本发明专利技术公开了一种基于中子衍射的电池原位高温测试装置及测试方法，该装置可实现高温环境下的电池原位中子衍射测试，该装置包括：电池夹具、导电滑块、导电柱、测试密封腔、接线柱和灌封件，其中测试密封腔包括：样品筒、密封圈、套筒、紧固件和密封板；电池夹具用于固定待测电池，导电滑块、导电柱和接线柱用于实现测试过程中待测电池的充放电，灌封件用于接线柱和测试密封腔连接缝隙中进行密封。本发明专利技术公开的装置能够保证测试过程的气密性，并能保证入射到待测电池上的中子强度，同时能够实现电池的高温测试，该装置适用于不同厚度的待测电池，具有通用性，利用上述装置进行电池的原位测试，能够测量电池的瞬态真实晶体结构信息。能够测量电池的瞬态真实晶体结构信息。能够测量电池的瞬态真实晶体结构信息。
【技术实现步骤摘要】
一种基于中子衍射的原位电池测试装置及测试方法
[0001]本专利技术属于电池原位测试
，具体涉及一种基于中子衍射的高温原位电池测试装置及测试方法。
技术介绍
[0002]由于电池材料的水、氧敏感性等问题，电池电化学测试过程往往需要在密封的环境中进行，另外由于电池材料的烧结和成型等过程需要在高温环境中进行的需求，电池电化学测试过程需要高温环境，因此在诸多实际应用过程中，需满足上述的双重环境要求。
[0003]然而，目前基于中子衍射的电池测试装置很难同时满足上述环境要求。其主要原因在于：1)现有的中子衍射的高温环境是通过外置加热炉来提供，但加热炉本身不能提供密封的环境，因此需要设计具有较好气密性的样品环境；2)电池自身的封装材料能够实现极好的密封，但是封装材料本身并不能耐受200
°
以上的高温冲击，因此需要设计无封装的电池及配套的电池夹具；3)测试装置在兼顾高温和密封的同时还必须实现正、负极绝缘的设计，这又增加了测试装置的设计难度，因此，到目前为止，基于中子衍射的电池测试装置只能在室温的条件下进行，优先保证电池的密封和绝缘，在高温条件下由于不能进行充放电，只能通过测试研究电池在非原位状态下的材料特性，故这种方式在高温测试环境下很难测量到电池的瞬态真实晶体结构信息。
[0004]因此，亟需一种能够同时满足温度、气密性要求及中子强度的电池原位测试装置，该装置能够实现电池的原位电化学测试。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种能够同时提供高温气、密性环境及中子强度的基于中子衍射的原位电池测试装置及测试方法。
[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于中子衍射的电池原位高温测试装置，所述装置包括：
[0007]电池夹具，所述电池夹具由正极导电片和负极导电片组成，两电极导电片通过固定件连接；
[0008]导电滑块，所述导电滑块有两块，两块导电滑块均开有矩形通槽；
[0009]导电柱，所述导电柱有两组，每一组均包括一根活动导电柱和一根固定导电柱，所述两根活动导电柱上端分别插入两块导电滑块的矩形通槽，并与其可拆卸连接，下端与两电极导电片连接，活动导电柱与导电滑块的连接位置可调；所述两根固定导电柱下端分别与两块导电滑块连接；
[0010]测试组装密封腔，所述测试组装密封腔腔体顶部开有两个通孔，所述电池夹具、导电滑块和导电柱均置于测试密封腔腔体内。
[0011]接线柱，所述接线柱有两根，两根接线柱分别穿过测试组装密封腔的两个通孔，与固定导电柱的上端连接，接线柱与通孔之间的缝隙嵌入灌封件进行密封。
[0012]优选的，所述正极导电片和负极导电片为均片状结构，且两电极导电片面积相等。
[0013]优选的，所述正极导电片和负极导电片的材料为钛锆合金或金属钒；所述固定件为绝缘件。
[0014]优选的，所述正极导电片和负极导电片边缘均加厚，其余部分厚度均不超过1mm。
[0015]优选的，所述测试组装密封腔包括：
[0016]样品筒，所述样品筒为单开口筒体，开口向上，开口端外壁设有台阶状凸出边缘；
[0017]套筒，所述套筒为上下双开口的变径筒状结构，其上开口端对应较大口径段，下开口端对应较小口径段；套筒的下开口端外壁设有凸出边缘，凸出边缘外表面设置有螺纹，其下开口端的内、外口径与样品筒的内、外口径大小一致；套筒的下开口端与样品筒的开口端相对放置，两相对端面之间设置密封圈进行密封；
[0018]紧固件，所述紧固件为双开口套筒，紧固件与套筒螺纹连接，下开口端卡在样品筒的台阶凸出边缘；
[0019]密封板，所述密封板嵌入套筒上开口处，其下表面贴紧套筒变径处的台阶面，并与套筒内侧壁无缝焊接，密封板上开有两个通孔。
[0020]优选的，所述样品筒和套筒相对的开口端端面均设置为双倒角结构。
[0021]优选的，所述样品筒材料为钛锆合金或金属钒。
[0022]优选的，所述密封圈材料为无氧铜；所述接线柱表面涂覆防氧化涂层；所述灌封件的材料为耐高温绝缘材料。
[0023]优选的，所述装置在温度范围为25℃到650℃内使用，且在25℃温度条件下所述装置的气体泄漏率小于1
×
10-6
Pa
·
m3·
s-1
。
[0024]一种基于中子衍射的电池原位高温测试装置的测试方法，所述方法包括以下步骤：
[0025]a.将未封装的待测电池放置于正极导电片和负极导电片之间，并通过固定件连接正极导电片和负极导电片，使待测电池固定于两电极导电片之间；
[0026]b.将两根活动导电柱的下端分别与正极导电片和负极导电片连接，上端分别与导电滑块连接，将固定导电柱两端分别与接线柱和导电滑块连接；套筒、密封板、接线柱和灌封件在生产时已经连接为一体；
[0027]c.将电池夹具放置于样品筒内，将套筒下开口端的双倒角结构尖部与样品筒的开口端双倒角结构尖部对准，两尖部之间放置密封圈进行密封，之后将紧固件套在样品筒和套筒外，将样品筒和套筒锁紧，完成待测电池和测试装置的安装；
[0028]d.将安装好的测试装置放置于中子衍射平台上，并调整测试装置，使得待测电池与中子发射装置的中子射出口相对；
[0029]e.采用加热装置加热测试装置，使密封测试腔内的温度增加；
[0030]f.当温度达到待测电池测试温度时，启动中子发射装置产生中子射线，同时通过接线柱向待测电池施加连续的电信号，中子接收器接收中子信号；
[0031]g.对中子接收器接收接受到的中子信号进行分析，完成电池的测试。
[0032]本专利技术的有益效果是：本专利技术提出基于中子衍射的电池原位高温测试的概念，并公开了基于中子衍射的原位电池测试的装置及测试方法，本专利技术公开的装置能够保证样品电池测试过程中的气密环境，并能够保证测试过程中入射到待测电池上的中子强度，同时
可以满足电池的高温测试需求，而且该装置能够适用于不同厚度的待测电池，具有通用性；本专利技术公开的测试方法能够实现待测电池的原位高温测量，能够保证电池的瞬态真实晶体结构信息，具体如下：
[0033]1、本专利技术公开的装置设置了电极导电片，待测电池不用封装就可以直接装配在测试装置内部，实现待测电池在测试过程中进行充放电，从而避免了电池封装材料不耐高温的问题，实现电池的原位、高温测量；
[0034]2、本专利技术公开的装置采用了软金属密封圈和紧固件配合进行筒体密封，采用密封板和套筒激光焊接工艺，以及采用耐高温材料灌封件进行连接部件之间的密封，从而保证了测试装置的高温环境下的气密性；
[0035]3、本专利技术设置夹具电极导电片厚度小于1mm，保证了中子入射待测电池时的中子强度，进而实现待测电池高强度和高通量的中子衍射信号采集；
[0036]4、本专利技术设置有活动导电柱，其与导电滑块固定的位置可调，保证装置能够用于不同厚度尺寸的电池测量，具有通用性。
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于中子衍射的电池原位高温测试装置，其特征在于，所述装置包括：电池夹具(10)，所述电池夹具(10)由正极导电片(101)和负极导电片(102)组成，两电极导电片通过固定件(103)连接；导电滑块(20)，所述导电滑块(20)有两块，两块导电滑块(20)上均开有矩形通槽；导电柱(30)，所述导电柱(30)有两组，每一组均包括一根活动导电柱(301)和一根固定导电柱(302)，所述两根活动导电柱(301)上端分别插入两块导电滑块(20)的矩形通槽，并与导电滑块(20)可拆卸连接，下端分别与两电极导电片连接，活动导电柱(301)与导电滑块(20)的连接位置可调；所述两根固定导电柱(302)下端分别与两块导电滑块(20)连接；测试组装密封腔，所述测试组装密封腔腔体顶部开有两个通孔，所述电池夹具(10)、导电滑块(20)和导电柱(30)均置于测试密封腔腔体内。接线柱(90)，所述接线柱(90)有两根，两根接线柱(90)分别穿过测试组装密封腔的两个通孔，与两根固定导电柱(302)的上端连接，接线柱(90)与通孔之间的缝隙嵌入灌封件(100)进行密封。2.根据权利要求1所述的基于中子衍射的电池原位高温测试装置，其特征在于，所述正极导电片(101)和负极导电片(102)为均片状结构，且两电极导电片面积相等。3.根据权利要求2所述的基于中子衍射的电池原位高温测试装置，其特征在于，所述正极导电片(101)和负极导电片(102)的材料为钛锆合金或金属钒；所述固定件(103)为绝缘件。4.根据权利要求3所述的基于中子衍射的电池原位高温测试装置，其特征在于，所述正极导电片(101)和负极导电片(102)的边缘均加厚，其余部分厚度均不超过1mm。5.根据权利要求1所述的基于中子衍射的电池原位高温测试装置，其特征在于，所述测试组装密封腔包括：样品筒(40)，所述样品筒(40)为单开口筒体，开口向上，开口端外壁设有台阶状凸出边缘；套筒(60)，所述套筒(60)为上下双开口的变径筒状结构，其上开口端对应较大口径段，下开口端对应较小口径段；套筒(60)的下开口端外壁设有凸出边缘，凸出边缘外表面设置有螺纹，其下开口端的内、外口径与样品筒(40)的内、外口径大小一致；套筒(60)的下开口端与样品筒(40)的开口端相对放置，两相对端面之间设置密封圈(50)进行密封；紧固件(70)，所述紧固件(70)为双开口套筒，紧固件(70)与套筒(60)螺纹连接，下开口端卡在样品筒(40)的台阶凸出边缘；密封板(80)，所述密封板(8...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵宇，陈勇，闫军，高晨阳，闫红卫，崔艳华，刘效疆，崔益秀，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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