[发明专利]一种参比电极和三电极电池及其制作方法

说明书

本发明涉及一种参比电极和三电极电池及其制作方法，属于锂离子电池技术领域。该参比电极包括铜基体、极耳胶和隔膜，极耳胶粘在铜基体的上部，极耳胶上部的铜基体表面包覆镀镍层，极耳胶下部的铜基体表面包覆镀锂层，隔膜包覆在镀锂层外围。采用该参比电极的三电极电池及其制作方法。本发明不仅结构和方法简单、实用，还可以避免常规三电极电池漏液、电阻大、良率低等缺点，同时均匀的镀锂层可保证电池测试数据的准确性，以便有效分析电池充放电过程中的正负极电压变化，为进一步研究提供可靠性依据。

技术领域

本发明涉及一种新型结构的参比电极和三电极电池及其制作方法，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

锂离子电池具有体积小、能量密度大、对环境无污染等优点，已广泛地应用于智能手机、笔记本电脑、电动工具和电动汽车等新能源领域。随着科技的发展和生活水平的提高，消费者对锂离子电池的安全性能、能量密度及高倍充性能的要求也越来越高，同时研究者对电池研究材料、性能及安全等问题的研究工作也越来越多深入。在特定温度下，以大电流对锂电池充电时，电池会发生严重极化现象，主要表现为极化内阻变大，电压虚高。当充电至一定电压后，正极极化电位急剧升高，表面产生大量副反应，同时负极电位会降至0以下(相对于Li/Li+)，表面开始析锂，将严重影响电池的安全性以及循环寿命。目前锂离子电池在电极上的电化学测量和表征方面存在着一定的困难和不足，主要的考察方法是通过三电极来监测电池在充放电过程中的电位变化，为电池研发和设计提供数据支持。

专利CN102044699A提供了一种适用于参比电极聚合物锂离子电池的制作方法，也是目前锂电池行业中常规的三电极制作方法。该方法实验步骤包括：电池极组由正极片、负极片、绝缘隔膜和正负极极耳组成；参比电极由一片锂片、一个负极耳、小片绝缘隔膜组成；极组呈规则方形，正负极耳位于极组的一侧或对边两侧，参比电极定位于极组中两层隔膜之间；以卷芯为轴，采用全自动卷绕，得到最终极组。在干燥条件下，将锂片采用擀压方式包覆在另一个负极耳上；通过擀压将锂片固定在金属负极耳上，采用具有粘结作用的胶带或胶液将隔膜包覆在锂片上。该专利方法仅通过物理机械擀压在极耳上的锂金属易脱落；其次即使锂不脱落的参比电极也存在锂-极耳界面阻抗大的缺点；再则极耳上的锂金属存在过压、包覆不均匀等缺点，严重影响锂离子的脱嵌，致使测试结果异常。

专利CN106785068A提供了一种三电极软包电池及其制备方法。其中，三电极软包电池包括封装在上铝塑膜、下铝塑膜之间的叠片电池，所述叠片电池包括正极涂布极片、两层隔膜、负极涂布极片，所述正极涂布极片通过集流体焊接有正极铝极耳，所述负极涂布极片通过集流体焊接有负极镍极耳，所述两层隔膜之间设有铜网，所述铜网的一端的表面覆盖有锂金属片、另一端伸出隔膜后与辅助铝极耳连接，在引出电池内部。该专利方法中铜网与极耳的焊接会增加整体电池的内阻，影响电池的充放电电压变化曲线，不适用于容量小或单片电池极化研究。同时该电池还存在虚焊等风险，影响三电极电池制作良率。一般三电极电池制作数量不多，试验过程易出现无电池分析或分析电池少，数据不足，难以支撑结论等缺点。此外，在电池充放电过程中，采用的铝极耳易嵌锂，将影响参比电极电压，同时极耳嵌锂区域易膨胀、粉末化，甚至断裂，无法满足测试要求。

也有专利CN108427077A将前端镀锂的铜丝作为参比电极，引出电池主体，再与极耳焊接。但该方法存在三电极电池易漏液、良率低、极耳内阻大等缺点。

发明内容

本发明提供一种简单、新型的参比电极结构，其具有结构简单、三电极电池制作方便、产品良率高、电阻小、不易漏液等优点。

一种新型的参比电极结构，该参比电极包括铜基体、极耳胶和隔膜，所述的极耳胶粘在铜基体的上部，极耳胶上部的铜基体表面包覆镀镍层(作为参比电极的极耳)，极耳胶下部的铜基体表面包覆镀锂层，所述的隔膜包覆在镀锂层外围。