用于电池充放电过程的经改进的x射线衍射原位测试装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于电池充放电过程的经改进的X射线衍射原位测试装置，其特征在于：①圆板底部中央有一根与圆板下底面垂直的转动轴，用于实现侧倾法测应力中的旋转；②圆环转轴一端直接与圆环相连，另一端通过轴承与长方体板相连。使用时，通过转动圆板底部中心的转动轴以实现应力测定的旋转，通过转动与圆环相连的旋转轴能使圆板绕水平轴旋转±90度，以实现应力侧倾法测定中的ψ旋转，ψ旋转轴与衍射仪轴垂直；转动圆板转轴及圆环转轴，在一定的ψ角下进行XRD测试，从所得XRD数据中可计算出(hkl)晶面的晶面间距，结合无应力状态下(hkl)晶面的晶面间距得应变转动圆环转轴，改变ψ角，再进行XRD测试，利用侧倾法的公式即可测定应力。
【专利说明】用于电池充放电过程的经改进的X射线衍射原位测试装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电池充放电过程的经改进的X射线衍射原位应力测试装置及使用方法。属于X射线衍射测试领域。
【背景技术】
[0002]锂离子电池充放电过程中，由于锂离子的嵌入和脱出，导致活性材料颗粒体积的膨胀、收缩和相变等，随之产生相应的内应力，其大小直接影响到电池的安全性和电化学性能。由于内应力无法直接感知，因而以往多为理论模拟的结果，较少定量检测的数据。
[0003]X射线衍射可用于宏观应力的测量，方法有同倾法和侧倾法两种，在条件允许的情况下，一般采用侧倾法。通常情况下，侧倾法选择为Ψ扫描方式，即不同Ψ法或Sin2v
法，所用公式如下:
[0004]
【权利要求】
1.一种用于电池充放电过程的经改进的X射线衍射原位测试装置，由样品架、平板电池和保护膜组成；所述样品架由用绝缘体材料加工成的带有一个圆孔的长方体板及位于圆孔中的圆环及圆板组成，圆板是由平板电池槽、平板电池引线槽以及带有固定孔的用于固定平板电池的盖板组成；其特征在于: ①圆板底部中央有一根与圆板下底面垂直的转动轴，用于实现侧倾法测应力中的炉旋转; ②圆环转轴一端直接与圆环相连，另一端通过轴承与长方体板相连。
2.按权利要求1所述的装置，其特征在于: 1)特征②中在轴承四周的长方体板面上刻有角度:Ψ=-90度~90度，Ψ0度即对应圆板与长方体板之间夹角为零； 2)圆环表面有一圈凸起，直径等于或略大于圆板直径，用于固定圆板，圆板做转动及上下滑动，圆环内径小于圆板直径，XRD测试时圆板下端紧贴圆环表面，圆环凸起外围的环面上刻有角度:炉=0度~180度。
3.按权利要求1所述的装置，其特征在于所述圆环内径小于圆板直径，圆环上有同心圆形凸起，其内径略大于圆板直径，圆环用一根转动轴与长方体板连接，该转动轴与长方体板下边缘平行，用于实现侧倾法测应力中的Ψ旋转。
4.按权利要求1所述的装置，其特征在于样品架下端为插入面，其厚度磨去1.0-2.0mm0
5.使用权利要求1所述的装置的方法，安装时，首先将平板电池置于原位XRD测试的样品架上，开孔朝外，再将保护膜覆盖在整个被测平板电池上，最后用盖板密封和固定，其特征在于使用时，通过转动圆板底部中心的转动轴以实现应力测定的P旋转，通过转动与圆环相连的旋转轴能使圆板绕水平轴旋转±90度，以实现应力侧倾法测定中的Ψ旋转，Ψ旋转轴与衍射仪轴垂直；转动圆板转轴及圆环转轴，在一定的P、Ψ角下进行XRD测试，从所得XRD数据中可计算出(hkl)晶面的晶面间距，结合无应力状态下(hkl)晶面的晶面间距得应变转动圆环转轴，改变Ψ角，再进行XRD测试，利用侧倾法的公式即可测定应力。
6.按权利要求5所述的方法，其特征在于在复杂的应力状态下，要测定全部应力分量，通过转动圆板转轴以改变P角，在不同P角下改变Ψ角进行XRD测试。
【文档编号】G01L1/25GK103900744SQ201410100240
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】张竞择, 谢晓华, 张建, 夏保佳, 娄豫皖, 杨传铮 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所