[實用新型]一種原位拉曼電解池

有效

• 申請號: 201420179773.6
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN203881684U
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 周海輝;劉興楊;任建國;黃友元;岳敏
• 申請（專利權）人: 深圳市貝特瑞新能源材料股份有限公司
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N27/28;G01N27/30
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;楊晞

技術領域

本實用新型涉及鋰離子電池材料研究技術領域，尤其涉及一種適用于研究嵌脫鋰過程中鋰離子電池材料結構、組成及性能之間關系的原位拉曼電解池。

背景技術

鋰離子電池由于其比能量大、比功率高、循環使用壽命長、自放電小、工作溫度范圍寬、無記憶效應及無環境污染等優點，已廣泛應用于筆記本電腦、數碼照相機、移動電話等數碼產品、電動工具、汽車和儲能等。隨著數碼產品用鋰離子電池小型化、薄型化、輕型化的發展和車用鋰離子電池的發展，要求鋰離子電池材料具有長壽命、高倍率、高能量密度、高功率、高安全性能、適用于寬溫區及低成本等特點。

為了得到性能提升并滿足數碼產品、電動工具、儲能和汽車用鋰離子電池的要求，需要深入系統地研究鋰離子電池材料在充放電過程中結構、化學鍵狀態與材料性能、惡化機理之間的關系。拉曼光譜作為一項重要的現代指紋光譜技術，是研究材料結構、組成、取向、缺陷、應力和晶體規則程度等的有力工具。原位拉曼光譜技術可以研究鋰離子電池材料嵌脫鋰過程的結構、組成和化學鍵狀態，電極材料與電解液界面形成的固體電解質界面（SEI）膜的成份以及SEI膜成份在嵌脫鋰過程中的演變。從而有助于揭示鋰離子電池材料在充放電過程中的電極反應、不同嵌鋰階段的結構變化和表面狀態以及與電解液的相容性，進而為研究高性能、低成本的鋰離子電池材料提供方向。

已有的鋰離子電池實驗電解池是一種可用于任意充放電狀態下原位拉曼研究的兩電極電解池，此種實驗電解池采用透明片作為拉曼信號的收集窗口。由于是兩電極電解池，導致使用此種實驗電解池無法準確地控制工作電極上的電位和荷電態，無法得到只反映工作電極嵌脫鋰過程的交流阻抗圖，無法準確地控制工作電極的荷電態，進而導致無法進行工作電極不同荷電態下的交流阻抗測試和采用恒電位階躍方法準確地測定鋰離子在正、負極材料中的擴散系數。透明片作為拉曼信號的收集窗口很可能導致所測試的拉曼光譜圖無法避免來自透明片的拉曼信號干擾。

專利申請號為201310346730.2的專利申請公開了一種適用于拉曼光譜原位表征的三電極光譜電解池，該專利申請描述“光譜電解池頂蓋底部設有用于液體和氣體疏導的溝槽，溝槽旁設有儲氣槽，儲氣槽上端設有用于液體和氣體排放的排氣孔”。由于排氣孔的存在，該專利申請報導的原位拉曼電解池不適用于研究有機電解液的鋰離子電池體系，即水份和氧含量均需小于1ppm的鋰離子電池體系。該專利申請的實施例用到的電解液10^-5M1,1′-bis(2-mercaptoethyl)-[4,4′-bipyridinium]Bromide+0.1M?NaClO₄屬于典型的水溶液體系。

實用新型內容

針對現有技術的不足，本實用新型提供一種原位拉曼電解池，所述電解池適用于研究有機電解液的鋰離子電池體系嵌脫鋰過程中鋰離子電池材料結構、組成及性能之間關系。

一種原位拉曼電解池，所述電解池具有基體法蘭和法蘭蓋形成的密封結構，所述基體法蘭和法蘭蓋之間設置密封圈，所述基體法蘭內部設置工作電極、隔膜、對電極和參比電極，所述工作電極和對電極分別位于所述隔膜的兩側，所述法蘭蓋上鑲嵌有石英窗片，所述對電極或工作電極通過第一支持結構支持，所述參比電極通過第二支持結構支持。

本實用新型的原位拉曼電解池中，所述工作電極和對電極的設置可以是：所述工作電極位于所述隔膜的一側并靠近所述法蘭蓋，所述法蘭蓋上鑲嵌有石英窗片，所述石英窗片與所述工作電極相對，所述對電極和參比電極位于所述隔膜的另一側，所述對電極通過第一支持結構支持，所述參比電極通過第二支持結構支持。

本實用新型的原位拉曼電解池中，所述工作電極和對電極的設置也可以是：所述對電極位于所述隔膜的一側并靠近所述法蘭蓋，所述法蘭蓋上鑲嵌有石英窗片，所述石英窗片與所述對電極相對，所述工作電極和參比電極位于所述隔膜的另一側，所述工作電極通過第一支持結構支持，所述參比電極通過第二支持結構支持。

也就是說，在本實用新型的原位拉曼電解池中工作電極和對電極的位置可以調換，本領域的技術人員理解工作電極和對電極位置的對調對于實現其各自功能沒有影響。