一种液体谱学测试装置及高浓度电解液谱学测试方法

技术领域

本发明涉及液体谱学测试技术领域，更具体地说，涉及一种液体谱学测试装置及高浓度电解液谱学测试方法。

背景技术

离子电池自发明以来，已经广泛应用于便携电子设备、电动汽车等领域。一般而言，离子电池包括正极、负极、隔膜、电解液等部分。除电极材料外，高性能电解液的设计是实现高能量密度、宽温度区域和高安全性的关键。研究表明，电解液性能的优化与电解液在高浓度下溶剂化结构的转变有关。然而，通过X射线吸收谱测试电解液是揭示溶质原子局域结构的重要表征手段，其信号采集方式与电解液浓度有很大关系。一般来说，对于低浓度体系的电解液，由于获得的信号只是总吸收很小的一部分，故适合荧光法。而对于高浓度体系的电解液，通常采用透射法。

现有技术中，对于高浓度体系的电解液采用透射法进行研究时，当入射光强的一部分经过待测电解液中的微小缝隙而没有被样品吸收，或者当入射光中包含几种不同能量单色光的时候，会严重扭曲X射线吸收谱的振幅信息，即厚度效应。为了避免厚度效应对X射线吸收谱信号的扭曲，要通过调整电解液的厚度，使得吸收谱的跳高尽可能接近1。但是对于高浓度电解液，电解液的厚度需要控制在微米量级。然而，由于液体池零件加工难度较高，使得对于高浓度电解液厚度的控制较为困难。

因此，如何提高高浓度电解液溶液厚度的可控性，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种液体谱学测试装置，以提高高浓度电解液溶液厚度的可控性。

本发明的另一目的在于提供一种采用上述液体谱学测试装置的高浓度电解液谱学测试方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种液体谱学测试装置，包括：

阴极半，所述阴极半上设置有第一透光条，所述第一透光条的位置处设置有第一透光薄膜；

阳极半，所述阳极半上设置有第二透光条，所述第二透光条的位置处设置有第二透光薄膜；

所述阳极半与所述阴极半密封连接，所述阳极半与所述阴极半之间形成有用于盛装电解液的液体腔，且所述液体腔的横截面由上至下逐渐减小，以使谱学测试光改变入射位置时，所述谱学测试光通过所述第一透光条或所述第二透光条透过所述电解液的厚度不同。

可选地，在上述液体谱学测试装置中，所述阴极半的中心位置处沿所述阴极半的竖直方向开设有第一矩形通孔，以形成所述第一透光条，所述第一透光薄膜设置于所述阴极半的第一侧面，以覆盖所述第一透光条；

所述阳极半的中心位置处沿所述阳极半的竖直方向开设有第二矩形通孔，以形成所述第二透光条，所述第二透光薄膜设置于所述阳极半的第一侧面，以覆盖所述第二透光条；

所述阳极半的第一侧面和所述阴极半的第一侧面贴紧，以使所述液体腔位于所述第一透光薄膜和所述第二透光薄膜之间。

可选地，在上述液体谱学测试装置中，所述阴极半的第一侧面设置有第一凹槽，所述第一凹槽沿所述第一透光条的四周设置，以使所述阴极半和所述阳极半贴紧后形成所述液体腔，所述第一凹槽的深度沿所述第一透光条的长度方向由上至下逐渐减小，以在所述阴极半的上方形成有用于注入所述电解液的第一开口；或，

所述阳极半的第一侧面设置有第二凹槽，所述第二凹槽沿所述第二透光条的四周设置，以使所述阴极半和所述阳极半贴紧后形成所述液体腔，所述第二凹槽的深度沿所述第二透光条的长度方向由上至下逐渐减小，以在所述阳极半的上方形成有用于注入所述电解液的第二开口。

可选地，在上述液体谱学测试装置中，所述阴极半的第一侧面开设有第一密封槽，所述第一密封槽用于安装密封圈，以使所述阳极半与所述阴极半密封连接；或，

所述阳极半的第一侧面开设有第二密封槽，所述第二密封槽用于安装密封圈，以使所述阳极半与所述阴极半密封连接。

可选地，在上述液体谱学测试装置中，所述阳极半包括底座和设置于所述底座上的阳极半主体，所述第二透光条设置于所述阳极半主体上，且所述阳极半主体与所述阴极半密封连接。

可选地，在上述液体谱学测试装置中，所述阳极半主体的第二透光条两侧分别设置有沉孔，且所述阴极半的第一透光条两侧分别设置与所述沉孔对应的通孔，以使所述阴极半与所述阳极半通过螺栓连接。

可选地，在上述液体谱学测试装置中，所述第一透光薄膜的尺寸大于所述第一透光条的尺寸，且所述第一透光薄膜贴紧所述阴极半，以使所述第一透光薄膜覆盖所述第一透光条；所述第二透光薄膜的尺寸大于所述第二透光条的尺寸，且所述第二透光薄膜贴紧所述阳极半，以使所述第二透光薄膜覆盖所述第二透光条。

可选地，在上述液体谱学测试装置中，所述第一透光薄膜和所述第二透光薄膜均采用胶带，且所述胶带包括设置于所述胶带的第一侧面的涂胶面和设置于所述胶带的第二侧面的接触面，所述接触面用于与所述液体腔内的电解液接触。

可选地，在上述液体谱学测试装置中，所述液体腔为楔形结构，所述楔形结构的尖端朝下设置，所述楔形结构的顶角为1°～3°。

一种高浓度电解液谱学测试方法，采用如上任一项所述的液体谱学测试装置，包括步骤：

组装液体谱学测试装置，将所述阴极半、所述第一透光薄膜、所述第二透光薄膜和所述阳极半依次密封连接，且在谱学测试光射出侧放置光探测器，以采集透射光信号；

采集透射光信号，所述谱学测试光由所述第一透光条射入，并透过高浓度电解液由所述第二透光条射出，或，所述谱学测试光由所述第二透光条射入，并透过高浓度电解液由所述第一透光条射出，且通过放置在所述谱学测试光射出侧的所述光探测器采集透射光信号；

获取连续透射光信号，将所述谱学测试光由上至下改变入射位置，通过谱学测试光透过不同横截面位置的液体腔，以改变所述高浓度电解液的厚度，并获取连续的透射光信号。

本发明提供的液体谱学测试装置，通过在阴极半上设置第一透光条，且在第一透光条的位置处设置第一透光薄膜，同时在阳极半上设置第二透光条，且在第二透光条的位置处设置第二透光薄膜。并且，阳极半与阴极半密封连接后，在阳极半与阴极半之间形成有盛装电解液的液体腔，液体腔的横截面由上至下逐渐减小，从而保证电解液的厚度由上至下逐渐减小，以实现电解液溶液厚度的可控性。当对高浓度电解液采用透射法进行研究时，将谱学测试光由第一透光条射入，并透过高浓度电解液由第二透光条射出，或，谱学测试光由第二透光条射入，并透过高浓度电解液由第一透光条射出，通过谱学测试光射出侧的光探测器采集透射光信号。此时，可通过将谱学测试光由上至下改变射入位置，以透过不同横截面位置的液体腔，从而获取不同厚度的高浓度电解液的透射光信号，使得吸收谱的跳高尽可能接近1。此外，也可将谱学测试光的射入位置置于液体腔的最低处，从而实现高浓度电解液的超薄液膜测量。

与现有技术相比，本发明提供的液体谱学测试装置，通过阳极半与阴极半密封连接后，在阳极半与阴极半之间形成有横截面由上至下逐渐减小的液体腔，以使液体腔内的电解液的厚度由上至下逐渐减小，通过改变谱学测试光的射入位置，从而实现液体腔内的电解液的厚度变化，当对高浓度电解液采用透射法进行研究时，提高了高浓度电解液溶液厚度的可控性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的液体谱学测试装置的爆炸图；

图2为本发明实施例提供的液体谱学测试装置的装配图；

图3为本发明实施例提供的阴极半的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的阳极半的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的高浓度电解液谱学测试方法的流程图。

其中，100为阴极半，101为第一透光条，102为第一透光薄膜，103为第一凹槽，104为第一密封槽，105为密封圈，106为通孔，107为螺栓，108为第一开口；

200为阳极半，201为第二透光条，202为第二透光薄膜，203为底座，204为阳极半主体，2041为沉孔。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种液体谱学测试装置，以提高高浓度电解液溶液厚度的可控性。

本发明的另一核心在于提供一种采用上述液体谱学测试装置的高浓度电解液谱学测试方法。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1至图4所示，本发明实施例公开了一种液体谱学测试装置，包括阴极半100和阳极半200。需要说明的是，对于高浓度体系的电解液采用透射法进行研究时，当入射光强的一部分经过待测电解液中的微小缝隙而没有被样品吸收，或者当入射光中包含几种不同能量单色光的时候，会严重扭曲X射线吸收谱的振幅信息，即厚度效应。为了避免厚度效应对X射线吸收谱信号的扭曲，要通过调整电解液的厚度，使得吸收谱的跳高尽可能接近1。但是对于高浓度电解液，电解液的厚度需要控制在微米量级。然而，由于液体池零件加工难度较高，使得对于高浓度电解液厚度的控制较为困难。本发明实施例公开的液体谱学测试装置，通过阳极半200与阴极半100密封连接后，在阳极半200与阴极半100之间形成有横截面由上至下逐渐减小的液体腔，以使液体腔内的电解液的厚度由上至下逐渐减小，通过改变谱学测试光的射入位置，从而实现液体腔内的电解液的厚度变化，当对高浓度电解液采用透射法进行研究时，提高了高浓度电解液溶液厚度的可控性。

如图1和图3所示，阴极半100上设置有第一透光条101，第一透光条101的位置处设置有第一透光薄膜102，在密封第一透光条101的同时，使得谱学测试光能穿过第一透光薄膜102并透过电解液溶液。同时，如图1和图4所示，阳极半200上设置有第二透光条201，第二透光条201的位置处设置有第二透光薄膜202，在密封第二透光条201的同时，使得谱学测试光能穿过第二透光薄膜202并透过电解液溶液。此外，阳极半200与阴极半100密封连接，阳极半200与阴极半100之间形成有盛装电解液的液体腔，且液体腔的横截面由上至下逐渐减小，从而保证电解液的厚度由上至下逐渐减小，以使谱学测试光由上至下改变入射位置时，谱学测试光通过第一透光条101或第二透光条201透过电解液的厚度逐渐减小，以实现电解液溶液厚度的可控性。

当对高浓度电解液采用透射法进行研究时，将谱学测试光由第一透光条101射入，并透过高浓度电解液由第二透光条201射出，通过谱学测试光射出侧的光探测器采集透射光信号。此时，可通过将谱学测试光由上至下改变射入位置，以透过不同横截面位置的液体腔，从而获取不同厚度的高浓度电解液的连续透射光信号，使得吸收谱的跳高尽可能接近1。此外，也可将谱学测试光的射入位置置于液体腔的最低处，从而实现高浓度电解液的超薄液膜测量。当然，谱学测试光也可由第二透光条201射入，并透过高浓度电解液由第一透光条101射出，本文在此不再赘述。

进一步地，如图1至图4所示，阴极半100的中心位置处沿阴极半100的竖直方向开设有第一矩形通孔106，从而形成第一透光条101，第一透光薄膜102设置于阴极半100的第一侧面，以覆盖第一透光条101。同时，阳极半200的中心位置处沿阳极半200的竖直方向开设有第二矩形通孔106，从而形成第二透光条201，第二透光薄膜202设置于阳极半200的第一侧面，以覆盖第二透光条201。并且，阳极半200的第一侧面和阴极半100的第一侧面贴紧，以使液体腔位于第一透光薄膜102和第二透光薄膜202之间。

为了使得第一透光薄膜102覆盖第一透光条101且第二透光薄膜202覆盖第二透光条201，以保证液体腔的密封性，第一透光薄膜102的尺寸大于第一透光条101的尺寸，即第一透光薄膜102垂直于阴极半100的投影面积与第一透光条101在阴极半100的垂直投影面积重合，且第一透光薄膜102垂直于阴极半100的投影面积大于第一透光条101在阴极半100的垂直投影面积，同时第一透光薄膜102贴紧阴极半100，以使第一透光薄膜102覆盖第一透光条101。并且，第二透光薄膜202的尺寸大于第二透光条201的尺寸，即第二透光薄膜202垂直于阳极半200的投影面积与第二透光条201在阳极半200的垂直投影面积重合，且第二透光薄膜202垂直于阳极半200的投影面积大于第二透光条201在阳极半200的垂直投影面积，同时第二透光薄膜202贴紧阳极半200，以使第二透光薄膜202覆盖第二透光条201，从而保证液体腔的密封性，防止电解液漏液。在本实施例中，第一透光薄膜102和第二透光薄膜202均采用胶带，且胶带包括设置于胶带的第一侧面的涂胶面和设置于胶带的第二侧面的接触面。其中，第一透光薄膜102的接触面和第二透光薄膜202的接触面分别与液体腔内的电解液接触，且第一透光薄膜102通过涂胶面粘接于阴极半100上，以覆盖第一透光条101，防止电解液从第一透光条101泄漏，第二透光薄膜202通过涂胶面粘接于阳极半200上，以覆盖第二透光条201，防止电解液从第二透光条201泄漏。

进一步地，如图4所示，阳极半200包括底座203和设置于底座203上的阳极半主体204，第二透光条201设置于阳极半主体204上，且阳极半主体204与阴极半100密封连接。为了保证阳极半主体204与阴极半100密封连接，如图1所示，在阳极半主体204的第二透光条201两侧分别设置有四个沉孔2041，且阴极半100的第一透光条101两侧分别设置与沉孔2041对应的四个通孔106，以使阴极半100与阳极半200通过螺栓107连接。具体地，如图1和图2所示，沉孔2041为内六角沉孔，以使六角螺母嵌入至阳极半200第二侧面的内六角沉孔内时，内六角沉孔的边缘限制六角螺母的转动，从而便于螺栓107由阴极半100第二侧面的通孔106旋拧至阳极半200第二侧面的沉孔2041内并与六角螺母配合，实现阳极半200与阴极半100之间的密封连接。

如图1和图2所示，在一具体实施例中，液体腔为楔形结构，楔形结构的尖端朝下设置，且楔形结构的顶角为1°～3°，在本实施例中，楔形结构的顶角采用1.5°，以保证楔形结构的倾斜较为平滑，从而使得电解液的厚度变化较为平缓，从而可获得连续透射光信号，使得吸收谱的跳高尽可能接近1。具体地，如图1、图3和图4所示，在阴极半100的第一侧面设置有第一凹槽103，第一凹槽103沿第一透光条101的四周设置，以使阴极半100和阳极半200贴紧后形成液体腔。同时，第一凹槽103的深度沿第一透光条101的长度方向由上至下逐渐减小，从而保证在阴极半100和阳极半200贴紧后形成的液体腔的横截面积由上至下逐渐减小，并且在阴极半100的上方，即第一凹槽103的最深位置处，当阴极半100和阳极半200贴紧后，在第一凹槽103的最深位置处形成有注入电解液的第一开口108，待注入电解液完成后，通过胶带将第一开口108密封，防止电解液在液体谱学测试装置移动的过程中由第一开口108泄漏。同时，在阴极半100的第一侧面开设有第一密封槽104，第一密封槽104围绕在第一凹槽103的四周设置，将密封圈105安装于第一密封槽104内，密封圈105具有弹性，且第二透光薄膜202覆盖住密封圈105，以使当阴极半100和阳极半200贴紧后，密封圈105被挤压，从而实现了阴极半100和阳极半200之间的密封连接，保证了阴极半100和阳极半200之间的密封性，进一步地避免了电解液的泄漏问题。

当然，也可在阳极半200的第一侧面设置凹槽，为了与上述实施例中的第一凹槽103进行区分，将在阳极半200的第一侧面设置的凹槽定义为第二凹槽，且第二凹槽沿第二透光条201的四周设置，以使阴极半100和阳极半200贴紧后形成液体腔。同时，第二凹槽的深度沿第二透光条201的长度方向由上至下逐渐减小，从而保证在阴极半100和阳极半200贴紧后形成的液体腔的横截面积由上至下逐渐减小，并且在阳极半200的上方，即第二凹槽的最深位置处，当阴极半100和阳极半200贴紧后，在第二凹槽的最深位置处形成有注入电解液的第二开口，待注入电解液完成后，通过胶带将第二开口密封，防止电解液在液体谱学测试装置移动的过程中由第二开口泄漏。同时，在阳极半200的第一侧面开设有第二密封槽，第二密封槽围绕在第二凹槽的四周设置，将密封圈105安装于第二密封槽内，密封圈105具有弹性，且第一透光薄膜102覆盖住密封圈105，以使当阴极半100和阳极半200贴紧后，密封圈105被挤压，从而实现了阴极半100和阳极半200之间的密封连接，保证了阴极半100和阳极半200之间的密封性，进一步地避免了电解液的泄漏问题。

需要说明的是，液体腔的形成不仅仅局限于上述实施例，也可同时在阴极半100的第一侧面设置第一凹槽103，且在阳极半200的第一侧面设置第二凹槽，使得当阴极半100和阳极半200贴紧后，第一凹槽103和第二凹槽拼合形成竖向横截面形状为等腰三角形的液体腔，其中竖向横截面为液体腔沿竖直方向上的横截面。当然，液体腔也可为其它形状，比如曲面结构等。

本发明实施例公开的液体谱学测试装置，通过在阴极半100上设置第一透光条101，且在第一透光条101的位置处设置第一透光薄膜102，同时在阳极半200上设置第二透光条201，且在第二透光条201的位置处设置第二透光薄膜202。并且，阳极半200与阴极半100密封连接后，在阳极半200与阴极半100之间形成有盛装电解液的液体腔，液体腔的横截面由上至下逐渐减小，从而保证电解液的厚度由上至下逐渐减小，以实现电解液溶液厚度的可控性。当对高浓度电解液采用透射法进行研究时，将谱学测试光由第一透光条101射入，并透过高浓度电解液由第二透光条201射出，或，谱学测试光由第二透光条201射入，并透过高浓度电解液由第一透光条101射出，通过谱学测试光射出侧的光探测器采集透射光信号。此时，可通过将谱学测试光由上至下改变射入位置，以透过不同横截面位置的液体腔，从而获取不同厚度的高浓度电解液的透射光信号，使得吸收谱的跳高尽可能接近1。此外，也可将谱学测试光的射入位置置于液体腔的最低处，从而实现高浓度电解液的超薄液膜测量。

与现有技术相比，本发明实施例公开的液体谱学测试装置，通过阳极半200与阴极半100密封连接后，在阳极半200与阴极半100之间形成有横截面由上至下逐渐减小的液体腔，以使液体腔内的电解液的厚度由上至下逐渐减小，通过改变谱学测试光的射入位置，从而实现液体腔内的电解液的厚度变化，当对高浓度电解液采用透射法进行研究时，提高了高浓度电解液溶液厚度的可控性。

本发明实施例还公开了一种高浓度电解液谱学测试方法，采用如上实施例公开的液体谱学测试装置，因此该液体谱学测试装置具有上述液体谱学测试装置的所有技术效果，本文在此不再赘述。如图5所示，该高浓度电解液谱学测试方法，包括步骤：

S100，组装液体谱学测试装置；

将阴极半100、第一透光薄膜102、第二透光薄膜202和阳极半200依次密封连接，并且在液体腔内注入高浓度电解液，同时在谱学测试光射出侧放置光探测器，以采集透射光信号。在本实施例中，光探测器采用气体电离室或光电二极管等。

S101，采集透射光信号；

将谱学测试光由第一透光条101射入，并透过高浓度电解液由第二透光条201射出。当然，也可以将谱学测试光由第二透光条201射入，并透过高浓度电解液由第一透光条101射出，且通过放置在谱学测试光射出侧的光探测器采集透射光信号。

S102，获取连续透射光信号，将谱学测试光由上至下改变射入位置，通过谱学测试光透过不同横截面位置的液体腔，以改变高浓度电解液的厚度，并获取连续的透射光信号，使得吸收谱的跳高尽可能接近1。此外，也可将谱学测试光的射入位置置于液体腔的最低处，从而实现高浓度电解液的超薄液膜测量。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。