本实用新型涉及原位光谱分析技术领域，特别涉及一种模拟隔膜受到循环挤压的装置。本实用新型还涉及一种包括上述模拟隔膜受到循环挤压的装置的用于光谱分析的系统。
背景技术：
电池作为新一代的储能设备，广泛应用于航天航空、电动汽车、手机等多个领域。
隔膜作为锂电池中一个重要的部分，主要是分隔电池的正极和负极，并且提供离子迁移的通道。所以对隔膜的性能的测试表征显得尤为重要。隔膜的性能直接影响电池的寿命，隔膜的撕裂和多孔结构的变化会直接影响电池的性能和寿命。
电池在服役寿命期间时，经过重复的充放电后，会发生膨胀，尤其电池循环充电过程中sei膜的生成以及锂离子的嵌入和脱出导致电极体积周期性的膨胀带来的压力不可忽视，因此对隔膜的作用过程也是循环的一个过程，对模拟隔膜在电池服役过程中受到循环的影响是重要的。尤其是包装电池，在经过多次数的循环之后，电池会发生鼓包现象，其中夹持在两个电极之间的隔膜也会发生弯曲膨胀。理论预测这样大的周期膨胀导致的应力可达5mpa，带给隔膜的应变可达25％-50％。另外，模仿隔膜在电解液中的循环过程可以更加真实的模拟隔膜的受作用过程。另外，光谱分析仪能够用于测试样品中的特征基团，进而确定样品内部的结构及种类。
在测试时，为了得到在一定挤压程度下的样品的动态变化过程，需要在挤压设备上对隔膜样品进行多次不同程度的挤压之后，且在每次挤压至一定程度时进行光谱分析得得到光谱数据，如此反复直到获得多组不同程度挤压的光谱数据。整个测试的过程需要在挤压装置上反复的更换样品，调整隔膜的挤压程度并进行光谱分析。为得到连续的动态挤压隔膜受力状况需要进行大量的实验，过程复杂繁琐，测试效率低下。
因此，如何对提高对隔膜循环挤压过程中的检测效率成为本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种模拟隔膜受到循环挤压的装置，该模拟隔膜受到循环挤压的装置能够配合光谱分析仪实现对隔膜进行连续挤压检测，显著提高了隔膜的检测效率。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述模拟隔膜受到循环挤压的装置的用于光谱分析的系统。
为实现上述目的，本实用新型提供一种模拟隔膜受到循环挤压的装置，包括：
用以容纳液体的腔体、设于所述腔体内的隔膜固定装置和用以挤压隔膜的压头；
所述腔体相对的两侧分别开设进光孔和透光孔，且所述进光孔和所述透光孔设有密封二者的滤光片，所述压头开设有贯穿的通光孔，所述进光孔、所述通光孔和所述透光孔位于同一直线上；
还包括用以驱动所述压头对隔膜进行挤压的驱动装置。
可选地，所述驱动装置包括设于所述腔体外侧的驱动电机，所述驱动电机通过传动机构连接所述压头。
可选地，所述传动机构包括与所述驱动电机的输出轴连接的第一齿轮、与所述第一齿轮啮合的第二齿轮和与所述第二齿轮连接、用以驱动所述压头的偏心轮。
可选地，与所述进光孔所处侧壁相邻的侧壁开设有滑槽，还包括垂直所述滑槽设置第一驱动杆和沿所述滑槽长度方向设置、用以推动所述第一驱动杆沿所述滑槽运动的第二驱动杆；
所述第一驱动杆设有用以固定所述压头的压头固定座，所述第二驱动杆连接所述偏心轮和所述第一驱动杆。
可选地，所述滑槽内设有用以推动所述第二驱动杆复位的弹性部。
可选地，所述隔膜固定装置包括固定于所述腔体的底板的固定座和用以夹持固定隔膜的前夹片和后插片，所述前夹片和所述后插片安装于所述固定座。
可选地，还包括用以调节所述腔体内的液体温度的温度控制机构，所述温度控制机构包括用以检测所述腔体内的液体温度的测温部和用以对所述腔体内的液体进行加热的加热模块。
可选地，所述加热模块包括用以对所述腔体内液体加热的加热电偶和控制所述加热电偶的加热温度的加热控制模块。
可选地，还包括用以将所述滤光片分别安装于所述进光孔处和所述透光孔处的滤光片安装组件；
所述滤光片安装组件包括用以安装于所述腔体内的底座和用以安装于所述腔体外、与所述底座配合的通孔旋盖，所述底座设有卡接于所述腔体内部的凸缘，所述底座还设有用以贯穿所述进光孔或所述透光孔的圆筒部，所述圆筒部和所述通孔旋盖旋接。
本实用新型还提供一种模拟隔膜受到循环挤压的装置，包括上述任一项所述的模拟隔膜受到循环挤压的装置，还包括设于所述进光孔处的光源发射装置和设于所述透光孔处、用以接收透射光线的光谱分析仪，所述透光孔和所述光谱分析仪之间设有聚光镜。
相对于上述背景技术，本实用新型所提供的模拟隔膜受到循环挤压的装置包括用来容纳液体的腔体，腔体内设有用来固定隔膜的隔膜固定装置和用来挤压隔膜的压头，腔体相对的两侧分别开设进光孔和透光孔，进光孔和透光孔处的滤光片起到滤光和对两处密封，防止液体流出的作用；压头开设有贯穿的通光孔且保持进光孔、通光孔和投光口处于一条直线上，还包括与压头连接驱动压头挤压隔膜的驱动装置。
在腔体内注入电解液，通过驱动装置驱动压连续挤压隔膜模拟隔膜在电池充电和放电过程中的受力过程，该模拟隔膜受到循环挤压的装置可配合光谱分析仪使用，通过向进光孔发射一定波长的光线，光线依次穿过进光孔、通光孔、隔膜和透光孔，最后由光谱分析仪接收对隔膜的状态进行分析。由于进光孔、通光孔和透光孔的设置使得光线能够隔膜受挤压过程中连续穿过，到达光谱分析仪，光谱分析仪能够检测隔膜受挤压后特征基团的变化，进而得出隔膜的受力状态，从而使得无需反复多次调整更换隔膜，调整光线对隔膜不同的挤压状态进行检测，极大的提高了隔膜的检测效率。且通过该模拟隔膜受到循环挤压的装置能够得到隔膜连续受挤压的状态而非多次检测的多个间断状态的受力，而通过驱动装置驱动压头对隔膜进型挤压取代不同挤压状态的隔膜样品使得无需更换隔膜样品即可完成对隔膜的检测，提高了隔膜的检测效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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为本实用新型实施例所提供的模拟隔膜受到循环挤压的装置的示意图；
图2为图1的后视图；
图3为图1的俯视图；
图4为图1中驱动装置的局部放大图；
图5为图1中隔膜固定装置的示意图；
图6为图1中滤光片安装组件的爆炸图；
图7为图1中温度控制机构的示意图；
图8为本实用新型所提供的用于光谱分析的系统的示意图。
其中：
1-腔体、2-隔膜固定装置、21-前夹片、22-后插片、23-固定座、3-压头、31-通光孔、4-进光孔、5-透光孔、6-驱动装置、61-驱动电机、62-第一齿轮、63-第二齿轮、64-偏心轮、65-第一驱动杆、66-第二驱动杆、67-滑槽、68-弹性部、7-加热电偶、8-加热控制模块、9-滤光片安装组件、91-底座、92-通孔旋盖、10-光源发射装置、11-椭圆反射镜、12-光栅、13-准直镜、14-分束器、15-固定镜、16-动镜、17-模拟隔膜受到循环挤压的装置、18-聚光镜、19-光谱分析仪。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
请参考图1至图8，图1为本实用新型实施例所提供的模拟隔膜受到循环挤压的装置的示意图，图2为图1的后视图，图3为图1的俯视图，图4为图1中驱动装置的局部放大图，图5为图1中隔膜固定装置的示意图，图6为图1中滤光片安装组件的爆炸图，图7为图1中温度控制机构的示意图，图8为本实用新型所提供的用于光谱分析的系统的示意图。
本实用新型所提供的模拟隔膜受到循环挤压的装置17包括一个容纳液体的腔体1，腔体1内设置有用来固定隔膜的隔膜固定装置2；将隔膜安装固定于隔膜固定装置2，向腔体1内注入电解质溶液，通过设置在腔体1的压头3对隔膜进行往复的挤压，模拟隔膜在充放电过程中受到的循环应力。其中，腔体1相对的两侧分别设置允许光线穿过的进光孔4和透光孔5，进光孔4和透光孔5处设有密封二者的滤光片，一方面滤光片对此处形成密封，防止电解液流出，另一方面，滤光片则通过滤光允许一定波长的光线通过对隔膜进行检测；压头3则设有贯穿压头3的通光孔31，进光孔4、通光孔31和透光孔5处于同一直线上，从而允许光线连续通过，便于对隔膜进行连续的光谱检测分析，还包括驱动压头3对隔膜进行挤压的驱动装置6。
由于压头3开设有贯穿的通光孔31，压头3在挤压隔膜的同时，光线能够保持连续的穿过隔膜，从而无需调整更换隔膜样品即能通过循环挤压检测装置配合光谱分析仪19对隔膜的多个状态进行检测分析，显著提高了隔膜的检测效率。
下面结合附图和具体实施例对本实用新型所提供的模拟隔膜受到循环挤压的装置17进行更加详细的介绍。
在本实用新型所提供的一种具体实施例中，模拟隔膜受到循环挤压的装置17的结构如图1至图3所示，隔膜固定装置2固定在腔体1的底板上，且隔膜固定装置2和进光孔4、通光孔31、透光孔5及压头3大体位于一条直线上，可将隔膜安装于隔膜固定装置2，便于对隔膜进行挤压检测。其中，驱动装置6包括设置在腔体1外侧的驱动电机61。传动机构可以采用偏心轮64及连杆组件，通过驱动电机61带动偏心轮64旋转，偏心轮64推动连杆组件，连杆组件推动压头3挤压隔膜。
传动机构的结构图可参考图1和图4，传动机构包括连接驱动电机61输出轴的第一齿轮62、与第一齿轮62啮合的第二齿轮63以及连接第二齿轮63的偏心轮64。第一齿轮62和驱动电机61设置在腔体1的外侧，第二齿轮63与第一齿轮62啮合且第二齿轮63通过转轴连接设置在腔体1内的偏心轮64，转轴连接偏心轮64和第二齿轮63的中心。偏心轮64具体可以采用设置在腔体1相对的侧壁的一对偏心轮64，一对偏心轮64通过连杆连接，连杆偏心连接两个偏心轮64；在固定偏心轮64的侧壁上设有一对滑槽67，滑槽67的长度方向与进光孔4、通光孔31和透光孔5的直线方向平行；滑槽67内设有第一驱动杆65，第一驱动杆65垂直滑槽67且第一驱动杆65的两端可沿滑槽67的长度方向移动，第一驱动杆65的上设有固定压头3的压头固定座，滑槽67内还设有第二驱动杆66，第二驱动杆66沿滑槽67的长度方向设置，且第二驱动杆66连接偏心轮64和第一驱动杆65，偏心轮64转动时，驱动第二驱动杆66，第二驱动杆66沿滑槽67移动推动第一驱动杆65运动，进而推动压头3挤压隔膜。滑槽67内还可以设置使第二驱动杆66复位的弹性部68，弹性部68具体可以采用弹簧。
偏心轮64的旋转是循环往复的，所以第二驱动杆66、第一驱动杆65和压头3的运动也是循环往复的，从而实现压头3对隔膜的连续且循环往复的挤压，模拟隔膜在电池充电放电过程中的受到循环作用力。
当然，对于本领域的技术人员来说，采用驱动装置6驱动压头3挤压隔膜的结构有多种，上述实施例仅用于说明驱动装置6的工作原理而非对驱动装置6的具体限定。
隔膜固定装置2的结构则可参考图1和图5，隔膜固定装置2包括固定在腔体1的底板的固定座23和用来夹持固定隔膜的前夹片21和后插片22；可在前夹片21和后插片22的周向设有多个螺孔，将隔膜夹持与前夹片21和后插片22之后通过螺钉连接紧固；固定座23上开设有安装前夹片21和后插片22的插槽，前夹片21和后插片22对隔膜夹持固定后，插接于固定座23的插槽即可实现隔膜的固定。
腔体1的进光孔4和透光孔5设有滤光片，便于选择一定波长的光照射于受压迫的隔膜，从而对穿过隔膜的光线进行光谱分析，通过隔膜受压迫呈特征基团的变化分析隔膜的受力状态。进光孔4和透光孔5处的滤光片通过滤光片安装组件9进行安装固定，从而形成对进光孔4和透光孔5处的密封。
滤光片安装组件9的结构如图6所示，滤光片安装组件9包括用来安装于腔体1内的底座91和与底座91旋转配合连接的通孔旋盖92；底座91主要包括一个圆筒部和设置在圆筒部一端的凸缘，圆筒部的直径与进光孔4或透光孔5的直径相同，圆筒部贯穿进光孔4或透光孔5供光线通过，凸缘则卡接在腔体1的内部，圆筒部设有螺纹和通孔旋盖92旋接，滤光片安装在通孔旋盖92内。还可以在凸缘与腔体1的贴合处、通孔旋盖92与腔体1的贴合处设置垫片提升密封效果。
请参考图1和图7，在本实用新型所提供的另一种优选实施例中，该模拟隔膜受到循环挤压的装置17还包括用来调节前提内液体温度的温度控制结构，温度控制机构包括检测液体温度的测温部和对腔体1内的液体进行加热的加热模块，测温部可以为普通的温度计，也可以为设置在腔体1内的热电偶温度计。加热模块则包括对液体进行加热的加热电偶7和控制加热温度的加热控制模块8。加热电偶7连接加热控制模块8，加热控制模块8则设置在腔体1的一侧。实现控制加热温度的加热控制模块8的设置可参考现有技术，本实用新型并未对此做出具体的改进。通过温控控制机构控制腔体1内的液体的温度模拟电池不同工作状态的温度。
本实用新型还提供一种用于光谱分析的系统，如图8所示，其中图中的箭头方向表示光线的传播方向。该用于光谱分析的系统包括上述实施例中的模拟隔膜受到循环挤压的装置17，模拟隔膜受到循环挤压的装置17的进光孔4处设有光源发射装置10，光源发射装置10通过椭圆反射镜11的聚光、光栅12初步滤光后经过准直镜13的反射及分束器14进行分束射入进光孔4，并通过分束器14、固定镜15和动镜16调节射入进光孔4的光线强度；光线通过滤光片、进光孔4、通光孔31、隔膜和透光孔5穿出模拟隔膜受到循环挤压的装置17；透光孔5处设有接收穿出光线的光谱分析仪19，透光孔5和光谱分析仪19之间设有聚光镜18；光谱分析仪19接收穿过隔膜的光线对隔膜进行光谱分析。
由于压头3设有通光孔31，压头3在挤压隔膜过程中能够始终保持光线贯穿该模拟隔膜受到循环挤压的装置17，因而可以使用驱动装置6连续驱动压头3对隔膜进行循环挤压，光谱分析仪19能够对隔膜进行连续的光谱分析，通过隔膜的特征基团的变化的到隔膜在连续挤压过程中的受力状态。从而显著提高了隔膜的检测效率，用于光谱分析系统的其它部分可参考现有技术，此处不再展开。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本实用新型所提供的用于光谱分析的系统及其模拟隔膜受到循环挤压的装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
1.一种模拟隔膜受到循环挤压的装置(17)，其特征在于，包括：
用以容纳液体的腔体(1)、设于所述腔体(1)内的隔膜固定装置(2)和用以挤压隔膜的压头(3)；
所述腔体(1)相对的两侧分别开设进光孔(4)和透光孔(5)，且所述进光孔(4)和所述透光孔(5)设有密封二者的滤光片，所述压头(3)开设有通光孔(31)，所述进光孔(4)、所述通光孔(31)和所述透光孔(5)位于同一直线上；
还包括用以驱动所述压头(3)对隔膜进行挤压的驱动装置(6)。
2.根据权利要求1所述的模拟隔膜受到循环挤压的装置(17)，其特征在于，所述驱动装置(6)包括设于所述腔体(1)外侧的驱动电机(61)，所述驱动电机(61)通过传动机构连接所述压头(3)。
3.根据权利要求2所述的模拟隔膜受到循环挤压的装置(17)，其特征在于，所述传动机构包括与所述驱动电机(61)的输出轴连接的第一齿轮(62)、与所述第一齿轮(62)啮合的第二齿轮(63)和与所述第二齿轮(63)连接、用以驱动所述压头(3)的偏心轮(64)。
4.根据权利要求3所述的模拟隔膜受到循环挤压的装置(17)，其特征在于，与所述进光孔(4)所处侧壁相邻的侧壁开设有滑槽(67)，还包括垂直所述滑槽(67)设置第一驱动杆(65)和沿所述滑槽(67)长度方向设置、用以推动所述第一驱动杆(65)沿所述滑槽(67)运动的第二驱动杆(66)；
所述第一驱动杆(65)设有用以固定所述压头(3)的压头固定座，所述第二驱动杆(66)连接所述偏心轮(64)和所述第一驱动杆(65)。
5.根据权利要求4所述的模拟隔膜受到循环挤压的装置(17)，其特征在于，所述滑槽(67)内设有用以推动所述第二驱动杆(66)复位的弹性部(68)。
6.根据权利要求1所述的模拟隔膜受到循环挤压的装置(17)，其特征在于，所述隔膜固定装置(2)包括固定于所述腔体(1)的底板的固定座(23)和用以夹持固定隔膜的前夹片(21)和后插片(22)，所述前夹片(21)和所述后插片(22)安装于所述固定座(23)。
7.根据权利要求1至6任一项所述的模拟隔膜受到循环挤压的装置(17)，其特征在于，还包括用以调节所述腔体(1)内的液体温度的温度控制机构，所述温度控制机构包括用以检测所述腔体(1)内的液体温度的测温部和用以对所述腔体(1)内的液体进行加热的加热模块。
8.根据权利要求7所述的模拟隔膜受到循环挤压的装置(17)，其特征在于，所述加热模块包括用以对所述腔体(1)内液体加热的加热电偶(7)和控制所述加热电偶(7)的加热温度的加热控制模块(8)。
9.根据权利要求8所述的模拟隔膜受到循环挤压的装置(17)，其特征在于，还包括用以将所述滤光片分别安装于所述进光孔(4)处和所述透光孔(5)处的滤光片安装组件(9)；
所述滤光片安装组件(9)包括用以安装于所述腔体(1)内的底座(91)和用以安装于所述腔体(1)外、与所述底座(91)配合的通孔旋盖(92)，所述底座(91)设有卡接于所述腔体(1)内部的凸缘，所述底座(91)还设有用以贯穿所述进光孔(4)或所述透光孔(5)的圆筒部，所述圆筒部和所述通孔旋盖(92)旋接。
10.一种用于光谱分析的系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的模拟隔膜受到循环挤压的装置(17)，还包括设于所述进光孔(4)处的光源发射装置和设于所述透光孔(5)处、用以接收透射光线的光谱分析仪(19)，所述透光孔(5)和所述光谱分析仪(19)之间设有聚光镜(18)。
技术总结