CN117747994A - 一种工况扫描电镜电池装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种工况扫描电镜电池装置，包括芯片和电池，所述电池的外壳上开设有安装窗口，所述芯片密封配合于电池的安装窗口内，使得芯片和电池的外壳共同构成一密闭的腔室；所述芯片开设有观察窗口。从而实现了对电池进行实时动态的观测。
Description
技术领域
本发明涉及工况扫描电化学领域，具体涉及一种工况扫描电镜电池装置。
背景技术
目前在电池的开发和应用过程中，电池内部微观结构的观测还多数通过传统的非原位方式实现，需要等充放电过程结束后，再将电池放入测试设备进行检测，无法在反应过程中进行实时动态的观测，会错失很多重要的信息。实时观察和分析电池在充放电过程中内部形貌结构、元素成分与电化学性能的变化与关系，来有效研究其在工况条件下的充放电过程，是亟待解决的重要难题之一。
发明内容
为此，本发明提供一种工况扫描电镜电池装置，实现对电池进行实时动态的观测。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种工况扫描电镜电池装置，包括芯片和电池，所述电池的外壳上开设有安装窗口，所述芯片密封配合于电池的安装窗口内，使得芯片和电池的外壳共同构成一密闭的腔室；所述芯片开设有观察窗口。
进一步的，所述电池还具有位于外壳内的集流体，所述集流体上开设有对应安装窗口的通孔，所述芯片的观察窗口与集流体上的通孔相对应。
进一步的，所述芯片包括从上到下依次层叠设置的硅基片、底部绝缘层和电极层；所述硅基片上开设有所述观察窗口，所述电极层与集流体形成电接触。
进一步的，所述芯片还包括顶部绝缘层，所述顶部绝缘层贴合在硅基片的上表面，所述观察窗口开设在顶部绝缘层和硅基片上。
进一步的，所述芯片通过粘结剂密封粘接于安装窗口内。
进一步的，所述电池为扣式电池，所述扣式电池的外壳由正极壳和负极壳相盖合而成，所述安装窗口开设在正极壳或负极壳上。
通过本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：
工况扫描电镜电池装置实现了对电池进行实时动态的观测，实现了毫米到微米、纳米尺度的连续动态观测，对于研究液体电化学工况条件下微观领域的电化学反应过程及传质，物相变化具有重要的推动作用。
附图说明
图1所示为实施例一中芯片的部分结构分解示意图；其中隐藏了顶部绝缘层；
图2所示为实施例一中芯片的部分结构侧视图；其中隐藏了顶部绝缘层；
图3所示为实施例一中芯片的部分结构俯视图；其中隐藏了顶部绝缘层；
图4所示为实施例一中工况扫描电镜电池装置的俯视图；
图5所示为实施例一中工况扫描电镜电池装置的结构分解示意图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例一
参照图1至图5所示，本实施例提供一种工况扫描电镜电池装置，包括芯片4和电池，具体的，电池为扣式电池，也称纽扣电池，扣式电池采用现有的结构，如包括负极壳11、弹片10、垫片9、负极8、隔膜7、正极6和正极壳5等。所述扣式电池的正极壳5上开设有安装窗口，且所述扣式电池的集流体(本实施例中为正极6的集流体)上开设有对应安装窗口的通孔，所述芯片4密封配合于扣式电池的安装窗口内，使得芯片4、正极壳5和负极壳11共同构成一密闭的腔室；所述芯片4开设有对应集流体(本实施例中为正极6的集流体)的通孔的观察窗口。
采用本装置，可将其转移至扫描电镜中，电子束穿过观察窗口12和正极6的集流体的通孔，可以直观的对扣式电池进行实时动态的观测，实现了毫米到微米、纳米尺度的连续动态观测，对于研究液体电化学工况条件下微观领域的电化学反应过程及传质，物相变化具有重要的推动作用。
具体的，本实施例中，所述芯片4为配合透射电镜用的原位芯片。所述芯片4包括从上到下依次层叠设置的硅基片1、底部绝缘层2和电极层3；所述硅基片1上开设有对应正极6的集流体的通孔的观察窗口12，所述电极层3与正极6的集流体形成电接触。
具体的，本实施例中，底部绝缘层2可以是氮化硅层或者氧化硅层，电极层3的材质可以是铂、钼、钨、金或钛等。底部绝缘层2的厚度为20-300纳米，硅基片1的厚度为50-500微米。
具体的，本实施例中，所述观察窗口12的面积不超过五微米乘五十微米的矩形区域，且位于芯片4中心区域。电极层3铺满除观察窗口12外的外围区域。
具体的，本实施例中，所述芯片4通过粘结剂密封粘接于安装窗口内，采用粘结剂粘接的方式，能够实现密封且牢固的装配。
实施例二
本实施例提供的一种工况扫描电镜电池装置，与实施例一的结构大致相同，不同之处在于：本实施例中，是在扣式电池的负极壳11上开设安装窗口，以及在负极8的集流体上开设通孔，芯片4密封配合于负极壳11上的安装窗口内，使得芯片4、正极壳5和负极壳11共同构成一密闭的腔室；芯片4的观察窗口12对应负极8的集流体上的通孔。
同时，芯片4还包括顶部绝缘层(未示出)，所述顶部绝缘层贴合在硅基片1的上表面，所述观察窗口开设在顶部绝缘层和硅基片1上。
实施例三
本实施例提供的一种工况扫描电镜电池装置，与实施例一的结构大致相同，不同之处在于：本实施例中，电池为软包电池，电池内不具有集流体的结构。安装窗口开设在软包电池的外壳上，所述芯片4密封配合于软包电池的安装窗口内，使得芯片4和电池的外壳共同构成一密闭的腔室；所述芯片开设有观察窗口。这样，能够对软包电池的内部进行实时动态的观测。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种工况扫描电镜电池装置，包括芯片和电池，其特征在于：所述电池的外壳上开设有安装窗口，所述芯片密封配合于电池的安装窗口内，使得芯片和电池的外壳共同构成一密闭的腔室；所述芯片开设有观察窗口。
2.根据权利要求1所述的工况扫描电镜电池装置，其特征在于：所述电池还具有位于外壳内的集流体，所述集流体上开设有对应安装窗口的通孔，所述芯片的观察窗口与集流体上的通孔相对应。
3.根据权利要求2所述的工况扫描电镜电池装置，其特征在于：所述芯片包括从上到下依次层叠设置的硅基片、底部绝缘层和电极层；所述硅基片上开设有所述观察窗口，所述电极层与集流体形成电接触。
4.根据权利要求3所述的工况扫描电镜电池装置，其特征在于：所述芯片还包括顶部绝缘层，所述顶部绝缘层贴合在硅基片的上表面，所述观察窗口开设在顶部绝缘层和硅基片上。
5.根据权利要求1所述的工况扫描电镜电池装置，其特征在于：所述芯片通过粘结剂密封粘接于安装窗口内。
6.根据权利要求1或2所述的工况扫描电镜电池装置，其特征在于：所述电池为扣式电池，所述扣式电池的外壳由正极壳和负极壳相盖合而成，所述安装窗口开设在正极壳或负极壳上。
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