一种固态电池原位观测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种固态电池原位观测装置，包括向固态电池施压的压力控制装置、对固态电池进行电化学测试的电化学装置、监测固态电池所受压力的压力显示装置及观测固态电池状态的观测装置，压力控制装置包括底座；第一夹持件由螺杆驱动以使第一夹持件在底座上移动；第二夹持件在沿第一夹持件移动方向且远离第一夹持件的一侧通过压力传感器与底座连接；第一夹持件配合第二夹持件夹持固态电池，电化学测试装置分别连接固态电池的正极及负极，压力显示装置电性连接压力传感器，观测装置设在固态电池的上方。本发明专利技术操作便捷，普适性强，能够实现大部分固态电池体系在充放电过程中电极、电解质界面结构演化的在线追踪记录及可视化研究。质界面结构演化的在线追踪记录及可视化研究。质界面结构演化的在线追踪记录及可视化研究。

【技术实现步骤摘要】
一种固态电池原位观测装置


[0001]本专利技术涉及固体电池原位观测
，尤其涉及可定量控制并显示压力的固态电池原位观测装置。

技术介绍

[0002]相比于铅酸电池、镍氢电池等其他化学电源，锂离子电池凭借着其能量密度高、能量效率高、循环寿命长、无记忆效应等优点受到研究人员的广泛关注。金属锂负极因其具有高达3860mAh/g的理论比容量以及最低的电化学势(
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3.04V)，而被认为是高比能二次锂电池最有前景的阳极材料。而相比于传统的液体电解质，固体电解质具有不易泄露、不易燃烧等优势，表现出更好的安全性，被认为是电解质材料的发展方向。金属锂负极搭配固体电解质组装得到的固态金属锂电池，不仅可以发挥金属锂负极高能量密度的优势，而且兼具固体电解质的安全性，目前受到了学术界和产业界的广泛研究。
[0003]然而，不同于液体电解质与负极材料之间的液固接触，固体电解质与金属锂负极之间的接触为“固
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固”接触，一般需要在固体电解质与金属锂负极施加一定的压力才可以保证固态金属锂电池的正常工作。不同压力施加条件下固态金属锂电池往往会表现出不同的电化学行为，在电化学测试过程中固态电池内部的压力往往也会发生变化进而对电池运行造成影响。目前关于不同的压力条件对固态金属锂电池的运行的影响缺乏足够的认识和观测装置，因此，设计可用于光学显微镜、原子力显微镜等成像仪器或拉曼光谱、X射线光电子能谱等谱学仪器的原位压力控制和观测装置，能够清楚地对充放电过程中固态金属锂电池内部本征的微观界面反应机制以及相应的构效关系进行更加深入的探究与理解的需求更加迫切。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供可定量控制并显示压力的固态电池原位观测装置，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0005]本专利技术的技术方案为可定量控制并显示压力的固态电池原位观测装置，包括向所述固态电池施压的压力控制装置、对所述固态电池进行电化学测试的电化学装置、监测所述固态电池所受压力的压力显示装置及观测所述固态电池状态的观测装置，所述压力控制装置包括：底座；第一夹持件，所述第一夹持件由螺杆驱动以使所述第一夹持件在底座上移动；以及第二夹持件，所述第二夹持件在沿第一夹持件移动方向且远离第一夹持件的一侧通过压力传感器与底座连接；其中，所述第一夹持件配合第二夹持件夹持固态电池，所述电化学测试装置分别电性连接固态电池的正极及负极，所述压力显示装置电性连接压力传感器，所述观测装置设置在固态电池的上方。
[0006]进一步，所述底座包括：底板；分别设置在底板两端上的第一固定座和第二固定座；其中，所述第一固定座设置有螺纹孔，所述螺杆螺纹配合螺纹孔并驱动第一夹持件在第一固定座及第二固定座之间的底板上往复移动；所述第二夹持件通过压力传感器与第二固
定座连接并设置在第二固定座及第一夹持件之间的底板上。
[0007]进一步，所述底板上设置有绝缘层，所述第一夹持件和第二夹持件设置在绝缘层上方。
[0008]进一步，所述螺杆的一端通过绝缘件与第一夹持件转动连接。
[0009]进一步，所述第一固定座和第二固定座之间沿第一夹持件的移动方向设有导杆，所述第一夹持件上设有与导杆滑动配合的第一滑孔，所述第二夹持件上设有与导杆滑动配合的第二滑孔。
[0010]进一步，所述导杆的外周设有绝缘筒，所述第一滑孔及第二滑孔与绝缘筒滑动配合。
[0011]进一步，所述第一固定座在螺纹孔的两侧分别设有第一安装孔，所述第二固定座在对应第一滑孔的位置设有第二安装孔，所述导杆的两端分别设置在第一安装孔及第二安装孔内。
[0012]进一步，所述螺杆的另一端穿过螺纹孔并在底座外连接有转动盘。
[0013]进一步，所述电化学测试装置包括电化学工作站和蓝电测试仪。
[0014]进一步，所述观测装置包括原子力显微镜、光学显微镜及谱学仪器中的任一种或多种器件的组合；所述谱学仪器包括拉曼光谱仪和X射线光电子能谱仪。
[0015]本专利技术的有益效果为：
[0016]本专利技术提供的固态电池原位观测装置，通过压力控制装置上的第一夹持件和第二夹持件夹持固态电池并对固态电池施加不同的压力，分别与固态电池正负极连接的电化学测试装置能够对固态电池进行化学测试，并通过压力显示装置和观测装置对不同压力状态下的固态电池进行原位成像观测、原位谱学监测，解决现有技术中固态电池在原位观测过程中无法定量控制压力并显示压力的问题，且本专利技术操作便捷，普适性强，能够实现大部分固态电池体系在充放电过程中电极、电解质界面结构演化的在线追踪记录及可视化研究。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例的总体结构示意图。
[0018]图2是本专利技术实施例的压力控制装置的立体示意图。
[0019]图3是本专利技术实施例的压力控制装置的剖视图。
[0020]图4是本专利技术实施例的压力控制装置的分解图。
[0021]附图标记：100、压力控制装置；110、底座；111、底板；112、第一固定座；113、第一安装孔；114、螺纹孔；115、第二固定座；116、第二安装孔；120、螺杆；121、转动盘；122、绝缘件；130、第一夹持件；131、第一滑孔；140、第二夹持件；141、第二滑孔；150、导杆；151、绝缘筒；160、压力传感器；170、绝缘层；200、固态电池；300、电化学测试装置；400、压力显示装置；500、观测装置；510、原子力显微镜；520、光学显微镜；530、谱学仪器。
具体实施方式
[0022]以下将结合实施例和附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本专利技术的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0023]需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本专利技术中所使用的上、下、左、右、顶、底等描述仅仅是相对于附图中本专利技术各组成部分的相互位置关系来说的。
[0024]此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本
的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
[0025]应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。
[0026]参照图1和图2，在一些实施例中，根据本专利技术的可定量控制并显示压力的固态电池原位观测装置，包括向固态电池200施压的压力控制装置100、对固态电池200进行电化学测试的电化学装置、监测固态电池200所受压力的压力显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态电池原位观测装置，其特征在于，包括向所述固态电池(200)施压的压力控制装置(100)、对所述固态电池(200)进行电化学测试的电化学装置、监测所述固态电池(200)所受压力的压力显示装置(400)及观测所述固态电池(200)状态的观测装置(500)，所述压力控制装置(100)包括：底座(110)；第一夹持件(130)，所述第一夹持件(130)由螺杆(120)驱动以使所述第一夹持件(130)在底座(110)上移动；以及第二夹持件(140)，所述第二夹持件(140)在沿第一夹持件(130)移动方向且远离第一夹持件(130)的一侧通过压力传感器(160)与底座(110)连接；其中，所述第一夹持件(130)配合第二夹持件(140)夹持固态电池(200)，所述电化学测试装置(300)分别电性连接固态电池(200)的正极及负极，所述压力显示装置(400)电性连接压力传感器(160)，所述观测装置(500)设置在固态电池(200)的上方。2.根据权利要求1所述的固态电池原位观测装置，其特征在于，所述底座(110)包括：底板(111)；分别设置在底板(111)两端上的第一固定座(112)和第二固定座(115)；其中，所述第一固定座(112)设置有螺纹孔(114)，所述螺杆(120)螺纹配合螺纹孔(114)并驱动第一夹持件(130)在第一固定座(112)及第二固定座(115)之间的底板(111)上往复移动；所述第二夹持件(140)通过压力传感器(160)与第二固定座(115)连接并设置在第二固定座(115)及第一夹持件(130)之间的底板(111)上。3.根据权利要求2所述的固态电池原位观测装置，其特征在于，所述底板(111)上设置有绝缘层(170)，所述第一夹持件(130)和第二夹持...

【专利技术属性】
技术研发人员：文锐，张旭升，万静，万立骏，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：