[发明专利]具有三电极电化学测试功能的X射线衍射分析样品台

说明书

本发明专利公布了有三电极电化学测试功能的X射线衍射分析样品台，属于材料测试及研究领域，本装置可以对金属离子电池，金属空气电池的电极材料的二电极及三电极电化学充放电过程及其它材料的电化学反应过程进行X射线衍射分析，本发明专利所涉及样品台适用于目前常用的各种X射线衍射分析仪器，通过参比电极槽的设计，提高三电极电化学测试中电信号的稳定性，适于在长期循环过程中进行原位观测，且安装拆卸方便，易维护，易操作，不仅适合经验丰富的科研人员使用，也适于初学者使用。

技术领域

本发明涉及原位X射线衍射分析辅助实验设备领域，可对材料进行三电极电化学测试条件下的X射线衍射分析，特别是对于金属空气电池电极材料进行充放电条件下的原位X射线衍射分析的实验设备。

背景技术

锂离子电池技术已逐步走向成熟，成为可持续能源的发展战略中重要的组成部分，然而随着科技的进步及经济的发展，人们对高能量密度的电池体系的需求进一步增加。锂离子电池的能量密度已不能满足人们的要求，金属空气电池尤其是锂空气电池由于其高理论能量密度而逐渐成为研究的热点。但金属空气电池仍然处于研发阶段，目前还面对诸多亟待解决的问题，如循环性能差，库仑效率差等。对电极充放电产物在不同的催化剂形态，添加剂，电解液、充放电倍率、及温度等条件下的系统研究有助于充分理解金属空气电池的工作原理。结合多种原位与非原位的表征手段对充放电过程进行研究是不断提高金属空气电池性能的必经之路。X射线衍射分析是众多分析手段中重要的一种。然而，目前对金属空气电池的研究多采用非原位手段，虽然可以用来进行原位实验的装置已经引起广泛关注，但还存在一些不足，如授权公号为CN 207541001 U的中国实用新型专利，公开了“一种锂空气电池原位X射线衍射测试装置”，该实用新型专利所涉及装置可以进行两电极充放电时的X射线衍射分析，但由于气体进口和出口位于测试装置两侧，整体装置不适用于放在目前较为普遍使用的X射线衍射仪中，且由于正级主板和负极主板并未留有外接电化学工作站的接口，给实际的测试带来诸多的困难。授权公号为CN 102435625 B的发明专利，公开了“一种X射线衍射原位测试方法及样品架”，其中部分装置为高分子膜构成，其密封方式使其不能重复使用，且只能进行两电极测试，此类装置在测量时受环境的影响较大。综上所述，可以精确的通过三电极方法调控电化学反应，并可以对测试气氛进行调控，同时能进行X射线衍射分析的装置仍然缺失。为弥补目前测试方法的不足，使原位X射线衍射分析手段成为研究电化学反应及新能源电池的有利工具，本专利提出一种可以进行两电极和三电极电化学测试的样品台装置，利用该装置可以进行特定气氛下的电化学反应，并同时进行X射线衍射实验。该样品台的设计具有普适性，其外观可以方便进行改动，以适用于不同的X射线射衍射仪，同时组装简便，重复测量稳定性好，可长期重复使用。

发明内容