[發明專利]一種全固態電池小角中子散射測試的裝置及使用方法

在審

• 申請號: 201911102323.0
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN110632107A
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 莫方杰;楊敬浩;孫良衛;孫光愛;龔建
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院核物理與化學研究所
• 主分類號: G01N23/202
• 分類號: G01N23/202
• 代理公司: 51210 中國工程物理研究院專利中心
• 代理人: 翟長明;韓志英

本發明公開了一種全固態電池小角中子散射測試的裝置及使用方法。裝置包括金屬密封腔體、底座、加熱擠壓裝置主體；所述加熱擠壓主體安裝在金屬密封腔體內，所有組件都通過底座安裝在實驗臺上；金屬密封腔體上設有中子窗口。該裝置通過加熱擠壓裝置將工作狀態下全固態電池固定在中子束流路徑上以實現原位測定的目的。該裝置能夠實現不同溫度條件，工作狀態下全固態電池的小角中子散射實驗原位測量，適用于實現對小角中子散射研究中不同溫度、不同氣壓、不同氣氛、不同電化學循環條件下的固態電解質材料、電極材料的結構變化的原位測量。

技術領域

本發明屬于分析及控制測量技術領域，具體涉及一種用于全固態電池小角中子散射測試的原位加熱加壓裝置及使用方法。

背景技術

小角中子散射方法具有對鋰元素的信號響應強、穿透性強和能夠表征微納尺度材料的特點，可以被用于表征全固態電池中固態電解質、電極材料的結構信息。然而小角中子散射上測量電極材料樣品時只能將電極材料從電池中剝離出來單獨測量，若想要獲得電極材料在整個充放電循環中不同狀態的結構信息需要做大量的樣品檢測，并且剝離電極材料獲得的信息并不能完全代表工作狀態下的電極材料的真實信息。

因此，設計、開發一種可以在電池循環過程中，原位、實時地測量小角中子散射信號的裝置是關鍵。為了獲取工作狀態下全固態電池的結構演化信息，亟需研制一套能夠實現原位測量固態電解質、電極材料結構信息的小角中子散射測試原位加熱加壓裝置。

發明內容

本發明本所要解決的技術問題是小角中子散射上測量電極材料樣品時只能將電極材料從電池中剝離出來單獨測量，若想要獲得電極材料在整個充放電循環中不同狀態的結構信息需要做大量的樣品檢測，并且剝離電極材料獲得的信息并不能完全代表工作狀態下的電極材料的真實信息，為此，本發明提供一種全固態電池小角中子散射測試的裝置。

一種全固態電池小角中子散射測試的裝置，包括玻璃夾片所述的玻璃夾片相對的一側分別緊貼一片環形陶瓷加熱片，玻璃夾片遠離片環形陶瓷加熱片的一側設置加熱擠壓裝置主體，加熱擠壓裝置主體外部設置密封殼體，密封殼體兩端分別設置透明層，密封殼體導氣管和導線接口，導氣管上設置閥門。

所述的加熱擠壓裝置主體一端設有旋轉壓緊把手，旋轉壓緊把手嵌入加熱擠壓裝置主體內，加熱擠壓裝置主體通過連接桿固定。

所述的加熱擠壓裝置主體嵌入金屬密封腔體內，密封腔體端頭設有金屬密封蓋，加熱擠壓裝置主體并與金屬密封蓋連接固定，兩個導線接口和兩根導氣管固定在金屬密封蓋上，兩個閥門分別安裝在兩根導氣管通路上，兩片玻璃分別鑲嵌在金屬密封蓋中部，金屬密封蓋與金屬密封腔體嵌套固定。

所述的金屬密封腔體下部設有底座。

所述的金屬密封蓋與金屬密封腔體嵌套固定后通過螺栓連接進行密封。

所述的加熱擠壓裝置主體上設有帶中子束入射孔，帶中子束入射孔上部為圓形孔，帶中子束入射孔下部為圓臺型孔。

所述的玻璃和玻璃夾片的材料是透明且對中子透過性好的石英玻璃材料或藍寶石材料。

所述的底座上設有快拆式卡扣。

所述的金屬密封蓋，金屬密封腔體，旋轉壓緊把手，加熱擠壓裝置主體（9），連接桿的材料為抗中子活化的金屬材料不銹鋼、鋁、鎘。

小角中子散射譜儀為反應堆中子源小角中子散射譜儀、脈沖堆中子源小角中子散射譜儀或散裂中子源小角中子散射譜儀中的一種。

本發明還公布了用于全固態電池小角中子散射測試的原位加熱加壓裝置的使用方法，包括以下步驟：

步驟一：將本發明的用于全固態電池小角中子散射測試的原位加熱加壓裝置通過底座卡在小角中子散射實驗站上，利用激光光源對小角中子散射的光路進行調節，使中子束斑與中子束入射孔中心在同一中心軸上，然后固定底座的位置。