本发明专利技术公开了一种固态电池的原位测试装置，包括主壳体、观察窗、加热装置、绝缘腔体、阳极外壳和阴极外壳，所述主壳体的内部设有容置腔，所述观察窗封盖于所述观察口并与所述主壳体密封连接，在所述观察窗正下方的容置腔内设有绝缘腔体，所述绝缘腔体上设有水平贯穿且能够放置待测固态电池的水平通孔，在所述绝缘腔体外侧的容置腔内设有加热装置，所述阳极外壳和阴极外壳分别插入所述绝缘腔体的水平通孔内。本发明专利技术的优点在于，可以从观察窗中观测待测固态电池固态电解质的结构变化以及电极材料和固态电解质界面的结构变化，实现对固态电池的电极材料和固态电解质界面在不同环境温度下进行光谱学结构表征的功能。
【技术实现步骤摘要】
一种固态电池的原位测试装置
本专利技术涉及固态电池
，具体为一种固态电池的原位测试装置。
技术介绍
化学能源电池在储能和转换中发挥了重要作用，在当前可用的电池技术中，锂基电池，例如锂离子电池(LIB)，因为它们的能量密度较高而被认为是最有应用前景的。通常，传统的锂电池使用电阻较低的有机液体离子作为电解质，但液体电解质存在着诸多问题，如容易导致某些安全问题，寿命不足，成本高和低的能量密度等缺点。但是，全固态锂电池使用具有不可燃性的固体电解质，可以避免上述某些问题，特别是电池的安全性。因此，与液态锂电解质相比，全固态电池被认为更安全，并且具有循环寿命更长，能量密度更高，对包装和充电状态监控的要求更少等突出优点。得益于此，现在科研界对全固态电池的兴趣与日俱增。但是，若想要实现全固态电池的完全商业化，仍然有很多的问题需要解决。其中，最主要的因素就是固态电解质本身较低离子传导性能以及电极材料和电解质界面存在的大内阻。若能够解决这些问题，在考虑到其本身具备的高能量密度和安全性，全固态锂电池就有可能大规模应用在大功率电力设备中，具体如电动汽车、大型储能系统以及其他大功率电子设备中。因此，在最近几年中，有大量的研究都集中在开发全固态锂电池的固态电解质上，希望能够得到具备高离子传导性的无机电极材料。但是，对于常规的固态电解质来讲，温度参数对其的离子传导性能以及电极和固态电解质界面结构影响都极大。一般都有操作温度越高，固态电解质的离子传导性能越好的规律，而针对于电极材料和固态电解质的界面结构变化则仍然没有明确的规律可循。目前市场上全固态电池对于温度参数依赖性的研究仅仅是将全固态电池放入烘箱或者是高温箱中进行电池性能测试，例如公开号为CN208537698U公开了一种固态电池检测装置，利用该检测装置对固态电池的发热性能进行检测，模拟不同负载检测出发热量较大超标的电池，去除不合格的电池，从电池的性能表现来反应电解质的优劣。这种做法虽然能够对现有的电解质材料进行有效筛选，但无法在不同环境温度下实现对电极材料和固态电解质界面进行光谱学结构表征。
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环境温度下实现对固态电池的电极材料和固态电解质界面进行光谱学结构表征的原位测试装置，以解决现有无法实现对电极材料和固态电解质界面进行光谱学结构表征的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种固态电池的原位测试装置，包括主壳体、观察窗、加热装置、绝缘腔体、阳极外壳和阴极外壳，所述主壳体的内部设有容置腔，所述容置腔顶部的主壳体上设有观察口，所述观察窗封盖于所述观察口并与所述主壳体密封连接，在所述观察窗正下方的容置腔内设有绝缘腔体，所述绝缘腔体上设有水平贯穿且能够放置待测固态电池的水平通孔，在所述观察窗正下方的绝缘腔体上设有与观察窗密封连接的顶开口，所述顶开口与水平通孔连通，在所述绝缘腔体外侧的容置腔内设有为所述绝缘腔体加热的加热装置，所述阳极外壳和阴极外壳分别从主壳体相对应的两侧伸入容置腔与主壳体连接并插入所述绝缘腔体的水平通孔内。本专利技术提供的原位测试装置工作前，先将待测固态电池装入绝缘腔体顶开口正下方的水平通孔内，保证从主壳体上的观察口处能够通过观察窗观察到待测固态电池，然后将阳极外壳和阴极外壳分别从主壳体相对应的两侧伸入容置腔与主壳体连接并插入所述绝缘腔体的水平通孔内固定住待测固态电池，然后通过阳极外壳和阴极外壳连接该原位测试装置外部的电池测试仪器，并开启加热装置为绝缘腔体加热，从而为待测固态电池加热，在加热过程中，利用光谱学表征仪器从观察窗中用以原位观测在不同环境温度下的待测固态电池固态电解质的结构变化以及电极材料和固态电解质界面的结构变化，实现了在不同环境温度下充放电过程中实现原位光谱数据的在线采集功能，从而实现对待测固态电池的电极材料和固态电解质界面在不同环境温度下进行光谱学结构表征的功能。优选地，所述主壳体包括底座、隔热壳体和上封盖，所述底座上设置绝缘腔体和加热装置，在所述加热装置外侧的底座上设有固定包裹加热装置的隔热壳体，所述隔热壳体呈底部开口的中空结构，所述隔热壳体的顶端固定上封盖，在所述绝缘腔体的顶开口正上方的隔热壳体和上封盖上分别设有第一开口和第二开口，所述第一开口和第二开口连通形成所述观察口，方便后期在充放电过程中光谱学表征仪器从观察窗中用以原位观测待测固态电池固态电解质的结构变化以及电极材料和固态电解质界面的结构变化。优选地，所述隔热壳体相对应的侧壁设有第一螺纹通孔和第二螺纹通孔，所述阳极外壳从隔热壳体的第一螺纹通孔伸入容置腔与隔热壳体连接并插入所述绝缘腔体的水平通孔的一端，所述阴极外壳从隔热壳体的第二螺纹通孔伸入容置腔与隔热壳体连接并插入所述绝缘腔体的水平通孔的另一端。优选地，所述阳极外壳包括粗阳极段、中间阳极段和细阳极段，所述粗阳极段、中间阳极段和细阳极段依次连接形成台阶状圆柱形外壳，所述中间阳极段为外螺纹状且能够与第一螺纹通孔螺纹连接，所述粗阳极段设置于隔热壳体外侧，所述细阳极段穿过第一螺纹通孔伸入容置腔并插入所述绝缘腔体的水平通孔的一端，并使得所述中间阳极段与第一螺纹通孔螺纹连接；所述阴极外壳包括粗阴极段、中间阴极段和细阴极段，所述粗阴极段、中间阴极段和细阴极段依次连接形成台阶状圆柱形外壳，所述中间阴极段为外螺纹状且能够与第二螺纹通孔螺纹连接，所述粗阴极段设置于隔热壳体远离阳极外壳的外侧，所述细阴极段穿过第二螺纹通孔伸入容置腔并插入所述绝缘腔体的水平通孔远离所述细阳极段的一端，并使得所述中间阴极段与第二螺纹通孔螺纹连接。优选地，所述细阳极段和细阴极段上均套设有能够与水平通孔密封连接的第一密封圈，提高密封性，防止待测固态电池与外界空气连通。优选地，所述加热装置包括加热炉、转接固定块和热电偶，所述加热炉设置在容置腔，所述转接固定块一端与加热炉连接，另一端伸出主壳体，所述热电偶一端靠近电热炉侧设置用于测试电热炉加热温度，另一端伸出主壳体。优选地，所述加热炉中心设有凹槽，所述绝缘腔体嵌入在凹槽内，所述水平通孔两端对应的加热炉侧壁分别设有第一通道和第二通道，所述阳极外壳从主壳体一侧伸入容置腔贯穿第一通道并插入所述水平通孔的一端，所述阴极外壳从主壳体另一侧伸入容置腔贯穿第二通道并插入所述水平通孔的另一端。优选地，所述绝缘腔体上的顶开口包括顶凹槽和竖直通孔，所述顶凹槽设置于绝缘腔体顶部，所述顶凹槽的底部设有与水平通孔连通的竖直通孔，所述观察窗设置于顶凹槽上，所述观察窗上设置有第二密封圈，且所述第二密封圈与顶凹槽侧壁贴合，提高密封性，防止待测固态电池与外界空气连通。优选地，所述阳极外壳和阴极外壳的中心分别设有贯穿阳极外壳和阴极外壳的阳极孔和阴极孔，所述阳极孔和阴极孔内均设有电极引线，所述阳极孔远离主壳体的一端以及阴极孔远离主壳体的一端分别固定有连接电极引线的阳极插针和阴极插针。优选地，还包括两个支撑座，所述支撑座通过对拉螺杆连接固定，两个所述支撑座相对的一侧依次向外设有大槽孔和小槽孔，所述阳极外壳和阴极外壳远离主壳体的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种固态电池的原位测试装置，其特征在于：包括主壳体、观察窗、加热装置、绝缘腔体、阳极外壳和阴极外壳，所述主壳体的内部设有容置腔，所述容置腔顶部的主壳体上设有观察口，所述观察窗封盖于所述观察口并与所述主壳体密封连接，在所述观察窗正下方的容置腔内设有绝缘腔体，所述绝缘腔体上设有水平贯穿且能够放置待测固态电池的水平通孔，在所述观察窗正下方的绝缘腔体上设有与观察窗密封连接的顶开口，所述顶开口与水平通孔连通，在所述绝缘腔体外侧的容置腔内设有为所述绝缘腔体加热的加热装置，所述阳极外壳和阴极外壳分别从主壳体相对应的两侧伸入容置腔与主壳体连接并插入所述绝缘腔体的水平通孔内。/n
【技术特征摘要】
1.一种固态电池的原位测试装置，其特征在于：包括主壳体、观察窗、加热装置、绝缘腔体、阳极外壳和阴极外壳，所述主壳体的内部设有容置腔，所述容置腔顶部的主壳体上设有观察口，所述观察窗封盖于所述观察口并与所述主壳体密封连接，在所述观察窗正下方的容置腔内设有绝缘腔体，所述绝缘腔体上设有水平贯穿且能够放置待测固态电池的水平通孔，在所述观察窗正下方的绝缘腔体上设有与观察窗密封连接的顶开口，所述顶开口与水平通孔连通，在所述绝缘腔体外侧的容置腔内设有为所述绝缘腔体加热的加热装置，所述阳极外壳和阴极外壳分别从主壳体相对应的两侧伸入容置腔与主壳体连接并插入所述绝缘腔体的水平通孔内。
2.根据权利要求1所述的一种固态电池的原位测试装置，其特征在于：所述主壳体包括底座、隔热壳体和上封盖，所述底座上设置绝缘腔体和加热装置，在所述加热装置外侧的底座上设有固定包裹加热装置的隔热壳体，所述隔热壳体呈底部开口的中空结构，所述隔热壳体的顶端固定上封盖，在所述绝缘腔体的顶开口正上方的隔热壳体和上封盖上分别设有第一开口和第二开口，所述第一开口和第二开口连通形成所述观察口。
3.根据权利要求2所述的一种固态电池的原位测试装置，其特征在于：所述隔热壳体相对应的侧壁设有第一螺纹通孔和第二螺纹通孔，所述阳极外壳从隔热壳体的第一螺纹通孔伸入容置腔与隔热壳体连接并插入所述绝缘腔体的水平通孔的一端，所述阴极外壳从隔热壳体的第二螺纹通孔伸入容置腔与隔热壳体连接并插入所述绝缘腔体的水平通孔的另一端。
4.根据权利要求3所述的一种固态电池的原位测试装置，其特征在于：所述阳极外壳包括粗阳极段、中间阳极段和细阳极段，所述粗阳极段、中间阳极段和细阳极段依次连接形成台阶状圆柱形外壳，所述中间阳极段为外螺纹状且能够与第一螺纹通孔螺纹连接，所述粗阳极段设置于隔热壳体外侧，所述细阳极段穿过第一螺纹通孔伸入容置腔并插入所述绝缘腔体的水平通孔的一端，并使得所述中间阳极段与第一螺纹通孔螺纹连接；
所述阴极外壳包括粗阴极段、中间阴极段和细阴极段，所述粗阴极段、中间阴极段和细阴极段依次连接形成台阶状圆柱形外壳，所述中间阴极段为外螺纹状且能够与第二螺纹通孔螺纹连接，所述粗阴极段设置于...
【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
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