[实用新型]一种压力可调的压力原位XRD测试装置

说明书

本实用新型公开一种压力可调的压力原位XRD测试装置，包括上法兰组件和下法兰组件，上法兰组件包括压片和上法兰，压片设置在上法兰上，压片实现对电极片与下法兰组件的导电连接和下法兰组件对对电极片的压力传导；下法兰组件包括下法兰、调压螺丝、调压弹簧、弹簧压台，调压螺丝和弹簧压台活动连接，调压弹簧设置在调压螺丝和弹簧压台之间提供弹性斥力，弹簧压台与压片接触设置，下法兰和调压螺丝连接，下法兰和上法兰连接；本实用新型通过调节调压螺丝和弹簧压台之间的相对位置，可调节调压弹簧的压缩状态，从而可调节对待测电极片的压力状态，从而可通过简单的操作，将机械压力作用在电池电极片，实现不同压力下的电化学过程原位XRD测试。

技术领域

本实用新型涉及压力原位XRD检测技术领域，具体涉及一种压力可调的压力原位XRD测试装置。

背景技术

随着柔性电子器件的发展，不可避免地需要发展相应的柔性电池和柔性超级电容器技术，因而评估使用过程中外界压力对柔性电池或超级电容器的影响，并研究压力影响机制，成为发展柔性储能技术不可或缺的关键一环。

X射线衍射技术(XRD)是通过X射线在样品中的衍射现象，定性分析材料的晶体类型、晶体参数、晶体缺陷以及定量分析不同结构相的相对含量的一种表征手段。为提高电池的性能及使用寿命，科研人员需要对电极材料在充放电过程中发生的变化进行详细分析与研究，通过X射线衍射分析，可以获得电极材料在电化学反应中的晶型变化，新物质生成，材料晶粒大小变化及充放电过程中涉及的应力变化等信息，是一种有效实用的研究手段。由于电极材料以及电解液对空气中的氧气以及水蒸气敏感，采用普通的非原位的测试方法，即先将电极材料从电池中拆除后再进行测试，电极材料接触空气会发生反应，继而会给测试结果带来诸多不确定的因素甚至错误信息；除此之外，非原位测试方法单次操作只能得到某单个充(放)电状态对应下的电极材料晶体结构的变化信息，无法得到电极材料在整个充放电过程中，其结构随着电压变化的演变信息。因而人们开发了原位XRD测试技术，无须暂停充放电和拆卸电池，可以精确地连续测定不同电位上电极材料晶体结构在充放电过程中的演变过程。

电化学反应过程对于外界条件的变化比较敏感。大量实验数据表明，压力对于电池、超级电容器的电化学性能有很大的影响，柔性器件的应用发展则对材料器件在压力下的电化学性能表现和其在压力下的电化学过程演变机制的认知理解提出了更高的要求。目前，现有的与压力有关的原位池专利技术仅涉及提供反应所需的高压气氛条件，不能对电极片施加机械压力。而国家同步辐射中心的高压装置，其加压是通过上下两颗对称的金刚石来对放置在中间的样品施加压力，设备极其复杂与昂贵，施力窗口小且所施加的压力极大，为几百MPa到GPa级别，不能进行常规压力范围内的测试，不能同时进行电化学充放电，且不适合于普通实验室操作。综上所述，已有的原位XRD测试技术可以进行电化学过程的XRD原位测试，但是不能在过程中对电极施加机械压力，观察不同压力下的电化学过程的原位XRD。

鉴于上述缺陷，本实用新型创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本实用新型。

实用新型内容

为解决上述技术缺陷，本实用新型采用的技术方案在于，提供一种压力可调的压力原位XRD测试装置，包括上法兰组件和下法兰组件，所述上法兰组件包括上法兰和压片，通过所述压片将电极片、隔膜和对电极片设置在所述上法兰上；

所述下法兰组件包括下法兰、调压螺丝、调压弹簧、弹簧压台，所述调压螺丝和所述弹簧压台活动连接，所述调压弹簧设置在所述调压螺丝和所述弹簧压台之间提供弹性斥力，所述弹簧压台与所述压片或与所述对电极片直接接触设置，所述下法兰和所述调压螺丝连接，所述下法兰和所述上法兰连接。

较佳的，所述下法兰内部设置有腔体，所述腔体中沿内壁放置绝缘环，所述下法兰中心设置有调节孔，所述调节孔设置为螺纹孔，所述调压螺丝与所述调节孔螺纹连接。

较佳的，所述下法兰的腔体深度大于所述调压弹簧的长度。