[發明專利]三電極電池

在審

• 申請號: 202010872038.3
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112054260A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 周偉杰;張要軍;張芳芳;呂豪杰
• 申請（專利權）人: 昆山寶創新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/48
• 分類號: H01M10/48;H01M4/13;H01M10/0525
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 戴冬瑾

本發明公開了一種三電極電池。該三電極電池包括：正極極片、負極極片、兩層隔膜和參比電極。其中，正極極片的一側具有正極極耳，負極極片的一側具有負極極耳，正極極耳和負極極耳同側設置；隔膜設在所述正極極片和所述負極極片之間；參比電極包括本體和連接部；所述連接部設在所述兩層隔膜之間，位置在極片頂部到隔膜頂部之間；所述連接部的表面安裝有金屬鋰片。該三電極電池的電性能信號輸出準確穩定，且通過機械結構限位避免了傳統的鍍鋰、焊接等工藝的復雜性，操作簡單，適于量產。

技術領域

本發明涉及鋰電池領域，具體而言，本發明涉及三電極電池。

背景技術

作為可規模化應用儲能區間中能量密度最高的二次電池，鋰離子電池已經覆蓋了絕大部分通信和數碼產品市場，并對其技術進步產生重要影響。近年來，隨著性能和制作水平的提高，鋰離子電池開始應用于綠色環保的新能源電動汽車和其他電動交通工具，成為新能源產業中非常重要的一個產品。應鋰離子電池發展的需要，對鋰離子電池性能的研究也更加深入。其中，通過制作三電極電池來監測鋰離子電池電化學性能，如析鋰電位、陰陽極充放電、高低溫性能等，三電極方式監測鋰離子電池已經成為電芯預研、失效分析、電化學反應行為監測最重要的手段，深受國內外研發人員青睞。

目前在用于量產和處在開發階段的鋰離子電池均由兩個電極構成(即正、負極)，該結構制作工藝簡單，便于生產及各工況使用需要。但兩電極無法直接得到單電極的極化特性和監測其電化學行為，所以在電芯異常點分析及使用條件評估等方面必須利用多電極與已有正、負兩極構成對電極，通過測量靜態和動態電壓差來評測電芯性能，通過添加參比電極準確獲得電芯性能數據是電池性能優化和失效分析的重要手段。在已有的技術和專利中，參比電極的制作方法是在銅網表面鍍金屬鋰或者直接將銅絲焊接到極耳上作為三電極，其工藝復雜，并且鍍層較薄加之電鍍不均，該參比電極反應出金屬鋰的電位信息比較薄弱，這種三電極所反饋出的電池數據的準確度有待商榷。

三電極主要作用是能準確反饋鋰離子電池內部信息，包括電極電位變化，高低溫性能，失效情況等。在軟包鋰離子電池三電極領域，主要技術難點在于三電極的選材、極耳與所選材料的焊接、三電極植入位置等。如已有專利中，選用銅絲作為第三電極電位材料，通過焊接將銅絲與帶有極耳膠的極耳(常見材質為金屬鋁)焊接到一起，該種方式操作復雜，存在銅絲電池內部位置難以固定、信號監測不準確等問題，例如在以電鍍金屬鋰制作的三電極在測試過程中經常出現電位漂移、鋰金屬損耗等原因導致數據不可靠。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種三電極電池。該三電極電池的電性能信號輸出準確穩定，且通過機械結構限位避免了傳統的焊接等工藝的復雜性，操作簡單，適于量產。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種三電極電池。根據本發明的實施例，該三電極電池包括：正極極片和負極極片，所述正極極片的一側具有正極極耳，所述負極極片的一側具有負極極耳，所述正極極耳和所述負極極耳同側設置；兩層隔膜，所述兩層隔膜設在所述正極極片和所述負極極片之間；參比電極，所述參比電極包括：本體和連接部；所述連接部設在所述兩層隔膜之間，且不與所述正極極片或所述負極極片重合；所述連接部的表面安裝有金屬鋰片。

根據本發明上述實施例的三電極電池中，參比電極連接部的表面安裝有金屬鋰片，該金屬鋰片可由連接部進行機械限位，安裝后不會脫落，操作簡單，適于量產。此外，本發明的三電極電池中的參比電極以類似極耳的形式安裝，在參比電極連接部直接固定金屬鋰，由此，可以突破傳統的在銅網表面鍍鋰的方案操作復雜、監測電化學數據不穩定等問題，顯著提高電極信號輸出的穩定性，且更便于大規模制作或量產。

另外，根據本發明上述實施例的三電極電池還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一些實施例中，所述本體和所述連接部為鋁材質。

在本發明的一些實施例中，所述連接部呈梯形、倒T形。