CN220104910U - 一种广角度原位xrd电池检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种广角度原位XRD电池检测装置，涉及原位表征仪器领域，包括阳极盖板、阳极主体、阴极底板、光学窗口、凸台和装样区域；阳极盖板、阳极主体和阴极底板从上至下依次设置，阳极盖板接触阳极主体，阳极主体与阴极底板之间绝缘；阳极主体上设有上下贯穿的安装孔，阳极盖板上设有连通安装孔的通光孔；光学窗口设置在阳极盖板上并封闭住通光孔，光学窗口为凸出于阳极盖板上方的半球体结构；凸台设置在安装孔内，凸台的顶部与阳极盖板之间形成装样区域，凸台的底部接触阴极底板。本实用新型的优点在于：该装置可实现更大范围X射线入射角度的原位XRD测试。
Description
技术领域
本实用新型涉及原位表征仪器领域，尤其涉及一种广角度原位XRD电池检测装置。
背景技术
X射线衍射技术(XRD)作为材料科学领域中研究材料组成及其结构的重要表征手段之一，能够对材料的晶体构型及不同结构的相对含量进行有效分析，在催化、电池储能等材料领域广泛运用。由于电池在充放电的过程中正极与负极之间伴随着离子的嵌入、脱出，材料的晶体结构在发生实时改变，为了更好地分析研究电极材料的晶体构型，充分认识材料在充放电过程中发生的化学反应，使用原位XRD技术是较为有效的方法，原位XRD技术针对同一材料的某一位置，并可外加温度、压力等，开展原位表征，得到一系列原位信息，实时监测电极材料在充放电过程中其产物的物相结构变化信息。
基于X射线衍射技术的原理及实验的实际需求，目前已研发设计出一些与之相对应的原位反应装置，例如公告号为CN217385281U的专利文献公开了一种电池原位XRD检测装置，包括：底座、电化学反应部和弹性组件，底座具有安装腔，安装腔的开口侧设置有盖板组件，电化学反应部设置于安装腔内，电化学反应部与底座之间围设成检测空间，弹性组件设置于检测空间内，所述弹性组件包括推板，推板与盖板组件之间围设成用于放置待检测电芯的容纳空间，盖板组件开设有用于对电池进行原位XRD检测的检测部。
然而，随着锂电池等二次电池的飞速发展，各类电极材料层出不穷，其物相结构也变得更加多样化，如各类插层材料，其典型的衍射峰往往存在于10°以下，现有的原位XRD装置仅能实现较小范围X射线入射角度的原位XRD测试，无法实现低角度或高角度的原位XRD测试，这对于研究体系更加复杂和多样化的二次电池体系存在着较大问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于如何实现更大范围X射线入射角度的原位XRD测试。
本实用新型是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种广角度原位XRD电池检测装置，包括阳极盖板、阳极主体、阴极底板、光学窗口、凸台和装样区域；所述阳极盖板、阳极主体和阴极底板从上至下依次设置，所述阳极盖板接触阳极主体，所述阳极主体与所述阴极底板之间绝缘；所述阳极主体上设有上下贯穿的安装孔，所述阳极盖板上设有连通所述安装孔的通光孔；所述光学窗口设置在所述阳极盖板上并封闭住所述通光孔，所述光学窗口为凸出于所述阳极盖板上方的半球体结构；所述凸台设置在所述安装孔内，所述凸台的顶部与所述阳极盖板之间形成装样区域，所述凸台的底部接触所述阴极底板。该装置通过凸台将装样区域的电池材料压在阳极盖板上，配合光学窗口的半球体结构设计，可实现更大范围X射线入射角度的原位XRD测试。
优选地，所述广角度原位XRD电池检测装置还包括阳极转接组件和阴极转接组件，所述阳极主体的一侧设有阳极转接组件，所述阴极底板的一侧设有阴极转接组件。
优选地，所述凸台与所述阳极主体之间设有第一密封圈。
优选地，所述阳极主体与所述阴极底板之间设有第二密封圈。
优选地，所述光学窗口采用高分子材质、碳材质或金属铍材质。
优选地，所述通光孔为圆孔且孔径大于等于20mm。
本实用新型的优点在于：
1、该装置通过凸台将装样区域的电池材料压在阳极盖板上，配合光学窗口的半球体结构设计，可实现更大范围X射线入射角度的原位XRD测试。
2、体积小，方便操作，能与各类商用X射线衍射仪进行适配。
3、设置阳极转接组件和阴极转接组件，方便连接外部电源。
附图说明
图1为本实用新型实施例广角度原位XRD电池检测装置的轴测示意图。
图2为本实用新型实施例广角度原位XRD电池检测装置除去光学窗口的剖面示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
如图1、图2所示，本实用新型实施例公开一种广角度原位XRD电池检测装置，包括阳极盖板1、阳极主体2、阴极底板3、阳极转接组件4、阴极转接组件5、光学窗口6、凸台7、装样区域8、第一密封圈9、第二密封圈10。
阳极盖板1、阳极主体2和阴极底板3从上至下依次设置，阳极盖板1接触阳极主体2，阳极主体2与阴极底板3之间进行绝缘处理；阳极主体2的一侧设有阳极转接组件4，阴极底板3的一侧设有阴极转接组件5，通过阳极转接组件4和阴极转接组件5外接电源保证电池的正常运行；阳极主体2上设有上下贯穿的安装孔，阳极盖板1上设有连通所述安装孔的通光孔；光学窗口6设置在阳极盖板1上并封闭住所述通光孔，光学窗口6为凸出于阳极盖板1上方的半球体结构；凸台7设置在所述安装孔内，凸台7的顶部与阳极盖板1之间形成装样区域8，凸台7的底部接触阴极底板3；凸台7与阳极主体2之间设有第一密封圈9，阳极主体2与阴极底板3之间设有第二密封圈10。
光学窗口6可选择对X射线透过率较高的各类材质，如高分子材质、碳材质或金属铍材质等，这些材质一方面能够有效增加X射线的透过率，另一方面能够为装样区域8提供气氛保护环境，满足原位XRD测试的要求；阳极盖板1、阳极主体2、阴极底板3、凸台7、第一密封圈9和第二密封圈10均采用耐酸碱、耐有机液体腐蚀材质，其中阳极盖板1、阳极主体2、阴极底板3和凸台7采用导电的金属材质如316L不锈钢等；第一密封圈9和第二密封圈10采用绝缘材质如工程塑料。
该广角度原位XRD电池检测装置的整体尺寸小于等于φ60*40mm，通光孔为圆孔且孔径大于等于20mm，可以匹配各种品牌型号的X射线衍射仪开展原位XRD测试，实现在电池充放电时在线采集X射线衍射谱数据，实时观测电极材料的物相结构变化。
该广角度原位XRD电池检测装置的使用流程为：首先将阳极盖板1取下，轻微用力往下按凸台7，以保证凸台7的底部与阴极底板3充分接触；然后将阴极材料、隔膜、电解液和阳极材料依次装填入装样区域8；再将阳极盖板1固定连接在阳极主体2上，此时电池材料被压紧在凸台7与阳极盖板1之间，阳极材料接触阳极盖板1；装样后安装光学窗口6，将该广角度原位XRD电池检测装置固定到XRD衍射仪样品支架上，将阳极转接组件4和阴极转接组件5接通电源线即可进行测试；该装置通过凸台7将装样区域8的电池材料压在阳极盖板1上，配合光学窗口6的半球体结构设计，可实现X射线衍射测试过程中入射角度从0°到180°的探测范围。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种广角度原位XRD电池检测装置，其特征在于：包括阳极盖板、阳极主体、阴极底板、光学窗口、凸台和装样区域；所述阳极盖板、阳极主体和阴极底板从上至下依次设置，所述阳极盖板接触阳极主体，所述阳极主体与所述阴极底板之间绝缘；所述阳极主体上设有上下贯穿的安装孔，所述阳极盖板上设有连通所述安装孔的通光孔；所述光学窗口设置在所述阳极盖板上并封闭住所述通光孔，所述光学窗口为凸出于所述阳极盖板上方的半球体结构；所述凸台设置在所述安装孔内，所述凸台的顶部与所述阳极盖板之间形成装样区域，所述凸台的底部接触所述阴极底板。
2.如权利要求1所述的广角度原位XRD电池检测装置，其特征在于：所述广角度原位XRD电池检测装置还包括阳极转接组件和阴极转接组件，所述阳极主体的一侧设有阳极转接组件，所述阴极底板的一侧设有阴极转接组件。
3.如权利要求1所述的广角度原位XRD电池检测装置，其特征在于：所述凸台与所述阳极主体之间设有第一密封圈。
4.如权利要求1所述的广角度原位XRD电池检测装置，其特征在于：所述阳极主体与所述阴极底板之间设有第二密封圈。
5.如权利要求1所述的广角度原位XRD电池检测装置，其特征在于：所述光学窗口采用高分子材质、碳材质或金属铍材质。
6.如权利要求1所述的广角度原位XRD电池检测装置，其特征在于：所述通光孔为圆孔且孔径大于等于20mm。
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