一种用于X射线衍射仪的原位测试CR2032电池材料的样品架的制作方法

一种用于x射线衍射仪的原位测试cr2032电池材料的样品架
技术领域：
1.本实用新型涉及原位x射线衍射测试电池电极材料所需的样品架，属于x射线衍射仪附件领域。


背景技术：

2.x射线衍射仪通过利用x射线照射样品得到一系列衍射峰，根据衍射峰的位置和强度可以定性分析材料的结构类型，晶体参数，残余应力，晶体的摇摆曲线等等。在能源方面，电池是绕不过去的，在电池应用过程中其电极材料经过多次充放电后其结构会发生一定变化，寻找最合适的电极材料是研究的一个大方向，利用xrd对电极进行测试是一个重要手段。目前对电池相关材料的测试不同品牌的xrd厂商有相关的电池附件，但大都是采用模具样品架的式样，这种式样采用三明治结构，上盖为不锈材质并开有铍窗口，中桶为聚四氟乙烯材质里面放置原料，下盖为不锈钢材质，这三部分通过四条螺栓和羊角螺丝结合固定在一起。上下盖有电极片，如图1所示。这种结构不利于测试现场制样及快速更换样品。那么采用封装好的钮扣电池进行相关测试能够极大的缩短测试时间并降低测试成本。另外在实验室条件下，cr2032电池的封装技术十分成熟，简便。而用于xrd测试的模具式原位电池样品台的封装则相对麻烦，平均成功率低于cr2032电池封装。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于采用一种新样品架，不同于现有模具式原位电池样品台。本实用新型采用cr2032电池夹具移动座固定电池，电池夹具移动座被固定在电池夹具移动座的固定座上，进而能够直接将cr2032纽扣电池固定好从而进行充放电过程的原位x射线衍射测试。由于电池夹具移动座与其固定座可分离，在采用多个电池夹具移动座的情况下，可以短时间内进行在线原位批量测试cr2032电池，提高测量效率，降低测试成本。且电池夹具移动座的成本远低于模具式样品台的成本。
4.本实用新型的技术方案为：
5.一种用于x射线衍射仪的原位测试cr2032电池材料的样品架，该样品架包括电池夹具移动座和电池夹具移动座的固定座；
6.所述的电池夹具移动座的组成包括电池正极引出端、固定弹簧、电池正极固定块、电池负极、电池负极引出端；其中，电池夹具移动座为长方形，中部为第一凹槽，第一凹槽的前、后贯通，右侧为圆弧形壁弧度与cr2032电池匹配，左侧为矩形垂直壁，底部水平，高度与cr2032电池厚度相同；第一凹槽的右侧中部横向开有通槽，电池负极引出端嵌入通槽内，且右侧突出夹具移动座0.5
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1cm；第一凹槽的左侧垂直壁部分中心有通孔，电池正极引出端穿过通孔并与电池正极固定块相连、左端突出夹具基座之外0.5
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1cm，厚1
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2mm，凹槽的左侧与固定弹簧的左端相连，固定弹簧的右端与电池正极固定块的左端相连；第一凹槽底面上左部有两条平行的滑槽，电池正极固定块嵌于滑槽内；电池正极固定块的宽度与电池夹具移动座相同，其高度大于电池厚度1
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2mm，左侧为平面，右侧为圆弧面，弧度与cr2032匹配，圆
弧面中心的顶部有矩形突出，矩形突出的长度为2
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3mm，宽2
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3mm；矩形突出的高度与cr2032电池厚度相同，电池负极位于电池夹具移动座的第一凹槽底面右侧的横槽内，其上部与第一凹槽底面在同一平面；
7.所述的电池夹具移动座的固定座包括螺栓、cr2032电池夹具移动座夹片、基座；其中，基座为圆柱体，上部右中部开有第二凹槽，第二凹槽的前、后贯通，左侧壁中心为圆弧形弧度与cr2032电池匹配，第二凹槽的底面水平，并开有两条平行的滑槽；电池夹具移动座夹片安装在第二凹槽中的滑槽上，电池夹具移动座夹片的左侧壁中部开有圆弧弧度与cr2032电池匹配；第二水平凹槽右侧的侧壁中心开有螺纹孔，螺栓穿过螺纹孔与电池夹具夹片的右侧相连。
8.本实用新型的有益效果为：
9.目前市售x射线衍射仪配备的电池原位样品架均为模具式，材质为不锈钢，内部衬套采用聚四氟乙烯，通过螺栓固定上下法兰。由于x射线衍射仪制造商一般不提供这种附件，所以能买到的都是第三方公司自行生产制造的，由于是通过手拧羊角螺丝固定，那么很难保证待测电池表面每次都是在同一基准面上(x射线衍射仪要求待测样品表面要在基准面上)。而cr2032池封装技术成熟，一致性好。cr2032电池放置在本实用新型中的电池夹具移动座后，再放到电池夹具移动座的固定座上，能保证待测表面处于测试基准面上，多次重复时一致性好，完全消除了手拧羊角螺丝引起的测试表面不在基准面的问题，保证了测试数据的准确性，可靠性。其次在配有多个电池夹具移动座的情况下，可批量进行电池材料的充放电在线原位xrd测试，从而有力的降低单个电池的测试费用。再有电池夹具移动座及其固定座成本远低于不锈钢模具式样品架。
附图说明：
10.图1是现行通用电池模具式样品架的结构图；
11.图2是本实用新型的用于x射线衍射仪的原位测试cr2032电池材料的样品架的结构图；
12.图3是本实用新型中样品架的电池夹具移动座的结构图；
13.图4是本实用新型中样品架的夹具移动座固定座的结构图；
14.其中，1.羊角螺丝，2.上盖，3.中桶，4.底盖，5.铍窗，6.正极片，7.负极片8.电池正极引出端，9.固定弹簧，10.电池正极固定块，11.电池负极，12电池负极引出端；13.螺栓，14.cr2032电池夹具夹片，15.基座；
具体实施方式：
15.所述的用于x射线衍射仪的原位测试cr2032电池材料的样品架如图2所示，包括电池夹具移动座和电池夹具移动座的固定座。
16.所述的电池夹具移动座如图3所示，它的组成包括电池正极引出端8、固定弹簧9、电池正极固定块10、电池负极11、电池负极引出端12和夹具移动座；
17.其中，电池夹具移动座为长方形(宽度1.5cm)，中部为第一凹槽，第一凹槽的前、后贯通，右侧为圆弧形壁，(弧度与cr2032电池匹配)左侧为矩形垂直壁，底部水平，高度与cr2032电池厚度相同；第一凹槽的右侧中部横向开有通槽，电池负极引出端12嵌入通槽内，
且右侧突出夹具移动座0.5cm，厚0.2cm，第一凹槽的左侧垂直壁部分中心有通孔，电池正极引出端8通过通孔穿出、左端突出夹具移动座0.5cm,，凹槽的左侧与固定弹簧9的左端相连，固定弹簧9的右端与电池正极固定块10的左端相连；第一凹槽底面上左部有两条平行的滑槽(左右方向)，电池正极固定块10嵌于滑槽内；电池正极固定块10的宽度与电池夹具移动座相同，其高度大于电池厚度1mm，左侧为平面，右侧为圆弧面(弧度与cr2032电池匹配)，圆弧面中心的顶部有矩形突出，突出长度为2mm，宽2mm，矩形突出的底部高度与cr2032电池厚度相同(用于下压电池保持其固定不动)，电池负极11位于电池夹具移动座的第一凹槽底面右侧的横槽内；
18.所述的电池夹具移动座的固定座如图4所示，包括螺栓13、cr2032电池夹具夹片14、基座15；其中，基座15为圆柱体，上部右中部开有第二凹槽，第二凹槽的前、后贯通，左侧壁中心为圆弧形(弧度与cr2032电池匹配)，第二凹槽的底面水平，并开有两条平行的滑槽；电池夹具夹片14安装在第二凹槽中的滑槽上，电池夹具夹片14的左侧壁中部开有圆弧(弧度与cr2032电池匹配)；第二水平凹槽右侧的侧壁中心开有螺纹孔，螺栓13穿过螺纹孔与电池夹具夹片14的右侧相连(通过旋时进螺栓13从而推动电池夹具夹片14的左右移动)。
19.所述的电池夹具移动座安装在电池夹具固定座的第二凹槽内，并位于电池夹具夹片14左侧，cr2032电池放置于电池夹具移动座上，第一凹槽的右侧的圆弧形、电池正极固定片10左侧的圆弧、第二凹槽的左侧壁中部的圆弧、电池夹具夹片14的左侧壁的圆弧将其包紧。
20.所示的cr2032电池夹具中8
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12均为不锈钢材料，其它为尼龙或聚四氟乙烯材料。图4所示的cr2032电池固定座中13为不锈钢材质，14，15为尼龙或聚四氟乙烯材料。
21.在使用时，cr2032电池被图2中的9和10固定到电池夹具移动座上。随后带有cr2032电池的夹具移动座(图3)放到图4所示的cr2032电池夹具移动座的固定座凹槽中间(贴紧左侧放置)，并通过图4中13所示的螺栓旋进使图4中14所示夹片贴紧图3所示的电池夹具移动座并最终将其固定在图4所示的电池夹具移动座的固定座上。
22.以日本理学smartlab(9kw)型x射线衍射仪为例。对应图3所示的电池夹具移动座的厚度为6mm,宽16mm,长40mm,中间放电池的圆槽深3.4mm，宽15.5mm,圆槽半径20mm。电池正极片固定片的槽其对应直径也为20mm，其正极固定片后的正极引出端直径2mm,长10mm,对应电池夹具上的穿出孔直径为2.3mm。固定弹簧为压力弹簧，参数为线径0.3mm，外径4mm，长5mm。图4所示的电池夹具移动座的固定座15高度25mm,直径80mm,放置电池夹具移动座的长槽深3.5mm，宽40mm,中间圆槽直径22mm，深3.5mm，圆心为固定座圆心。夹片长40mm,宽10mm,高3.5mm,中间圆槽直径22mm,深3.5mm，与固定座的圆心同心。图4中所示的与夹片(图4中14)对应(图4中13)的螺栓的规格为m2
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60。使用时，放置了电池的电池夹具移动座放在电池夹具移动座的固定座中间的槽中，被通过螺栓旋进而推动的夹片固定好后，将充放电电源引线上的两个夹头按正负极通过鳄鱼夹分别夹在电池夹具移动座上的正负极引出端上。然后就可以开始原位充放电的xrd测试了。
23.本实用新型未尽事宜为公知技术。