[发明专利]一种原位同步观测和分析锂离子电池电极反应的方法

权利要求书

1.一种原位同步观测和分析锂离子电池电极反应的方法，其特征是包括以下步骤：1）锂离子电池的制备：负极是金属锂、观察对象为正极、电解质是固态电解质、导电胶作为正极集流体；

2）锂离子电池的连线和封装：是在封装盒中进行连线，封装和转移；

3）电池充放电过程的观测和分析：是把封装盒固定于扫描电镜内的样品台上，所述样品台上的带有金属夹具，扫描电子显微镜电镜的观测室上设有与外部电化学测试仪器相连的导线，导线内侧接头与封装盒侧壁上的外部接口连接，控制扫描电子显微镜的计算机同时安装有控制锂离子电池体系电化学性能测试仪器的软件。

2.根据权利要求1所述的一种原位同步观测和分析锂离子电池电极反应的方法，其特征是步骤1）所述锂离子电池包括锂离子电池电极材料，金属线，金属锂片，电解质，集流体和引线，所述的集流体是将金属线焊接成金属网，在金属网的一面叠加一层导电胶，集流体作为正极集流体，带有引线的金属锂片作为负极，集流体的一侧涂覆活性电极材料，然后分别在电极材料和金属锂片的表面涂覆形成固态电解质的浆，烘干后将电极与金属锂片上涂覆了电解质的一面紧密压合在一起，即完成锂离子电池的制备。

3.根据权利要求1所述的一种原位同步观测和分析锂离子电池电极反应的方法，其特征是所述步骤2）的电池的连线和封装,具体是指在惰性气氛的手套箱中连线和封装锂离子电池体系，制作好的锂离子电池放置于封装盒中央，供观测的正极一侧向上、锂片向下放置，盒盖上设有单向阀，盒盖与盒体靠弹簧连接，电池的引线接入封装盒的内部接口，内外接口相通，外部接口连接外电路。

4.根据权利要求1所述的一种原位同步观测和分析锂离子电池电极反应的方法，其特征是所述步骤3）在对电池充放电反应进行观测和分析的过程中，通过软件设定和改变电池充放电制度。

5.根据权利要求2所述的一种原位同步观测和分析锂离子电池电极反应的方法，其特征是所述的锂离子电池电极材料包括LiFePO₂，LiMPO₄（M=Fe，Mn，Co，Ni），Li(Mn_xNi_2-x)O₄（0≤x≤2），Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂（0≤x，y≤1），LiFeSO₄F，xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂（0<x<1，M=Mn、Co、Ni），Li₂MSiO₄(M = Mn, Fe, Co)，LiMVO₄（M=Ni，Co，Cu），MVO₄（M=Fe，In），Fe₂V₄O₁₃，Fe₄(V₂O₇)₃·3H₂O，LiVOPO₄，LiVO₂，LiV₂O₄，LiV₃O₈，MnO₂，V₂O₅，V₆O₁₃，Fe₂O₃，Fe₃O₄，MS（M=Cu，Ni），Ag₄Hf₃S₈，聚合物电极材料，碳基材料，Si基材料，Li_xM（M=Si，Ge，Sn，Pb，Al，Ga，Sb，In，Cd，Zn），Sn-Fe-C合金材料，金属基合金材料，金属基氧化物和相应的盐，过渡金属氮化物，过渡金属磷化物，过渡金属氧化物，正极材料的厚度范围为1~500μm。

6.根据权利要求2所述的一种原位同步观测和分析锂离子电池电极反应的方法，其特征是所述的带有引线的金属锂片作为另一极，电解质为固态电解质，厚度在100~200μm，其种类包括聚氧乙烯及其衍生物体系的聚合物电解质、LiPON薄膜电解质以及玻璃态硫化物体系的无机电解质。