括样品台本体、固定盘和加热装置，所述样品台本体顶部和底部分别设有第一凹槽、第二凹槽，所述第一凹槽内设置有锂电池，所述加热装置设置在固定盘上并与电源航插连接，所述加热装置通过所述固定盘与样品台本体底部连接设置在第二凹槽内，所述样品台本体侧面与冷却装置的输出端连接。


2.根据权利要求1所述的一种锂电池原位光谱反应池，其特征在于：所述样品腔体包括顶端开口的壳体和密封盖，所述阳极插针、阴极插针和电源航插均密封固定在壳体的侧面，所述密封盖能够拆卸的与壳体的顶端开口密封连接，所述观察窗设置在密封盖上。


3.根据权利要求2所述的一种锂电池原位光谱反应池，其特征在于：所述壳体和密封盖的密封连接处设有第一密封圈。


4.根据权利要求2所述的一种锂电池原位光谱反应池，其特征在于：所述密封盖包括密封盖本体和窗口盖，在所述样品台正上方的密封盖本体顶部设有内螺纹的第三凹槽，所述窗口盖与所述第三凹槽螺纹连接，所述窗口盖以及第三凹槽的底部分别设有贯穿窗口盖以及贯穿密封盖本体且能够观察锂电池的第一观察口和第二观察口，所述观察窗设置在第二观察口正上方并通过窗口盖压紧密封于第三凹槽底部。


5.根据权利要求4所述的一种锂电池原位光谱反应池，其特征在于：所述第三凹槽底部与观察...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟峰，陈兴，杨长春，
申请(专利权)人：九江学院，
类型：发明
国别省市：江西;36