[發明專利]鋰參比電極，三電極鋰離子電池及其制造方法

在審

• 申請號: 202111279616.3
• 申請日: 2021-10-29
• 公開（公告）號: CN113889599A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 彭旭新;趙悠曼;周崇旺
• 申請（專利權）人: 東莞市創明電池技術有限公司
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M10/0525;H01M10/058;H01M50/533;H01M50/536
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 張艷美;鄒敏敏

本發明提供了一種鋰參比電極，三電極鋰離子電池及其制造方法，其中，鋰參比電極包括銅箔和與銅箔焊接固定的金屬極耳，銅箔包括補鋰部和介于補鋰部和金屬極耳之間的焊接部，焊接部焊接于金屬極耳，補鋰部包括兩個外表面和多個均勻排布且貫穿兩個外表面的通孔，外表面上設置鍍鋰層。本發明于外表面上設置鍍鋰層，受鋰面為平面而非圓柱面，可以保證鍍鋰電流均勻即鍍鋰厚度均勻，故可保證鋰參比電極不易失效，且也能避在循環過程中割裂反復膨脹收縮的極片。鍍鋰層的面積較大且可控，可以經受電池長期循環或長期存儲過程中的鋰消耗。對銅箔的補鋰部設置貫穿上下外表面的通孔，既能保證于外表面進行有效鍍鋰，又不影響正負極之間正常充放電的鋰離子傳輸。

技術領域

本發明涉及儲能技術領域，尤其涉及一種鋰離子電池，更加涉及一種鋰參比電極，三電極鋰離子電池及其制造方法。

背景技術

由于鋰離子電池的電壓由正極電位和負極電位疊加提供，而全電池的二電極體系，使得研究人員難以分析充放電過程中正極和負極單獨的電位變化，以及正、負極各自的阻抗變化規律，因此需要引入一個參比電極組成三電極體系來區分正極和負極在各項測試中的單獨影響。而參比電極一般為金屬鋰或以金屬載體鍍鋰的形式而形成鋰參比電極。

目前制作鋰參比電極和三電極鋰離子電池的方式及其缺點如下：

1)以鋰絲、鋰箔或鋰金屬片的形式，置入正負極極片之間，形成參比電極，金屬鋰與正負極極片之間用隔離膜進行隔離，金屬鋰再與外部極耳連接并塑封。由于金屬鋰屬于高活性的危險材料，容易與水、氧反應，需要在水、氧控制較好的環境(如惰性氣氛手套箱)中才能使用，這種限制則不利于采用鋰絲、鋰箔或鋰金屬片而進行三電極鋰離子電池的制作，效率較低，更不利于大量制作以用于對比評估。同時鋰箔或鋰金屬片的使用，會阻礙正常的正負極之間鋰離子的傳輸。

2)以銅絲(裸銅線或漆包線處理)或銅網置入正負極極片之間，銅絲或銅網與正負極極片之間用隔離膜進行隔離，銅絲或銅網與金屬極耳焊接引出再塑封，三電極電池注液封口化成后，再對銅絲或銅網進行鍍鋰，形成鋰參比電極。這種方式會產生三個問題：第一，銅絲或銅網的受鋰面為圓柱面，在電池多次循環后，極片的反復膨脹擠壓銅絲或銅網容易造成對正負極極片的割裂損傷。第二，銅絲或銅網的反應界面面積小，鍍鋰量較少(常用為50uAh左右)，導致其電極電位保持穩定的時間較短，在長循環監控正負極電位的過程中，容易出現鋰參比電極電位失效的情況。第三，銅絲或銅網的受鋰面為圓柱面，在電場的作用下，鍍鋰厚度必然導致不均勻，且容易產生鋰枝晶而刺穿隔離膜，導致鋰參比電極的過早失效，無法做到長時間監控電池正負極電位。

發明內容

基于上述問題，本發明的目的在于提供一種鋰參比電極，三電極鋰離子電池及其制造方法，此鋰參比電極可避掉傳統方式的多種問題，可于長時間循環過程中對正負極進行電位監控，并避免了鋰參比電極在電池長循環過程中對極片的割裂損傷。

為實現上述目的，本發明第一方面提供了一種鋰參比電極，包括銅箔和與所述銅箔焊接固定的金屬極耳，所述銅箔包括補鋰部和介于所述補鋰部和所述金屬極耳之間的焊接部，所述焊接部焊接于所述金屬極耳，所述補鋰部包括兩個外表面和多個均勻排布且貫穿兩個所述外表面的通孔，所述外表面上設置鍍鋰層。

與現有技術相比，本發明于外表面上設置鍍鋰層，受鋰面為平面而非圓柱面，可以保證鍍鋰電流均勻即鍍鋰厚度均勻，故可保證鋰參比電極不易失效，且也能避在循環過程中割裂反復膨脹收縮的極片。同時，鍍鋰層的面積較大且可控，可以經受電池長期循環或長期存儲過程中的鋰的消耗。對銅箔的補鋰部設置貫穿上下外表面的通孔，既能保證于外表面進行有效鍍鋰，又不影響正負極之間正常充放電的鋰離子傳輸。采用鍍鋰工藝，而非鋰絲、鋰箔或鋰金屬片，其制造工藝對環境要求不高，便于大量制作。

作為一較佳技術方案，所述焊接部包括與所述金屬極耳焊接的焊接區和借由膠帶包裹的隔離區，將焊接部上未焊接部分用膠帶進行隔離，以避免被鍍鋰，而影響補鋰部上的鍍鋰量。

作為一較佳技術方案，所述金屬極耳為銅片或者鎳片。