本實(shí)用新型屬于全固態(tài)鋰離子電池領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于全固態(tài)電池的電化學(xué)表征裝置。

背景技術(shù)：

近年隨著電腦、照相機(jī)和手機(jī)等信息裝置和通訊裝置的快速普及，對(duì)于作為這些裝置電源的電池的開(kāi)發(fā)越來(lái)越受到業(yè)界重視。此外，在汽車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，純電動(dòng)汽車或者混合電動(dòng)汽車所需要的高功率密度和高容量的電池也正在大力開(kāi)發(fā)。目前的多種電池體系中，鋰離子電池由于其高能量密度而備受各界關(guān)注。

目前市場(chǎng)上的鋰離子電池由于使用可燃性的有機(jī)溶液作為電解液，導(dǎo)致需要安裝應(yīng)對(duì)短路引起溫度升高的裝置，以及改善構(gòu)造和材料以防止短路。利用固體電解質(zhì)代替有機(jī)電解液，使電池變?yōu)槿虘B(tài)電池，電池內(nèi)不再使用可燃性的有機(jī)溶液，可以簡(jiǎn)化安全裝置，便于生產(chǎn)，并且降低電池的生產(chǎn)制造成本。

現(xiàn)在在對(duì)固體電解質(zhì)以及全固態(tài)電池做相應(yīng)電化學(xué)表征(充放電實(shí)驗(yàn)、交流阻抗、循環(huán)伏安和直流極化等)時(shí)，采用集流體、電極、電解質(zhì)構(gòu)成的層狀結(jié)構(gòu)。電解質(zhì)層和電極層通常采用粉末成型法構(gòu)造。在該類全固態(tài)電池中，為了各層之間良好的接觸，需要施加一定的壓力。另外，因?yàn)檎?fù)極材料或/和固體電解質(zhì)材料(例如，硫化物固體電解質(zhì)，金屬Li片負(fù)極)對(duì)氣氛的苛刻要求，所以需要一個(gè)惰性氣體保護(hù)的密閉環(huán)境?？紤]到這些要求，例如，在做基于硫化物固體電解質(zhì)的全固態(tài)電池的電化學(xué)表征時(shí)，通常的方法為：在粉末壓片沖模內(nèi)使粉體成型制成層狀的全固態(tài)電池，將包含樣品的粉末壓片沖模置于壓片機(jī)下并施加一定的壓力，引入電學(xué)信號(hào)到氬氣保護(hù)的手套箱內(nèi)，然后再連接到粉末壓片沖模的上沖模頭和下沖模頭上進(jìn)行電化學(xué)表征。

目前這種測(cè)量方式的缺點(diǎn)在于：(1)引入電學(xué)信號(hào)到手套箱內(nèi)需要對(duì)手套箱內(nèi)的電線路做預(yù)設(shè)或改造，帶來(lái)諸多不便。(2)電池易受外界影響，造成短路、斷路等。(3)對(duì)空間和時(shí)間的浪費(fèi)，手套箱內(nèi)能放置的壓片機(jī)數(shù)量有限，壓片機(jī)下設(shè)置好電池后，為了制造一個(gè)穩(wěn)定的測(cè)試環(huán)境，避免在手套箱內(nèi)進(jìn)行其他實(shí)驗(yàn)操作。由于對(duì)裝置的占用，在做多個(gè)樣品和/或多個(gè)條件分析時(shí)，只能依次進(jìn)行，大大降低了測(cè)試效率。例如，在多個(gè)樣品的不同充放電制度下的實(shí)驗(yàn)時(shí)，不能較好的利用電池充放電儀器的多通道功能，耗費(fèi)過(guò)多的時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種用于全固態(tài)電池樣品的電化學(xué)表征裝置；其目的在于將全固態(tài)電池樣品密封于裝置內(nèi)部，以便在手套箱外連接電化學(xué)測(cè)試儀器進(jìn)行電化表征。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種用于全固態(tài)電池樣品的電化學(xué)表征裝置，包括以絕緣連接機(jī)構(gòu)固定的導(dǎo)電底座與導(dǎo)電殼體，所述導(dǎo)電底座與導(dǎo)電殼體之間設(shè)置有絕緣的彈性密封結(jié)構(gòu)，以構(gòu)成密封的表征區(qū)；

所述表征區(qū)的底部設(shè)置有表征模具，所述表征模具的中部設(shè)置有樣品槽，所述樣品槽的周向?yàn)榻^緣材料，所述樣品槽的底部為導(dǎo)電材料且與所述導(dǎo)電底座相連；

所述導(dǎo)電殼體頂部的下表面連接有導(dǎo)電加壓螺桿，所述導(dǎo)電加壓螺桿的下端與所述樣品槽相配合，共同用于固定全固態(tài)電池樣品；

所述導(dǎo)電底座以及導(dǎo)電殼體上分別設(shè)置有導(dǎo)電極耳，用于連接電化學(xué)表征設(shè)備。

優(yōu)選地，所述絕緣的彈性密封結(jié)構(gòu)為橡膠圈。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電底座與導(dǎo)電殼體的固定部位相對(duì)設(shè)置有通孔，所述絕緣連接機(jī)構(gòu)包括絕緣套、絕緣墊片、螺栓以及蝶形螺母；所述螺栓從底部穿越所述相對(duì)設(shè)置的通孔，并在導(dǎo)電殼體的上端通過(guò)蝶形螺母固定，以連接所述導(dǎo)電底座與導(dǎo)電殼體，所述絕緣套設(shè)置于所述導(dǎo)電殼體與所述螺栓之間，用于保證導(dǎo)電殼體與螺栓之間絕緣，所述絕緣墊片設(shè)置于所述導(dǎo)電殼體與所述蝶形螺母、以及所述導(dǎo)電底座與所述螺栓之間，不僅用于保證絕緣，還起到了緩沖功能。

優(yōu)選地，所述樣品槽的內(nèi)徑為8mm～15mm。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電加壓螺桿包括上部固定端以及下部加壓端；所述上部固定端與導(dǎo)電殼體頂部的下表面連接，所述下部加壓端的下端作為所述導(dǎo)電加壓螺桿的下端；所述上部固定端的下端固定有滾珠，所述滾珠與下部加壓端的頂部緊密接觸，以保證在所述下部加壓端晃動(dòng)時(shí)，上部固定端仍能向所述下部加壓端施加壓力。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電殼體包括殼帽以及殼身，所述殼帽作為所述導(dǎo)電殼體頂部，所述殼帽的底部設(shè)置有突起狀螺紋，所述殼身的頂端設(shè)置有螺孔；所述突起狀螺紋與所述螺孔相配合，用于連接所述殼帽以及殼身。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述殼帽與殼身之間設(shè)置有彈性密封結(jié)構(gòu)。

作為更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述彈性密封結(jié)構(gòu)為橡膠圈。

總體而言，通過(guò)本實(shí)用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

1、通過(guò)絕緣的彈性密封結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)電底座以及導(dǎo)電殼體密封為表征區(qū)，并在密封的表征區(qū)中放置全固態(tài)電池樣品進(jìn)行測(cè)試，使得全固態(tài)電池樣品的電化學(xué)表征能在手套箱外進(jìn)行，從而簡(jiǎn)化了測(cè)試步驟，提高了測(cè)試效率；

2、導(dǎo)電底座以及導(dǎo)電殼體上分別置設(shè)有導(dǎo)電極耳，且導(dǎo)電底座與導(dǎo)電殼體通過(guò)絕緣連接機(jī)構(gòu)固定，從而有效的防止了電化學(xué)表征中的短路現(xiàn)象；

3、導(dǎo)電加壓螺桿包括上部固定端以及下部加壓端，且上部固定端的下端固定有滾珠，滾珠能自動(dòng)調(diào)整方向，以保證在所述下部加壓端晃動(dòng)時(shí)，上部固定端仍能向所述下部加壓端施加壓力，從而使樣品槽內(nèi)部的全固態(tài)電池樣品受壓均勻。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1電化學(xué)表征裝置正視圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1電化學(xué)表征裝置俯視圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例1半球滾珠工作示意圖；

在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來(lái)表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：1-導(dǎo)電底座、21-殼身、22-殼帽、30-表征模具、31-樣品槽的周向、32-樣品槽的底部、40-導(dǎo)電加壓螺桿、41-上部固定端、42-半球滾珠、43-下部加壓端、50-絕緣連接機(jī)構(gòu)、51-螺栓、52-蝶形螺母、53-絕緣墊片、54-絕緣套、6-橡膠圈、7-極耳、8-全固態(tài)電池樣品。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

本實(shí)用新型提供了一種用于全固態(tài)電池樣品的電化學(xué)表征裝置，包括導(dǎo)電底座1以及導(dǎo)電殼體2；所述導(dǎo)電底座1以及導(dǎo)電殼體2之間設(shè)置有絕緣的彈性密封結(jié)構(gòu)6(如橡膠圈)，且導(dǎo)電底座1以及導(dǎo)電殼體2通過(guò)絕緣連接機(jī)構(gòu)固定，共同構(gòu)成密封的表征區(qū)；

所述表征區(qū)的底部設(shè)置有表征模具30，所述表征模具30的中部設(shè)置有樣品槽，所述樣品槽的周向31為PET等硬質(zhì)絕緣材料，底部32為不銹鋼等硬質(zhì)金屬導(dǎo)電材料且與所述導(dǎo)電底座1相連，樣品槽的直徑為8mm～15mm，與所述全固態(tài)電池所需的直徑匹配；

所述導(dǎo)電殼體2頂部的下表面連接有導(dǎo)電加壓螺桿40，所述導(dǎo)電加壓螺桿40的下端的直徑略小于樣品槽的內(nèi)徑(約為樣品槽的直徑－(0.1mm～0.3mm))，以與所述樣品槽相配合，共同用于固定全固態(tài)電池樣品8；

所述導(dǎo)電底座1以及導(dǎo)電殼體2上分別設(shè)置有導(dǎo)電極耳7，用于連接電化學(xué)表征設(shè)備，以對(duì)全固態(tài)電池樣品8進(jìn)行分析。

可直接以PET等硬質(zhì)絕緣材料的螺栓51、螺釘作為絕緣連接機(jī)構(gòu)50，也可利用硬質(zhì)絕緣材料制成的夾子作為絕緣連接機(jī)構(gòu)50，對(duì)導(dǎo)電底座1以及導(dǎo)電殼體2進(jìn)行固定；當(dāng)采用金屬的螺栓51以及蝶形螺母52對(duì)導(dǎo)電底座1以及導(dǎo)電殼體2進(jìn)行固定時(shí)，則需要相應(yīng)的絕緣裝置與螺栓51以及蝶形螺母52相配合，以保證導(dǎo)電殼體2與導(dǎo)電底座1之間絕緣；例如，可在導(dǎo)電底座1與導(dǎo)電殼體2的固定部位相對(duì)設(shè)置通孔，將螺栓51從底部穿越所述相對(duì)設(shè)置的通孔，連接所述導(dǎo)電底座1與導(dǎo)電殼體2，并在上端通過(guò)蝶形螺母52固定，在所述導(dǎo)電殼體2與所述螺栓51之間設(shè)置絕緣套54，用于保證導(dǎo)電殼體2與螺栓51之間絕緣，在導(dǎo)電殼體2與所述蝶形螺母52、以及所述導(dǎo)電底座1與所述螺栓51之間設(shè)置絕緣墊片53，不僅用于保證絕緣，還起到了緩沖功能，防止導(dǎo)電殼體2和導(dǎo)電底座1長(zhǎng)期受壓而磨損，影響其固定性能。

所述導(dǎo)電殼體2包括殼帽22以及殼身21，所述殼帽22作為所述導(dǎo)電殼體2頂部，所述殼帽22的底部設(shè)置有突起狀螺紋，所述殼身21的頂端設(shè)置有螺孔；所述突起狀螺紋與所述螺孔相配合，用于連接所述殼帽22以及殼身21；所述殼帽22以及殼身21之間設(shè)置有彈性密封結(jié)構(gòu)(如橡膠圈)，以保證表征區(qū)內(nèi)整體密封，以保護(hù)全固態(tài)電池樣品8；

所述導(dǎo)電加壓螺桿40可以包括上部固定端41以及下部加壓端43；所述上部固定端41與導(dǎo)電殼體2頂部的下表面連接，所述下部加壓端43的下端作為所述導(dǎo)電加壓螺桿40的下端；所述上部固定端41的下端可固定有滾珠42，所述滾珠42與下部加壓端43的頂部緊密接觸，以保證在所述下部加壓端43晃動(dòng)時(shí)，上部固定端41仍能向所述下部加壓端43施加壓力。

實(shí)施例1

圖1為本實(shí)施例1電化學(xué)表征裝置正視圖，圖2為本實(shí)施例1電化學(xué)表征裝置俯視圖。如圖1所示，本實(shí)施例的電化學(xué)表征裝置包括導(dǎo)電底座1、導(dǎo)電殼體2、表征模具30以及導(dǎo)電加壓螺桿40；

所述導(dǎo)電殼體2由導(dǎo)電的殼身21以及導(dǎo)電的殼帽22組成；所述殼帽22設(shè)置于殼身21頂部，所述殼帽22的底部設(shè)置有突起狀螺紋，所述殼身的頂端設(shè)置有螺孔；所述突起狀螺紋與所述螺紋相配合，用于連接所述殼帽以22及殼身21，所述殼帽22與殼身21之間的連接處設(shè)置有兩圈橡膠圈6，所述橡膠圈6鑲嵌于殼身21頂部的環(huán)形凹槽內(nèi)，用于保證殼帽22與殼身21的連接處無(wú)空隙；

所述殼身21的底部與所述導(dǎo)電底座1通過(guò)絕緣連接機(jī)構(gòu)50固定，且殼身21與導(dǎo)電底座1的連接處同樣設(shè)置有兩圈橡膠圈6，所述橡膠圈6鑲嵌于導(dǎo)電底座1上部的環(huán)形凹槽內(nèi)，用于保證導(dǎo)電底座1與殼身21的連接處無(wú)空隙，同時(shí)在導(dǎo)電底座1與殼身21之間起到了絕緣作用；

所述導(dǎo)電底座1與殼身21的固定部位相對(duì)設(shè)置有通孔，所述絕緣連接機(jī)構(gòu)50包括絕緣套54、絕緣墊片53、螺栓51以及蝶形螺母52，所述螺栓51從底部穿越所述相對(duì)設(shè)置的通孔，連接所述導(dǎo)電底座1與殼身21，并在上端通過(guò)蝶形螺母52固定，所述絕緣套54設(shè)置于所述殼身21與所述螺栓51之間，用于保證殼身21與螺栓51之間絕緣，所述絕緣墊片53設(shè)置于所述殼身21與所述蝶形螺母52、以及所述導(dǎo)電底座1與所述螺栓51之間，不僅用于保證絕緣，還起到了緩沖功能，避免殼身21以及導(dǎo)電底座1受壓而磨損；

所述導(dǎo)電底座1的頂部中央設(shè)置有凹槽，所述凹槽內(nèi)固定有表征模具30，所述表征模具的中部設(shè)置有樣品槽，所述樣品槽的周向31為PET材料，底部32為不銹鋼且與所述導(dǎo)電底座1相連，樣品槽的內(nèi)徑為10.2mm；

所述殼身21的上端的中心固定有不銹鋼材質(zhì)的導(dǎo)電加壓螺桿40，所述導(dǎo)電加壓螺桿40包括上部固定端41以及下部加壓端43；所述上部固定端41與殼帽22的下表面連接，所述下部加壓端43的下端作為所述導(dǎo)電加壓螺桿40的下端，其直徑為10mm，以與樣品槽相配合，以固定全固態(tài)電池樣品8；所述上部固定端41的下端固定有半球滾珠42，所述半球滾珠42能自動(dòng)調(diào)整方向使其球面與下部加壓端的上表面緊密接觸，以保證在所述下部加壓端43晃動(dòng)時(shí)，上部固定端41仍能向所述下部加壓端43施加壓力，而使樣品槽內(nèi)部的全固態(tài)電池樣品8受壓均勻，如圖3所示；

所述導(dǎo)電底座1以及殼身21上分別置設(shè)有導(dǎo)電極耳7，用于連接電化學(xué)表征設(shè)備，以對(duì)全固態(tài)電池樣品8進(jìn)行電信號(hào)分析。

該電化學(xué)表征裝置的使用包括以下步驟：

S1.在惰性氣氛的手套箱內(nèi)，在表征模具30的樣品槽中依次采用粉末成型法構(gòu)造正極層、固態(tài)電解質(zhì)層、負(fù)極層，壓入相應(yīng)的正負(fù)極集流體構(gòu)成全固態(tài)電池8；

S2將表征模具30置于導(dǎo)電底座1的凹槽上，并在全固態(tài)電池樣本8上方放置下部加壓端43；在導(dǎo)電底座1的環(huán)形凹槽內(nèi)放置好橡膠圈6，扣上殼身，使上部固定端41伸入導(dǎo)電殼體2與導(dǎo)電底座1構(gòu)成的表征區(qū)，在上部固定端41施加的壓力的作用下，半球滾珠42的剖面自動(dòng)調(diào)整，使得半球滾珠42的球面與下部加壓端43上端的平面緊密接觸；然后利用絕緣連接機(jī)構(gòu)50固定殼身21與導(dǎo)電底座1；

S3.在殼身21頂部的環(huán)形凹槽內(nèi)放置好橡膠圈6，將殼帽22通過(guò)殼身21上方的螺孔旋入，以將表征區(qū)密封；

S4.將電化學(xué)表征裝置及其內(nèi)部的全固態(tài)電池8整體拿出手套箱，在極耳7上接上相應(yīng)的電化學(xué)表征設(shè)備，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。