[发明专利]一种用于非水体系的原位电化学-拉曼联用测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种原位电化学光谱测试，尤其是涉及一种用于非水体系的原位电化学-拉曼联用测试装置。

背景技术

常规电化学研究方法主要是通过电信号作为检测手段，通过测量电流、电位和电量等参数来获得有关电极/电解质界面的结构、电极过程的机理和动力学性质。由于其高的灵敏度，可以探测到电化学界面上的亚单原子（分子）层的变化。但是，传统电化学方法有一定的局限性，例如它无法通过分子的指纹信息表征具体的分子，无法适应深入至微观研究的要求。在复杂的多物种体系中，常规电化学方法仅能提供电极反应的各种微观信息的总和，难以准确地鉴别电极上的各反应物、中间物和产物，从而影响电化学反应机理的解释。总之，传统的电化学技术难以胜任当代电化学日益扩大和复杂化的研究对象的需要。

拉曼光谱技术通过检测分子的振动，不仅可以获得物质组成与结构，而且可直接在反应过程中得到电极反应界面层物质的组成与结构信息。通过合理的实验设计，拉曼光谱技术可以对电化学体系进行原位检测分析，为深入、全面认识电极过程提供分子水平的信息。锂硫电池是新一代高比能化学电源，但其反应机理复杂，目前对这一体系的认识尚不清晰。

发明内容

本发明的目的在于提供可以获得硫电极充放电过程结构与组成的变化信息，便于深入理解材料的储锂机制和储锂性质，进一步设计与优化材料的一种用于非水体系的原位电化学-拉曼联用测试装置。

本发明设有金属池体上盖、绝缘不导电池体下盖、工作电极接线柱、双O型圈、弹簧、电池；所述金属池体上盖中间镂空并以石英玻璃作为窗片，金属池体上盖通过工作电极接线柱与电化学测试仪器的工作电极相连接；所述绝缘不导电池体下盖内部留有空腔，作为对电极导线的弹簧设在空腔内，电池设在弹簧顶部，金属池体上盖和绝缘不导电池体下盖通过双O型圈密封形成一封闭电解池体系。

所述电池可采用扣式电池。

本发明的突出优点和技术效果可归纳如下：

1）本发明不同于传统电化学拉曼测试体系，它可以测试电化学反应物种在非水体系中发生电化学反应时实时检测其中间物种的变化以及确定种类。

2）本发明克服了传统电化学拉曼测试体系用于非水体系繁琐的装置结构，可以保证电化学反应物种在极少量的电解液中发生良好的电化学反应并获得良好的拉曼检测信号。

3）本发明的金属池体部分和绝缘池体部分的密封方式采用双O型圈螺旋密封，可以达到无水无氧体系电化学反应所需的条件。

4）采用扣式电池结构的设计，将工作电极和对电极局限在有限空间内，工作电极和对电极之间用绝缘隔膜隔开，扣式电池结构中加入有限的电解液，从而可以达到薄液层反应的顺利进行。

附图说明

图1为本发明实施例的结构组成示意图。

图2为本发明实施例在锂硫电池中的充放电曲线。在图2中，横坐标为放电比容量Specific capacity/mAh g^-1，纵坐标为电压Voltage/V；曲线a为理论曲线，曲线b为实际曲线。

图3为本发明实施例的锂硫电池放电过程中拉曼光谱图。在图3中，横坐标为拉曼位移Raman shift/cm^-1；曲线a为2.35V，b为2.36V，c为2.38V，d为2.45V。

图4为本发明实施例的锂硫电池充电过程中拉曼光谱图。在图4中，横坐标为拉曼位移Raman shift/cm^-1；曲线a为2.61V，b为2.36V，c为2.33V，d为2.31V，e为2.26V，f为2.25V。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

实施例1

参见图1，本发明实施例设有金属池体上盖2、绝缘不导电池体下盖4、工作电极接线柱3、双O型圈5、弹簧6、扣式电池7；所述金属池体上盖2中间镂空并以石英玻璃1作为窗片，金属池体上盖2通过工作电极接线柱3与电化学测试仪器的工作电极相连接；所述绝缘不导电池体下盖4内部留有空腔41，作为对电极导线的弹簧6设在空腔41内，扣式电池7设在弹簧6顶部，金属池体上盖2和绝缘不导电池体下盖4通过双O型圈5密封形成一封闭电解池体系。