CN2796124Y - 一种锂离子电池的实验电池 - Google Patents
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Abstract
一种锂离子电池的实验电池，主要是底座上有负极，其内有柔性导电柱，上盖上有正极，其顶端有窗口，上盖内窗口处有经与上盖连接的衬套压紧密封的透明片，而底座经与其连接的绝缘套与衬套连接。该电池结构简单，密封性能好。装配、清洗方便，可重复操作性强，实验价值高，实验说服力强。利用该电池可方便地得到各种电极——电解液体系中任意充放电状态下电极材料表面SEI膜的拉曼光谱和体系电化学参数，并能从窗口极为方便的实现任意充放电状态的现场拉曼光谱测量，从而可与各种电化学平台联用实现任意充放电状态的具体电化学参数，电池充放电循环性能，电池容量等参数的现场测量，以便寻找电极材料和电解质的最佳搭配，为高性能锂离子电池的研发提供依据。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种离子电池的实验电池，特别是一种锂离子电池的实验电池。它适用于现场拉曼光谱测量，以便寻找电极材料和电解质的最佳搭配，为一下代高性能锂离子电池的研发提供依据。
背景技术
锂离子电池具有可循环利用能源的电化学容量及可逆循环性能的特点。目前锂离子电池正向车用、军用、宇航等领域发展，随着社会的进步，对锂离子电池的这种可循环利用能源的电化学容量及可逆循环性能的要求越来越高，为了研究出具有更高电化学容量，更佳可逆循环性能的锂离子电池，曾采用了一种锂离子电池摸拟电池。该摸拟电池由可作为负极的底座及带有正极的上盖组成。底座内依次装有负极金属锂片、正负极隔膜、正极材料、滴在它的之上的电解液以及聚四氟乙烯衬套，而导电柱套装在聚四氟乙烯衬套内，上盖经与其螺纹连接的聚四氟乙烯衬套与底座螺纹连接。利用这种模拟电池进行现场拉曼光谱测量时，需在装好一定的电极——电解液体系电池后，对其进行充放电模式和充放电状态的设置，而后，在不同的充放电电位下将电池卸开，取出对电极——锂片后，用真空脂密封，再将对电极—锂片拿到空气气氛下进行固体电解质膜(Solid Elec-trolyte Inerface Film，简称SEI膜)的光谱测量。由于SEI膜和电解液以及电池中的对电极——锂片在空气中的极其不稳定性，因此，一系列操作需在Ar气保护的手套箱中进行，以避免空气和水分的干扰。该模拟电池虽然能为锂离子电池性能的改进提供依据，但是它操作麻烦，并且只能测量现场电化学参数，无法直接进行SEI膜的现场测量，只能通过间接的方法实现SEI膜的现场测量。故难以实现SEI膜的精确现场测量及提供可信的有价值的数据，很难对锂离子电池性能的改进提供可靠的借鉴。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种锂离子电池的实验电池，它能够克服已有技术的不足，可有效地实现SEI膜的精确现场测量，提供可信的有价值的数据，以寻找电极材料和电解质的最佳搭配，为锂离子电池性能的改进提供可靠的借鉴。并且密封性能好。
研究发现，在锂离子电池的电极—电解液界面形成的固体电解质膜(Solid ElectrolyteInterface Film，简称SEI)是造成电池不可逆容量损失的主要源泉，对电池的充放电效率、低温性能、自放电率、能量密度、功率密度、循环性和安全性等性能具有非常重要的影响，而拉曼光谱是研究SEI膜的一种非常有效手段，它能够提供SEI膜的结构，表明吸附物种和吸附状态的信息，可为改善锂离子电池的性能提供依据，故在锂离子电池中各个充放电阶段的现场SEI膜拉曼光谱的测量具有特别的意义。为此而设计了可用于现场拉曼光谱测量的锂离子电池的实验电池。
其解决方案是：底座上连接有负极，其内装有柔性导电柱，而上盖上连接有正极，并在上盖顶端设置有窗口，于上盖内的窗口处有透明片，并由衬套将透明片与上盖压紧密封连接，而衬套与绝缘套可拆卸连接，绝缘套又与底座可拆卸密封连接。
由于本实用新型采用上述的技术方案，它密封性能好，可以在手套箱中装出与实际锂离子电池非常接近甚至完全相同的系统，并且因为隔绝了空气中的水和氧气，从而可避免同体系内各组分强烈的化学反应对体系组分、结构的巨大影响，可信度高。利用这种实验电池可以方便地得到各种电极—电解液体系中任意充放电状态下，电极材料表面SEI膜的拉曼光谱和体系电化学参数。并且，这种实验电池结构简单，装配清洗方便，可重复操作性强，实验价值高，实验说服力强。同时，这种实验电池与已有技术相比，它可以直接从电池顶端的窗口极为方便的实现任意充放电状态的现场拉曼光谱测量，从而可以与各种电化学平台联用，实现任意充放电状态的具体电化学参数，电池充放电循环性能，电池容量等参数的现场测量。这将为实现纳米电极材料不同充放电状态下的现场和非现场光谱及相关微结构研究，对所有研究结果进行综合分析，寻找电极材料和电解质的最佳搭配，为下一代高性能锂离子电池的研发提供依据。
附图说明
附图为一种锂离子电池的实验电池的主视半剖视图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本实用新型的具体实施方式。
附图中，底座1上连接有负极13，导电柱5通过弹簧3与底座1性连接。而底座1经密封垫2与聚四氟乙烯绝缘套4螺纹密封连接，聚四氟乙烯绝缘套4与衬套6螺纹连接，衬套6与上盖9螺纹连接并通过密封垫8、10将上盖窗口11处的石英玻璃透明片7与上盖9密封压紧连接。上盖9上连接有正极12。
进行现场拉曼光谱测量时，将本实验电池置于共聚焦显微拉曼光谱仪的光学镜头下，并将充放电仪与该电池的正、负极相连接。由充放电仪精确控制实验电池的充放电状态和各种电化学参数，通过与共聚焦显微拉曼光谱仪的联用，实观电池中任意状态下电极村料表面SEI膜的测量和表征，得到SEI膜的生成状态组分、结构的测量。从而可实观纳米电极材料不同充放电状态下的现场和非现场光谱及相关微结构研究，并对所有研究结果进行综合分析，寻找电极材料和电解质的最佳搭配，为下一代高性能锂离子电池的研发提供依据。
Claims (1)
1、一种锂离子电池的实验电池，包括底座及上盖，其特征在于底座(1)上连接有负极(13)，底座(1)内装有柔性导电柱(5)，而连接有正极(12)的上盖(9)的顶端设置有窗口(11)，于上盖(9)内的窗口(11)处有透明片(7)，并由衬套(6)将透明片(7)与上盖(9)压紧密封连接，衬套(6)与绝缘套(4)可拆卸连接，绝缘套(4)又与底座(1)可拆卸连接。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN109324110A (zh) * | 2017-08-01 | 2019-02-12 | 中国科学院物理研究所 | 用于x射线实验的原位电化学装置和实验方法 |
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2005
- 2005-04-22 CN CNU2005200305241U patent/CN2796124Y/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN116147823B (zh) * | 2022-12-21 | 2024-03-22 | 松诺盟科技有限公司 | 一种平膜型薄膜芯体及平膜型纳米薄膜压力变送器 |
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