用于二次电池的原位红外光谱和在线微分质谱联用装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种二次电池测试装置，具体涉及一种用于二次电池的原位红外光谱和在线微分质谱联用装置，该装置用于二次电池的测试，包括原位电化学红外光谱组件和在线微分质谱进气接口组件；所述的原位电化学红外光谱组件包括光学透镜、固定底座、壳体、微分头、对电极控制压板、工作电极接线柱和对电极接线柱；所述的在线微分质谱进气接口组件安装于壳体上，包括一对分别螺接于壳体侧边的气路接头，分别作为载气进气口和载气出气口。与现有技术相比，本实用新型专利技术解决现有技术中缺少用于二次电池的原位红外光谱和微分质谱联用装置而难以对二次电池的电极界面进行深入研究的问题，实现了对二次电池充放电过程中工作电极处的红外

【技术实现步骤摘要】
用于二次电池的原位红外光谱和在线微分质谱联用装置


[0001]本技术涉及一种二次电池测试装置，具体涉及一种用于二次电池的原位红外光谱和在线微分质谱联用装置。

技术介绍

[0002]电化学界面是能量转换和存储技术的核心场所，其典型例子包括锂离子电池、钠离子电池、金属空气电池等二次电池。然而，由于二次电池性能不足和成本相对较高，这些电化学器件目前在大容量能量转换和存储应用中遇到了重大挑战。为了解决这些棘手的问题需要在原位条件下深入探究电化学界面。
[0003]电化学界面处的电化学反应通常非常复杂，可能涉及多种反应物/中间体/产物，这些反应物/中间体/产物又有可能是气体、液体和固体的形式。原位电化学红外光谱(ATR
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FTIR)可以检测电化学反应过程中电极界面处吸附态物质、可溶性物质；在线微分电化学质谱(DEMS)可以检测电化学反应过程中电极界面处产生的可挥发性物质。为了剖析电化学反应，可以使用多种表征技术来获得不同种类型的信息，同时获得电极界面上吸附态物种和可挥发性物种信息将更有利于界面上反应机制的剖析。
[0004]目前，解决方案通常是原位电化学红外和在线微分质谱的简单拼凑，以期望获得较为全面的反应机理。然而，非水体系二次电池在引入红外光后如何保证电池气密性、死体积小和防止电解液进入质谱真空腔室等难题对原位红外光谱和微分质谱联用装置的结构提出了更高的要求，导致目前仍未有用于二次电池的原位红外光谱和在线微分质谱的联用装置及相关研究。因此，开发原位红外光谱和在线微分质谱的联用装置具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本技术的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种用于二次电池的原位红外光谱和在线微分质谱联用装置，以解决现有技术中缺少用于二次电池的原位红外光谱和微分质谱联用装置而难以对二次电池的电极界面进行深入研究的问题，实现了对二次电池充放电过程中工作电极处的红外
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质谱测试。
[0006]本技术的目的通过以下技术方案实现：
[0007]一种用于二次电池的原位红外光谱和在线微分质谱联用装置，该装置用于二次电池的测试，包括原位电化学红外光谱组件和在线微分质谱进气接口组件；
[0008]所述的原位电化学红外光谱组件包括光学透镜、固定底座、壳体、微分头、对电极控制压板、工作电极接线柱和对电极接线柱；
[0009]所述的光学透镜通过固定底座固定于壳体底部，所述的二次电池装载于壳体内的空腔中；所述的二次电池由工作电极、隔膜和对电极组成，其中，工作电极贴合于光学透镜表面，隔膜分隔工作电极和对电极；
[0010]所述的微分头由壳体顶部插入至空腔内，微分头底部连接对电极控制压板，所述的对电极控制压板压合于对电极上；
[0011]对电极控制压板与光学透镜之间形成装载有二次电池的红外测试池；
[0012]所述的工作电极接线柱设置于壳体上，且工作电极接线柱与工作电极电气连接；所述的对电极接线柱套设于微分头外，且对电极接线柱与对电极电气连接；
[0013]所述的在线微分质谱进气接口组件安装于壳体上，包括一对分别螺接于壳体侧边的气路接头，分别作为载气进气口和载气出气口，所述的载气进气口连接气源，所述的载气出气口连接质谱仪；所述的气路接头通过设置于壳体内部的气路与红外测试池相连通。
[0014]优选地，所述的光学透镜与工作电极之间设置有一层金属薄膜。
[0015]优选地，所述的壳体内设有与对电极控制压板相匹配的滑槽，所述的对电极控制压板沿滑槽进行垂向运动。
[0016]优选地，所述的微分头与对电极控制压板之间采用球头连接。
[0017]优选地，所述的对电极控制压板与壳体内侧壁之间设置有第五密封件；通过下压对电极控制压板挤压第五密封件使红外测试池与空腔其余部分之间实现密封。
[0018]优选地，所述的气路接头包括设置有外螺纹的接头，所述的接头于外侧壁嵌入设置有用于密封接头与壳体的第三密封件。
[0019]优选地，所述的接头于底部侧面开孔且底面封闭，所述的壳体上与接头相匹配的螺纹孔底部设置第二密封件；当接头拧入螺纹孔并挤压第二密封件时，第二密封件对接头与气路之间进行密封，当接头拧入螺纹孔并脱离第二密封件时，接头与气路之间连通。
[0020]优选地，所述的接头顶部设有内螺纹，用于螺纹连接倒锥压塞，接头与倒锥压塞之间压合设置倒锥压环。
[0021]优选地，所述的光学透镜为红外晶体。
[0022]优选地，所述的光学透镜与壳体之间通过第四密封件进行密封。
[0023]本技术的工作原理为：
[0024]该原位电化学红外和在线微分质谱联用装置通过衰减全反射产生的衰逝波来测量二次电池充放电过程中工作电极材料处吸附态物质、可溶性物质；同时向红外测试池中通入惰性气体将二次电池充放电时产生的气体带至微分质谱仪进行测试，可以同时得到充放电过程中工作电极材料处产生的气相物种信息。
[0025]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0026]该原位电化学红外和在线微分质谱联用装置的结构具有如下多个优点：
[0027](1)可以实现原位电化学红外和在线微分质谱两种技术在二次电池领域里联用，进而可以对二次电池的电极界面反应进行伸入研究，为二次电池的进一步发展打下基础。
[0028](2)微分头和对电极压板之间采用球头连接，避免了对电极控制压板在调整时产生的剪切力对材料的影响，又保证了在任意区域内红外晶体、工作电极材料、隔膜、电极材料和对电极控制压板两两之间均可保持紧密接触。
[0029](3)密封性好，气路接头与池子之间操作简单有效，可以方便切换通气和密闭状态。
[0030](4)死体积小，仅为100微升，降低了质谱信号的延时时间，提高测试准确性。
附图说明
[0031]图1为该联用装置的结构示意图；
[0032]图2为该联用装置的结构剖面示意图；
[0033]图3为该联用装置中红外测试池部分的局部放大结构剖面示意图；
[0034]图中：1
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光学透镜；2
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固定底座；3
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壳体；4
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工作电极接线柱；5
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载气进气口；6
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载气出气口；7
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上盖；8
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微分头；9
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对电极接线柱；10
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对电极控制压板；11
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二次电池；301
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第一密封件；601
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第二密封件；602
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接头；603
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第三密封件；604
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倒锥压环；605
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倒锥压塞；101
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金属薄膜；102
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第四密封件；103
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第五密封件；104
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于二次电池的原位红外光谱和在线微分质谱联用装置，其特征在于，该装置用于二次电池(11)的测试，包括原位电化学红外光谱组件和在线微分质谱进气接口组件；所述的原位电化学红外光谱组件包括光学透镜(1)、固定底座(2)、壳体(3)、微分头(8)、对电极控制压板(10)、工作电极接线柱(4)和对电极接线柱(9)；所述的光学透镜(1)通过固定底座(2)固定于壳体(3)底部，所述的二次电池(11)装载于壳体(3)内的空腔中；所述的二次电池(11)由工作电极(106)、隔膜(105)和对电极(104)组成，其中，工作电极(106)贴合于光学透镜(1)表面，隔膜(105)分隔工作电极(106)和对电极(104)；所述的微分头(8)由壳体(3)顶部插入至空腔内，微分头(8)底部连接对电极控制压板(10)，所述的对电极控制压板(10)压合于对电极(104)上；对电极控制压板(10)与光学透镜(1)之间形成装载有二次电池(11)的红外测试池；所述的工作电极接线柱(4)设置于壳体(3)上，且工作电极接线柱(4)与工作电极(106)电气连接；所述的对电极接线柱(9)套设于微分头(8)外，且对电极接线柱(9)与对电极(104)电气连接；所述的在线微分质谱进气接口组件安装于壳体(3)上，包括一对分别螺接于壳体(3)侧边的气路接头，分别作为载气进气口(5)和载气出气口(6)，所述的载气进气口(5)连接气源，所述的载气出气口(6)连接质谱仪；所述的气路接头通过设置于壳体(3)内部的气路与红外测试池相连通。2.根据权利要求1所述的一种用于二次电池的原位红外光谱和在线微分质谱联用装置，其特征在于，所述的光学透镜(1)与工作电极(106)之间设置有一层金属薄膜(101)。3.根据权利要求1所述的一种用于二次电池的原位红外光谱和在线微分质谱联用装置，其特征在于，所述的壳体(3)内设有与对电极控制压板(10)相匹配的滑槽，所述的对电极控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡文斌，
申请(专利权)人：上海沅方科技有限公司，
类型：新型
国别省市：