鈹窗原位XRD扣式電池的製作方法

2023-04-24 05:29:16 1

本實用新型涉及電池製備測量和XRD測量分析領域，具體涉及鈹窗原位XRD扣式電池。

背景技術：

XRD即X-ray diffraction的縮寫，X射線衍射。通過X射線在樣品中的衍射現象，利用衍射峰的位置和強度，分析材料的晶體類型、參數、缺陷、相分離等。利用原位XRD對電極材料進行實時觀測，可以確定電池充放電過程中電極材料的晶體類型和參數等變化，從而推測出反應機理。目前市面上主要出現的高分子薄膜扣式電池密封性差，在3-5天之內薄膜就會鼓起，影響電化學和XRD測量；鋁箔窗扣式電池由於鋁對X射線吸收強，且低於0.45V(相對於鋰)會和鋰形成合金，不利於XRD和電化學測量；鋁塑膜窗扣式電池由於其塑料成分的XRD信號較強，影響低角度XRD的測量。這些產品在利用原位XRD對電極材料進行實時觀測時，均存在一定的局限性，尤其不能在低測量電位、低衍射角度、長時間循環的情況下使用。

技術實現要素：

鑑以此，本實用新型提出鈹窗原位XRD扣式電池。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：

鈹窗原位XRD扣式電池，其特徵在於：包括自下而上的正極殼、電極材料、網狀或多孔集流體、隔膜、鋰片、墊片、彈片和負極殼組成，所述正極殼上設有X射線窗口，所述X射線窗口上方或下方設有鈹片，所述鈹片與通過熱塑膠粘結在X射線窗口上。

進一步的，所述X射線窗口為圓形，所述熱塑膠為圓環狀。

進一步的，所述熱塑膠圓環的內徑與X射線窗口孔徑相同，圓環的外徑大於X射線窗口孔徑3.5～4.5mm。

進一步的，所述負極殼下方設有彈片。

進一步的，所述彈片為膜片彈簧。

進一步的，所述鋰片上方設有墊片

進一步的，所述墊片厚度與所述鈹片厚度之和為1mm。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：利用鈹片和熱塑膠製備的鈹窗原位XRD扣式電池，結構簡單便於裝配，鈹窗X射線透過率高使衍射信號強，還有鈹的電化學穩定區間(0-4V相對於鋰)較大，因此該鈹窗原位XRD扣式電池適用於大多數鋰離子電池電極材料，尤其能在低測量電位、低衍射角度、長時間循環的情況下使用。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例一的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例一的正視圖；

圖3為本實用新型實施例一的C—C平面的剖視圖；

圖4為本實用新型實施例二的結構示意圖；

圖5為本實用新型實施例三的結構示意圖。

圖中，1為正極殼，2為X射線窗口，3為熱塑膠，4為鈹片，5為電極材料，6為網狀或多孔集流體，7為隔膜，8為鋰片，9為墊片，10為彈片，11為負極殼。

具體實施方式

為了更好理解本實用新型技術內容，下面提供一具體實施例，並結合附圖對本實用新型做進一步的說明。

實施例一

參見圖1至圖3，鈹窗原位XRD扣式電池，包括自下而上的正極殼1、電極材料5、網狀或多孔集流體6、隔膜7、鋰片8和負極殼11組成，所述正極殼1上設有X射線窗口2，所述X射線窗口2上方或下方設有鈹片4，所述鈹片4通過熱塑膠3粘結在X射線窗口2上。進一步的，所述X射線窗口2為圓形，所述熱塑膠3為圓環狀。圓形的X射線窗口2與電極材料6形狀相匹配，有利於對扣式電池進行原位XRD測試，並且圓形的窗口採用衝孔或切割方式加工均可，加工方便，對粗加工後的切口再進行細打磨也方便。進一步的，所述熱塑膠3圓環的內徑與X射線窗口2孔徑相同，熱塑膠3圓環的外徑大於X射線窗口2的孔徑3.5～4.5mm，以保證對X線窗口的密封可靠。

實施例二

參見圖4，本實施例與實施例一的區別在於，所述負極殼11下方設有彈片。在扣式電池充放電過程中，正極材料不斷體積變化產生內應力，在負極片下方設有彈片，可對電極施加穩定的壓力，保證電池內部結構穩定。進一步的，所述彈片為膜片彈簧10。膜片彈簧10吸收彈性能力強，使各部件之間緊密接觸，保持各部件之間良好的電子和離子傳導性。

實施例三

參見圖5，本實施例與實施例二的區別在於，所述鋰片8上方設有墊片9。進一步的，所述墊片9厚度與所述鈹片4厚度之和為1mm。在選擇不同的鈹片4厚度時可通過改變墊片9厚度來保證扣式電池厚度一致，便於加工生產。

本實用新型在製作過程中：

第一步，需要在正極殼1加工出圓形X射線窗口2，優選的，圓孔為直徑10mm或直徑12mm或直徑14mm。

第二步，製作與正極殼1上圓形X射線窗口2尺寸相對應的圓環熱塑膠3，優選的，對應尺寸分別為內直徑10mm外直徑14mm圓環、內直徑12mm外直徑16mm、內直徑14mm外直徑18mm圓環。

第三步，製備與正極殼1上圓形X射線窗口2尺寸相對應的圓形鈹片4，優選的，對應尺寸分別為14mm、16mm、18mm。

第四步，根據鈹片4的厚度來選擇組裝墊片9的厚度。本實用新型可自己製作電池殼，也可以用常規電池殼，當選用2025紐扣電池殼時，若鈹片4厚度為0.2mm，則墊片9厚度為0.8mm；若鈹片4厚度為0.5mm，則墊片9厚度為0.5mm。即鈹片4厚度改變時，墊片9厚度需要隨之改變，墊片9厚度與鈹片4厚度之和為1mm。

第五步，鈹片4通過熱塑膠3粘結正極殼1內表面的X射線窗口2上。

第六步，將粘結好的鈹片4的正極殼1平放，裝上電極材料5和網狀或多孔集流體6(電極材料5壓在網狀或多孔集流體6中央，且面向鈹片)，滴加適量電解液溼潤電極材料6，在溼潤的電極材料6上加上隔膜7，然後滴加適量電解液，接著依次按照順序加裝鋰片8、墊片9、彈片10、負極殼11，最後用扣式電池封裝機封裝電池，完成組裝。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。