本发明专利技术公开了一种具有恒定电位参比电极的软包电池的制备方法，首先将正极极片、隔膜和负极极片以“Z”字型交叠制得电堆，然后在电堆最外侧的负极极片表面覆盖隔膜后，放置锂金属片作为参比电极，连接各电极极耳并封装后，利用放电过程对参比电极表面氧化层进行电化学处理，得到了一种具有恒定电位的参比电极的软包电池。本发明专利技术制备方法简单，适用范围广，所得软包电池有效提高了参比电极在电化学测试中的可靠性、稳定性和持续性，同时能够实现对正、负极在不同状态下的对锂电位和阻抗变化的单独分析，可以为优化电池设计、分析电极界面稳定性和循环衰减机理等提供重要依据。稳定性和循环衰减机理等提供重要依据。稳定性和循环衰减机理等提供重要依据。
【技术实现步骤摘要】
一种具有恒定电位参比电极的软包电池及其制备方法
[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种具有恒定电位参比电极的软包电池及其制备方法。
技术介绍
[0002]在锂离子电池的研制过程中，引入参比电极是一种重要的辅助设计方法，通过在电池内部加入参比电极，可以将电池的正极和负极分开研究，单独分析正、负极在不同状态下的电位和阻抗变化，为优化电池设计、分析电极界面稳定性和循环衰减机理等提供重要依据。
[0003]金属锂是锂离子电池中最常用的参比电极，加入方式主要有两种：(1)在电芯内部加入铜丝、铂丝、金丝等，使用前进行原位镀锂；(2)电池内部直接接入锂金属丝、锂金属带、锂金属片等。但是，参比电极本身电位的准确性却少有报道，国外公开报道的文章(Journal of Power Sources 481(2021)228933)中证实了锂离子电池参比电极误差的存在，采用直径200μm的铜丝作为参比电极，通过监测不同倍率充电过程中负极电位的变化，结合满电态拆解后负极极片的表面形貌，证实了电池在0.6C充电时存在超过67mV的电位误差，虽然电位误差会随着参比电极尺寸的减小而减小，但无法消除。因此，需要在电池内部引入一种精准可靠的具有恒定电位的参比电极，保证参比电极的电位始终保持恒定，才能获取准确的正、负极电位及阻抗信息。
[0004]中国专利技术专利申请(公布号：CN107293778A)公开了一种三电极电池及其制备方法，采用的参比电极直径为5～20μm，一端为裸露铜丝，置于正、负极极片之间并由隔膜分开，另一端为漆包线，从电池外部引出并与镍极耳连接，在测试交流阻抗前需对铜丝进行表面镀锂。该专利技术认为参比电极的直径小于隔膜厚度和正负极材料的粒径，不会影响锂离子在正负极间的传输，可明显提高检测的准确性。但是，该专利技术并未考虑镀锂层会增加参比电极尺寸，造成充放电过程中电流对参比电位的扰动，对于参比电极电位的准确性也无具体说明。此外，铜丝表面的锂层耐久性较差，每次监测前均需进行预先镀锂，增加操作工序。
[0005]中国专利技术专利申请(公布号：CN106785068B)公开了一种三电极软包电池及其制备方法，采用锂金属片附着于铜网作为参比电极，置于正、负极极片之间并由隔膜分开，为了避免参比电极的干扰，在参比电极对应位置的正、负极极片上预留了未涂覆浆料的空白区域。但是，该专利技术仅适用于小容量软包电池，且未提及锂金属片表面氧化层对参比电位准确性的影响。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种具有恒定电位参比电极的软包电池的制备方法，首先将正极极片、隔膜和负极极片以“Z”字型交叠制得电堆，然后在电堆最外侧的负极极片表面覆盖隔膜后，放置锂金属片作为参比电极，连接各电极极耳并封装后，利用放电过程对参比电极表面氧化层进行电化学处理，得到了一种具有恒定电位参比电极的软
包电池。本专利技术制备方法简单，适用范围广，所得软包电池有效提高了参比电极在电化学测试中的可靠性、稳定性和持续性，同时能够实现对正、负极在不同状态下的对锂电位和阻抗变化的单独分析，可以为优化电池设计、分析电极界面稳定性和循环衰减机理等提供重要依据。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种具有恒定电位参比电极的软包电池的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1在铝箔双面涂覆正极浆料，经辊压、冲切制得正极极片；在铜箔双面涂覆负极浆料，经辊压、冲切制得负极极片；
[0010]S2将正极极片、隔膜和负极极片以“Z”字型交叠制得电堆，负极极片数量比正极极片多1片；
[0011]S3在电堆最外侧的负极极片表面覆盖隔膜后，放置与镍极耳连接的锂金属片，再用隔膜包覆锂金属片，并对锂金属片进行绝缘处理和固定；所述锂金属片作为参比电极，与锂金属片连接的镍极耳为参比电极极耳；
[0012]S4将电堆正极极片中的铝箔与铝极耳焊接，电堆负极极片中的铜箔与镍极耳焊接；所述铝极耳和与铜箔焊接的镍极耳分别为正极极耳和负极极耳；
[0013]S5将包含参比电极的电堆依次进行封装，注液，抽真空和封口，得到软包三电极电池；
[0014]S6将软包三电极电池的参比电极极耳和负极极耳接入充放电设备，通过放电对参比电极表面氧化层进行电化学处理，得到具有恒定电位参比电极的软包电池。
[0015]进一步的，所述步骤S3中，锂金属片的宽度为负极极片的0.1～0.8倍，锂金属片的长度为负极极片的0.1～0.8倍。
[0016]进一步的，所述步骤S3中，锂金属片的厚度为10～100μm。
[0017]进一步的，所述步骤S3中，锂金属片放置区域位于与负极极片对应的区域内。
[0018]进一步的，所述步骤S4中，采用超声焊将电堆正极极片中的铝箔与铝极耳焊接，电堆负极极片中的铜箔与镍极耳焊接。
[0019]进一步的，所述步骤S5中，采用铝塑膜对包含参比电极的电堆进行封装，注液时的电解液用量为4～8g/Ah。
[0020]进一步的，所述步骤S6中，软包三电极电池的负极极耳连接充放电设备的正极，软包三电极电池的参比电极极耳连接充放电设备的负极。
[0021]进一步的，所述步骤S6中，以恒定电流对软包三电极电池进行放电。
[0022]进一步的，所述步骤S6中，用于对软包三电极电池进行放电的恒定电流I
r
为5～200μA，放电时间t
r
为2～5h。
[0023]一种具有恒定电位参比电极的软包电池，采用上述一种具有恒定电位参比电极的软包电池的制备方法得到，用于锂离子电池电化学性能的测试，通过监测测试过程中正极与参比电极，以及负极与参比电极的电位变化，进行锂离子电池设计合理性、功率匹配性和循环衰减机制研究；或通过监测不同状态下正极与参比电极，以及负极与参比电极的阻抗变化，进行锂离子电池界面稳定性研究。
[0024]本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：
[0025](1)本专利技术具有恒定电位参比电极的软包电池的制备方法中，采用锂金属片作为
参比电极，并利用放电过程对作为参比电极的锂金属片表面氧化层进行电化学处理，以除去杂质和氧化物，确保参比电位始终保持恒定，有效提高了参比电极在电化学测试中的精准度和持久性，进而提升软包三电极电池在应用时的可靠性和稳定性；
[0026](2)本专利技术具有恒定电位参比电极的软包电池的制备方法中，通过将锂金属片置于电堆最外侧，可以避免充放电过程中电流变化对参比电位的干扰，使参比电位始终保持恒定；
[0027](3)本专利技术具有恒定电位参比电极的软包电池的制备方法简单，适用范围广，将本专利技术软包电池应用于锂离子电池电化学性能的测试，能够单独分析正、负极在不同状态下的对锂电位和阻抗变化，可以为优化电池设计、分析电极界面稳定性和循环衰减机理等提供重要依据。
附图说明
[0028]图1为本专利技术电堆交叠示意图；
[0029]图2为本专利技术具有恒定电位参比电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有恒定电位参比电极的软包电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1在铝箔双面涂覆正极浆料，经辊压、冲切制得正极极片；在铜箔双面涂覆负极浆料，经辊压、冲切制得负极极片；S2将正极极片、隔膜和负极极片以“Z”字型交叠制得电堆，负极极片数量比正极极片多1片；S3在电堆最外侧的负极极片表面覆盖隔膜后，放置与镍极耳连接的锂金属片，再用隔膜包覆锂金属片，并对锂金属片进行绝缘处理和固定；所述锂金属片作为参比电极，与锂金属片连接的镍极耳为参比电极极耳；S4将电堆正极极片中的铝箔与铝极耳焊接，电堆负极极片中的铜箔与镍极耳焊接；所述铝极耳和与铜箔焊接的镍极耳分别为正极极耳和负极极耳；S5将包含参比电极的电堆依次进行封装，注液，抽真空和封口，得到软包三电极电池；S6将软包三电极电池的参比电极极耳和负极极耳接入充放电设备，通过放电对参比电极表面氧化层进行电化学处理，得到具有恒定电位参比电极的软包电池。2.根据权利要求1所述的一种具有恒定电位参比电极的软包电池的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，锂金属片的宽度为负极极片的0.1～0.8倍，锂金属片的长度为负极极片的0.1～0.8倍。3.根据权利要求1所述的一种具有恒定电位参比电极的软包电池的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，锂金属片的厚度为10～100μm。4.根据权利要求1所述的一种具有恒定电位参比电极的软包电池的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，锂金属片放置区域位于与负极极片对应的区域内。5.根据权利要求1所述的一种具有恒定电位参...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋缙华，丰震河，张兴浩，杨炜婧，颜琪斌，王可，解晶莹，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：
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