一种参比电极及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种参比电极及其制备方法和应用。一种参比电极的制备方法，包括如下步骤：步骤一：将活性浆料双面涂覆在集流体的表面上，压制得到具有活性物质层的极片，将所述极片组装到锂电池中；其中，所述活性浆料中使用的活性材料选自钴酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂中的任意一种；步骤二：对所述锂电池进行放电充电操作，调整所述锂电池的荷电状态；步骤三：拆解步骤二中的所述锂电池，取出经过荷电状态调整的所述极片并进行剪裁、清洗，即得到参比电极。本申请具有提高参比电极长期循环稳定性、可靠性和准确性的优点。可靠性和准确性的优点。可靠性和准确性的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种参比电极及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其是涉及一种参比电极及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池因其在能量密度、功率密度以及循环寿命、安全性方面的优势，在能源领域获得广泛应用，市场规模迅速扩张，已成为应用最为广泛的蓄电池体系。
[0003]随着锂离子电池的研究越来越深入，现有的研究仅能针对电池的整体电化学性能，不能满足对电池正、负极进行单独研究的需求；为了监测锂电池在通过电流情况下正电极和负电极电位的实时变化情况，以加深对锂电池性能特性及性能变化的理解，需要在锂电池中引入可靠的参比电极，并通过测试正负极相对于参比电极的电位变化对电芯进行实时监测。
[0004]现有的锂离子电池参比电极的材料基本上是铜、锂和镀锂合金，但是铜参比电极会扰动电信号，影响测试精度；锂参比电极容易氧化，操作步骤复杂；镀锂合金的镀锂量有限，在测试中锂会被消耗，甚至完全消耗裸露出完整的铜表面，导致测得的电位数据不准确；更为重要的是，目前的参比电极本身的欧姆电阻大小或电子导电波动性均会影响其在锂电池循环过程中的长期稳定性，不利于参比电极的长时间使用。因此，亟待提供一种能够在锂电池的循环过程中保持优异的稳定性且和实时监测效果的参比电极。

技术实现思路

[0005]为了提高参比电极的长期循环稳定性、可靠性和准确性，本申请提供一种参比电极及其制备方法和应用。
[0006]第一方面，本申请提供一种参比电极的制备方法，采用如下的技术方案：
[0007]一种参比电极的制备方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一：将活性浆料双面涂覆在集流体的表面上，压制得到具有活性物质层的极片，将所述极片组装到锂电池中；其中，所述活性浆料中使用的活性材料选自钴酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂中的任意一种；
[0009]步骤二：对所述锂电池进行放电充电操作，调整所述锂电池的荷电状态；
[0010]步骤三：拆解步骤二中的所述锂电池，取出经过荷电状态调整的所述极片并进行剪裁、清洗，即得到参比电极。
[0011]通过调整锂电池的荷电状态并以锂电池中的极片作为参比电极，首先，在电荷状态调整过程中，使锂电池中的极片表面具有更加均匀的材料组成和完整地界面结构期可靠稳定性的影响，在一定程度上保证其在使用过程中的电位单值性和循环稳定性，从而提高监测精确度和长期循环稳定性；其次，通过调整锂电池的荷电状态，使参比电极中的电极反应活性保持在较高程度，使参比电极中的电极反应在快速实现平衡的同时保持良好的重现性，电位波动变化小并且在大电流密度下不发生大的极化；最后，经过荷电状态调整的磷酸
铁锂极片作为参比电极，相对于锂电极和锂合金电极与待测电芯中正极极片和负极极片之间的相容性更好，对待测电芯中正负极片的电势分布影响最小，能够进一步提高参比电极监测的精准度；在此基础上，实现对长期的循环过程中正极极片与负极极片失效根源的判断，并且能够将放电过程中记录的负极电极电势与全电池电压变化过程的放电容量进行点对点匹配，从而对全电池中负极克容量的发挥率进行量化。
[0012]优选地，步骤二中荷电状态调整后所述锂电池的荷电状态为30％SOC
‑
60％SOC。
[0013]通过控制参比电极的荷电状态，使参比电极能够形成连续性好的电子导电回路，将其应用在电芯中后保持优异的灵敏度和响应稳定性，并且具备稳定的电位，提高监测准确性。
[0014]优选地，步骤二中对所述锂电池进行电荷状态调整时先以0.1
‑
0.2C的电流放电至2.5
‑
3V，然后再以0.1
‑
0.2C的电流恒流充电至理想荷电状态即可。
[0015]优选地，所述拆解过程中控制露点大于等于
‑
40℃。
[0016]露点，又称露点温度，指的是在固定的环境空气压强下，空气中所含的气态水达到饱和而凝结成液态水所需要降至的温度。
[0017]通过控制拆解过程中的露点，避免电解液和水分反应生成微量有害气体对荷电状态调整后的极片产生负面影响，从而提高极片从锂电池中拆解出来的成功率。
[0018]优选地，步骤一中所述极片的面密度为150
‑
450g/m2。
[0019]通过控制极片的面密度，使参比电极的反应速率和反应效率控制在最适宜的范围内，提高参比电极的监测稳定性。
[0020]优选地，步骤一中所述极片的所述活性物质层的厚度为140
‑
200μm。
[0021]通过控制活性物质层厚度，在提高电化学反应速率的同时的降低参比电极的阻抗，避免直流误差，使参比电极中的活性物质能够得到充分利用，从而使电池在高倍率下放电容量降低，提高参比电极的可逆性。
[0022]第二方面，本申请提供一种参比电极，采用如下技术方案：
[0023]一种参比电极，所述参比电极由上述方法制备得到。
[0024]第三方面，本申请提供一种三电极电芯，采用如下技术方案：
[0025]一种三电极电芯，包括如上所述的参比电极。
[0026]优选地，所述参比电极固定于所述三电极电芯的相邻两个正极极片与负极极片之间，所述参比电极的一端凸出于所述三电极电芯，所述参比电极凸出于所述三电极电芯的一端连接有导电部。
[0027]优选地，相邻的两个所述正极极片和所述负极极片是位于所述三电极电芯最外层位置处的正极极片和负极极片。
[0028]优选地，所述参比电极凸出于所述三电极电芯的一端的表面上的活性物质层被去除，露出空白集流体，所述参比电极上露出所述空白集流体的区域的面积与所述参比电极的面积的比值为(1
‑
2)：3。
[0029]通过控制参比电极在三电极电芯中的安装位置，当参比电极位于电芯的最后一层正极极片与负极极片之间时，能够将参比电极引起的电芯容量损失降至最低，从而提高电芯的使用寿命。
[0030]优选地，靠近所述参比电极的所述负极极片的面积与所述参比电极的面积比值为
(30
‑
36)：1。
[0031]通过控制三电极电芯中靠近参比电极的负极极片的面积与参比电极的面积的比值，降低参比电极的存在使相邻两个正极极片与负极极片之间产生的电势分布误差并降低电势分布复杂性，保证所制备的参比电极的一致性和控制参比电极检测的电位误差，从而提高参比电极在监测长循电位过程中的稳定性和监测精确性。
[0032]第四方面，本申请提供一种锂离子电池，采用如下技术方案：
[0033]一种锂离子电池，包括上述的三电极电芯。
[0034]综上所述，本申请具有以下有益效果：
[0035]1、本申请采用通过荷电状态调整后的锂电池中的极片作为三电极电芯中的参比电极，由于参比电极具有优异的界面稳定性和较高的反应活性以及与三电极电芯中的正极极片、负极极片之间良好的相容性，因此，有力地保证了参比电极在使用过程中的循环稳定性和良本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种参比电极的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：将活性浆料双面涂覆在集流体的表面上，压制得到具有活性物质层的极片，将所述极片组装到锂电池中；其中，所述活性浆料中使用的活性材料选自钴酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂中的任意一种；步骤二：对所述锂电池进行放电充电操作，调整所述锂电池的荷电状态；步骤三：拆解步骤二中的所述锂电池，取出经过荷电状态调整的所述极片并进行剪裁、清洗，即得到参比电极。2.根据权利要求1所述的一种参比电极的制备方法，其特征在于：步骤二中荷电状态调整后所述锂电池的荷电状态为30％SOC
‑
60％SOC。3.根据权利要求1所述的一种参比电极的制备方法，其特征在于：所述拆解过程中控制露点≥
‑
40℃。4.根据权利要求1所述的一种参比电极的制备方法，其特征在于：步骤一中所述极片的面密度为150
‑
450g/m2。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑重，高强强，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：