CN210465316U - 一种原位xrd电池反应室 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种原位XRD电池反应室，包括导电的上盖和绝缘的下盖，下盖上穿设有导电体；上盖、下盖扣合，形成用于极片试验的极片腔室；所述上盖的上端开口处设有凸缘，极片腔室中设有内衬套，所述内衬套的上端面用于在装配时顶压正极片，使凸缘与正极片紧密配合；所述内衬套中设有弹性垫片，弹性垫片用于在装配时顶压负极片；所述弹性垫片与所述导电体导电接触。与现有技术相比，本实用新型结构简化，保证密封性的同时，不存在X射线信号干扰问题，而且对人体无毒害。
Description
技术领域
本实用新型属于领域电池原位XRD测试领域，具体涉及一种原位XRD电池反应室。
背景技术
在锂离子电池的充放电过程中，电极材料晶体结构的变化会受到测试条件(如温度、电流、电压等)的影响。对电极材料进行原位XRD(XRD即X射线衍射仪)测试，可实时监测电极材料的晶体结构变化、即时监控样品在不同条件下的变化情况，推断化学反应机理，并据此对电池材料进行改性，因此原位XRD测试被广泛应用于电极材料的研发中。
CN109632848A披露的一种适用于电化学原位XRD表征的光谱池，X射线窗口选用金属铍窗，因此，这种技术不仅需要上下法兰进行进行固定以对腔室进行密封，而且毒性大的金属铍给操作者造成潜在的危害
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种原位XRD电池反应室，用于解决现有技术采用金属铍窗会对操作者造成潜在危害的问题。
本实用新型的技术方案包括：
一种原位XRD电池反应室，包括导电的上盖和绝缘的下盖，下盖上穿设有导电体；上盖、下盖扣合，形成用于极片试验的极片腔室；所述上盖的上端开口处设有凸缘，极片腔室中设有内衬套，所述内衬套的上端面用于在装配时顶压正极片，使凸缘与正极片紧密配合；所述内衬套中设有弹性垫片，弹性垫片用于在装配时顶压负极片；所述弹性垫片与所述导电体导电接触。
为了降低对操作者的危害，可以不使用金属铍窗，直接以正极片为窗口；由于内衬套与正极片、凸缘配合实现了密封，因此可以不使用现有技术中的复杂的密封结构，同时，负极片承受弹簧垫片的弹性压紧力，受力方式与正极片不同，从而保证了隔膜不会被损坏，并且使整个正极片、隔膜、负极片之间受力均匀，有利于得到可靠的试验结果。
进一步的，所述上盖、下盖螺纹连接扣合。
进一步的，所述内衬套的外形为T形，包括大尺寸部分和小尺寸部分，大尺寸部分设置在小尺寸部分上部；上盖的内壁呈上大下小的阶梯形，在上盖与下装配时，所述大尺寸部分的下端面与上盖的阶梯面在同一平面内，并均与下盖的上端面相对。
进一步的，在所述相对处夹装有密封圈。
进一步的，所述弹性垫片包括上部的垫片和下部的弹簧。
进一步的，所述导电体为T形。T形的导电体有助于增加接触面积，保证导电接触效果。
进一步的，所述上盖中固定有接线柱。上盖中接线柱用于连接电源正极。
进一步的，所述上盖还具有一个夹持板。可直接插入到衍射仪的样品台上，无需再设计特制的固定座。
综上，与现有技术相比，本实用新型结构简化，无精密螺丝等小型配件，内部组件均可替换，二次使用时拆卸方便。简化加工工艺，减少了生产成本。适用性更广，可以在多种X射线衍射仪上工作。测试时装卸方便，可直接插入到衍射仪的样品台上，无需再设计特制的固定座。正极集流体同时作为X射线照射窗口，与内衬套相结合，保证密封性的同时，不存在X射线信号干扰问题，而且对人体无毒害。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构图；其中，1-上盖，2-接线柱，3-正极片，4-电池室，5-密封圈，6-隔膜，7-负极片，8-弹簧垫片，9-下盖，10-导电体，101-夹持片，102-凸缘。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本实用新型作进一步的详细说明。
本实用新型的原位XRD电池反应室的具体实施例。
本实用新型主要特点是不使用金属铍，而直接利用正极片实现极片腔室的密封紧固装配。从而降低操作的危险性，同时也简化了反应室结构。
如图1所示的原位XRD电池反应室，包括上盖1、下盖9，上盖1与下盖9之间通过螺纹连接扣合。上盖1由导电材料制成，一个接线柱2固定在上盖1上，接线柱2用于连接正极；为了避免上下盖短路，下盖9采用绝缘材料制成(例如聚酰胺材料等)。为了实现对试验体通电，下盖9上穿设有导电体10。
上盖1为中空结构，上盖1上端开口，用于使X射线射入。内侧设有电池室4，电池室4为一外形为T形的内衬套，由绝缘材料制成(例如聚氯乙烯材料)，包括大尺寸部分和小尺寸部分，大尺寸部分设置在小尺寸部分上部；上盖1的内壁呈上大下小的阶梯形，在上盖1与下盖9螺纹连接时，电池室4的大尺寸部分的下端面与上盖1的阶梯面在同一平面内，并均与下盖9的上端面相对，且在相对处夹装有密封圈5(采用聚酰胺树脂材料制成)，以实现连接处的密封。
上盖1、下盖9围成用于极片试验的极片腔室，极片腔室分为两部分，上部分用于放置正极片3、隔膜6、负极片7。下部分用于设置弹簧垫片8，弹簧垫片8由弹簧和垫片组成，垫片与负极片7接触，以顶压负极片7，保证极片腔室上部分的稳固。弹簧与垫片均导电，与下盖9中的导电体10形成导电接触。为了保证可靠的导电接触，导电体10为T形，其与弹簧接触的部分为大径部分，小径部分穿出下盖9下端，用于连接负极。上盖1上还设有一个夹持片101，夹持片可直接插入或者被夹持到衍射仪的样品台上。
其中，极片腔室中，上盖1上端开口处有凸缘102，凸缘102与电池室4之间挤压正极片3的边缘部分，正极片直径大于隔膜和负极片，隔膜、负极片的外缘与电池室内壁适配。这样能够使电池室4与正极片3紧固配合，从而利用正极片3本身实现了对极片腔室的密封。同时，负极片承受弹簧垫片的弹性压紧力，受力方式与正极片不同，从而保证了隔膜不会被损坏，并且使整个正极片、隔膜、负极片之间受力均匀，有利于得到可靠的试验结果。也就是说，正极集流体同时作为X射线照射窗口，与电池室相结合，保证密封性的同时，不存在X射线信号干扰问题，而且对人体无毒害。
其中，弹簧垫片8用于顶压上部的负极片，作为其他实施方式，也可以采用其他弹性垫片，例如将弹簧改弹片等元件。
其中，上盖与下盖为螺纹连接，螺纹连接装配较为方便，作为其他实施方式，也可以卡扣配合或者螺栓固定。
试验时，首先要完成电池极片的制备，利用现有技术将正极活性物质涂覆或沉积到制备的正极集流体(如铝箔，厚度<0.01mm)上，形成正极片3；同时将负极活性物质涂覆或沉积到制备的负极集流体(可以采用铜箔、锂片等)上，形成负极片4。然后在手套箱中完成XRD电池反应室的组装，即依次放置上盖1、正极片3、电池室4、隔膜6、负极片7、弹簧垫片8和下盖9，在正极片3、隔膜6和负极片4处加入电解液，并将下盖9与上盖1螺纹连接，通过电池室4将正极片3挤紧在电池室4与上盖1的凸缘之间实现密封，通过弹簧垫片8挤压负极片7使负极片7、隔膜6与正极片3紧密结合，装配完成后，将XRD电池反应室从手套箱中取出。放置一段时间后，将上盖1上的夹持板101插入X射线衍射仪样品台，然后接线柱2连接电源正极，导电体10连接电源负极，使正极片导通电源正极，负极片导通电源负极，启动X射线衍射仪与电化学工作站，设定完成参数，开始测试即可。
Claims (8)
1.一种原位XRD电池反应室，其特征在于，包括导电的上盖和绝缘的下盖，下盖上穿设有导电体；上盖、下盖扣合，形成用于极片试验的极片腔室；所述上盖的上端开口处设有凸缘，极片腔室中设有内衬套，所述内衬套的上端面用于在装配时顶压正极片，使凸缘与正极片紧密配合；所述内衬套中设有弹性垫片，弹性垫片用于在装配时顶压负极片；所述弹性垫片与所述导电体导电接触。
2.根据权利要求1所述的原位XRD电池反应室，其特征在于，所述上盖、下盖螺纹连接扣合。
3.根据权利要求2所述的原位XRD电池反应室，其特征在于，所述内衬套的外形为T形，包括大尺寸部分和小尺寸部分，大尺寸部分设置在小尺寸部分上部；上盖的内壁呈上大下小的阶梯形，在上盖与下盖装配时，所述大尺寸部分的下端面与上盖的阶梯面在同一平面内，并均与下盖的上端面相对。
4.根据权利要求3所述的原位XRD电池反应室，其特征在于，在所述相对处夹装有密封圈。
5.根据权利要求1-4任一项所述的原位XRD电池反应室，其特征在于，所述弹性垫片包括上部的垫片和下部的弹簧。
6.根据权利要求1-4任一项所述的原位XRD电池反应室，其特征在于，所述导电体为T形。
7.根据权利要求1-4任一项所述的原位XRD电池反应室，其特征在于，所述上盖中固定有接线柱。
8.根据权利要求1-4任一项所述的原位XRD电池反应室，其特征在于，所述上盖还具有一个夹持板。
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