一种钠离子电池三电极结构及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种钠离子电池三电极结构及其制造方法，包括正极片、负极片和参比电极，对应于所述正极片与负极片的对拼贴合面开设有参比电极腔，所述参比电极匹配设置在所述参比电极腔内且向外引出电极端子。通过在正、负极片相对面上开设凹槽，形成用于安装参比电极的参比电极腔，能够增加钠金属的含量，增加其使用过程中能够消耗的时长，延长使用寿命，而且通过凹设的参比电极腔提供容纳空间，当正、负极片叠片后，不会引起电芯的形变，对电池体系的扰动很小。系的扰动很小。系的扰动很小。

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池三电极结构及其制造方法


[0001]本专利技术属于电池领域，特别涉及一种钠离子电池三电极结构及其制造方法。

技术介绍

[0002]电池研究中用到的三电极体系中，是为了排除电极电势因极化电流而产生的较大误差而设计的。三电极是指：工作电极、对电极以及参比电极。钠离子电池中工作电极、对电极分别为正极片、负极片，三电极的参比电极一般用金属钠，参比电极的制作方法主要有金属丝镀钠法：将直径20um金属细丝，材质可以为铝、铜、镍、钢等，先用98％的硫酸腐蚀2h，再用去离子水冲洗干净，室温晾干；然后将金属细丝夹入电池正、负极片的叠片之间，即位于对拼贴合面上，注液装配成电池后，将正极和金属丝参比电极连接，以微小电流从正极对参比电极充电，此时钠金属会在金属丝表面沉积，从而获得有金属钠的参比电极。
[0003]金属丝镀钠法的优点是制作工艺简单，由于金属很细，参比电极对电池体系的扰动小，精度较高，缺点是金属丝上钠的量太少，消耗比较快，随着金属钠的消耗，三电极的精度下降，长期测试时，用该方法监控循环过程中电压变化精度低。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种钠离子电池三电极结构及其制造方法，钠金属量充足，且对电池体系扰动小，测量精度高，可长期使用。
[0005]技术方案：为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种钠离子电池三电极结构，包括正极片、负极片和参比电极，对应于所述正极片与负极片的对拼贴合面开设有参比电极腔，所述参比电极匹配设置在所述参比电极腔内且向外引出电极端子。
[0007]进一步的，所述正极片、负极片朝向相对的一侧面上开设有位于正极片上的正极凹槽和开设在负极片上的负极凹槽，所述正极凹槽与负极凹槽位置正相对且对拼后构成参比电极腔。
[0008]进一步的，所述参比电极包括泡沫金属骨架和填充进所述泡沫金属骨架孔隙中的钠金属。
[0009]进一步的，所述泡沫金属骨架的孔隙率在90
‑
99％，孔径分布范围为200
‑
500um。
[0010]进一步的，所述泡沫金属骨架为泡沫铝、泡沫铜或泡沫镍中的任一种。
[0011]进一步的，所述正极凹槽、负极凹槽分别与对应的正极片、负极片的一侧壁连通形成豁口状凹槽结构，所述参比电极腔为一侧开口的腔体结构。
[0012]进一步的，所述正极凹槽深度小于或等于正极单面层的厚度；所述负极凹槽的深度小于或等于负极单面层的厚度。
[0013]实施一种钠离子电池三电极结构的制造方法，包括以下步骤：
[0014]S1：在正极片和负极片朝向相对的一侧，在对应位置处，在正极片、负极片上分别刮出预设形状和深度为T的凹槽，并形成正极凹槽和负极凹槽，当正极片和负极片叠片后，
正极凹槽和负极凹槽形成一个侧开口的参比电极腔；
[0015]S2：按照参比电极腔的形状和尺寸裁剪加工适配的泡沫金属骨架；
[0016]S3：将过量金属钠粉填充到泡沫金属骨架的孔隙中，然后对包含钠粉的泡沫金属骨架进行加热，使得钠粉熔融并浸入到泡沫金属的孔隙中；
[0017]S4：待泡沫金属冷却后，重复步骤S3，直至泡沫金属的全部孔隙紧密填充有熔融并冷却后的钠单质，然后将超出泡沫金属外轮廓的多余钠粉去除；
[0018]S5：将填充钠单质的泡沫金属塞入至参比电极腔中，并向外引出电极端子，然后将正极片、负极片和参比电极通过隔膜缠绕包覆；
[0019]S6：电池完成装配、包装、烘烤、注液、化成、分容后，即制得了金属钠参比电极、正极片和负极片共同组成的钠离子三电极电池。
[0020]有益效果：本专利技术通过在正、负极片相对面上开设凹槽，形成用于安装参比电极的参比电极腔，能够增加钠金属的含量，增加其使用过程中能够消耗的时长，延长使用寿命，而且通过凹设的参比电极腔提供容纳空间，当正、负极片叠片后，不会引起电芯的形变，对电池体系的扰动很小。
附图说明
[0021]附图1为本专利技术的电芯整体结构示意图；
[0022]附图2为本专利技术的正极片、负极片的结构示意图；
[0023]附图3为本专利技术采用极耳引出时的装配流程示意图；
[0024]附图4为本专利技术采用金属丝引出时的装配流程示意图；
[0025]附图5为本专利技术的三电极电芯制造方法流程图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。
[0027]如附图1至附图4所示，一种钠离子电池三电极结构，包括正极片1、负极片2和参比电极3，正极片、负极片均为叠片式结构，对应于所述正极片1与负极片2的对拼贴合面开设有参比电极腔，参比电极腔可单独开设在正极片或负极片或两个极片上均开设，所述参比电极3匹配设置在所述参比电极腔内且向外引出电极端子6，引出的电极端子6为极耳6a或金属丝6b。通过在正、负极片相对面上开设凹槽，当正负极片对拼贴合后，形成用于安装参比电极的参比电极腔，通过参比电极腔能够增加钠单质容积，能够提升能够增加钠金属的含量，增加其使用过程中能够消耗的时长，延长使用寿命，而且通过凹设的参比电极腔提供容纳空间，当正、负极片叠片后，不会引起电芯的形变，对电池体系的扰动很小。
[0028]优选的，所述正极片1、负极片2朝向相对的一侧面上开设有位于正极片1上的正极凹槽4和开设在负极片2上的负极凹槽5，所述正极凹槽4与负极凹槽5位置正相对且对拼后构成能够容纳和安装参比电极3的参比电极腔，且正极凹槽和负极凹槽在垂直于贴合面的方向上深度相同，保证两侧的钠金属分布相对均匀。
[0029]所述参比电极3包括泡沫金属骨架7和填充进所述泡沫金属骨架7孔隙中的钠金属8，泡沫金属骨架7为包含有孔隙的泡沫金属，通过泡沫金属作为基体骨架，将钠金属单质填充到孔隙中，从而形成参比电极整体结构，能够便于模块化组装，而且通过泡沫金属作为骨
架，提升钠金属的容量。
[0030]泡沫金属骨架孔隙中的钠金属为熔融并冷却后的金属状态。将钠金属粉末填充至泡沫金属孔隙中，然后加热使得钠金属粉末熔融，提升钠金属在泡沫骨架中整体的容量，且保证钠金属与泡沫金属骨架的连接稳定性。金属钠粉填充到泡沫金属中，熔融后的金属钠与泡沫金属骨架紧密结合，制得参比电极。
[0031]所述泡沫金属骨架为泡沫铝、泡沫铜或泡沫镍等材料。所述泡沫金属骨架7的孔隙率在10
‑
99％，优选的为90
‑
99％，较大的孔隙率能够提升钠金属的容纳量。孔径分布范围为1um
‑
5mm，优选的为200
‑
500um，使得钠金属熔融后分布均匀。所述钠粉D50在0.1um
‑
1mm，考虑到熔融后更快速填充，以及防止扬尘，优选100um。
[0032]所述正极凹槽4、负极凹槽5分别与对应的正极片、负极片的一侧壁连通形成豁口状凹槽结构，构成的所述参比电极腔为一侧开口的腔体结构，便于模块化的参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池三电极结构，其特征在于：包括正极片(1)、负极片(2)和参比电极(3)，对应于所述正极片(1)与负极片(2)的对拼贴合面开设有参比电极腔，所述参比电极(3)匹配设置在所述参比电极腔内且向外引出电极端子(6)。2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池三电极结构，其特征在于：所述正极片(1)、负极片(2)朝向相对的一侧面上开设有位于正极片(1)上的正极凹槽(4)和开设在负极片(2)上的负极凹槽(5)，所述正极凹槽(4)与负极凹槽(5)位置正相对且对拼后构成参比电极腔。3.根据权利要求1所述的一种钠离子电池三电极结构，其特征在于：所述参比电极(3)包括泡沫金属骨架(7)和填充进所述泡沫金属骨架(7)孔隙中的钠金属(8)。4.根据权利要求3所述的一种钠离子电池三电极结构，其特征在于：所述泡沫金属骨架(7)的孔隙率在90
‑
99％，孔径分布范围为200
‑
500um。5.根据权利要求4所述的一种钠离子电池三电极结构，其特征在于：所述泡沫金属骨架为泡沫铝、泡沫铜或泡沫镍中的任一种。6.根据权利要求1所述的一种钠离子电池三电极结构，其特征在于：所述正极凹槽(4)、负极凹槽(5)分别与对应的正极片、负极片的一侧壁连通形成豁口状凹...

【专利技术属性】
技术研发人员：王乾，
申请(专利权)人：苏州时代华景新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：