[實用新型]一種疊片型三電極電池

有效

• 申請號: 202120642727.5
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN215299337U
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 楊嫚;李翔;王仁念;張強;李彬;王建濤;常增花;楊江海;仝紅亮;祁傳磊
• 申請（專利權）人: 國聯汽車動力電池研究院有限責任公司
• 主分類號: H01M10/48
• 分類號: H01M10/48;H01M10/0585;H01M10/0525
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李夢楠

本實用新型涉及鋰電池技術領域，尤其涉及一種疊片型三電極電池；所述疊片型三電極電池包括：疊片設置的隔膜、n片正極極片、n+2片負極極片、1片參比電極，n≥2；所述參比電極由鋰箔和銅網組成；所述鋰箔與所述銅網緊密貼合；在準備放置參比電極的位置，用所述參比電極代替正極極片，并通過隔膜將所述參比電極與其兩側的負極極片隔開。本實用新型提供的疊片型三電極電池，在精確地檢測正負極電位變化的同時，避免了對電池本身電化學性能的影響，并且降低了安全風險。同時，通過參比電極監測正負極的電壓變化，能夠避免電流過大導致負極發生析鋰，很大程度上提升了電池的安全性能。

技術領域

本實用新型涉及鋰電池技術領域，尤其涉及一種疊片型三電極電池。

背景技術

鋰離子電池具有比能量高、循環性能好、沒有記憶效應等諸多優點，近年來在軍工電源、消費類電子、新能源汽車中得到了廣泛的應用，并且在持續增長中。隨著新能源汽車產業迅速發展，車用動力電池的市場需求進一步爆發，消費者對于新能源汽車的快速充電要求逐漸提升，對于其安全性能愈發重視。

鋰離子電池主要由正極、負極、隔膜、電解液組成，在實際使用中，電路中測得的電壓為正負極的電壓差，表現了電池的整體性能。隨著充電電流的提升，電池正極和負極極化同時增加，負極的電位接近甚至低于0V，出現表面析鋰的可能性，一方面導致電池可逆鋰損失，另一方面析出的金屬鋰容易引發電池內短路等安全問題。

為了分別研究電池正負極的電化學特性，研究者們通常將常規電池改裝為三電極電池，通過引入金屬鋰、鉑、金、銅基體或磷酸鐵鋰、鈦酸鋰極片等作為參比電極，觀察充電過程中正負極的極化行為。在現有的技術中，疊片型鋰離子電池通常由n和n+1張正負極極片組成，卷繞電芯由一片正極和一片負極卷繞組成，參比電極通常放置于正極極片和負極極片之間。

然而，將參比電極放置于電池內部的正負極極片之間，相當于在電池中引入異物，當電池外部受到壓力時，其邊緣位置容易刺穿隔膜，引發電池內短路，并且兩側的極片之間脫嵌鋰的反應受到阻礙，不僅降低了局部的鋰離子傳輸速度，增加了電化學反應的極化，同時還增加了局部析鋰的風險。

CN109585907A以鍍鋰的銅絲和磷酸鐵鋰極片作為參比電極，放置在正負極極片之間，用于測試正負極的電位變化。然而，銅絲表面鍍鋰，對于鍍鋰電流的控制要求較高，且鋰層不穩定，在電池的壽命周期中需要多次鍍鋰，效率比較低。

CN108630980A將鋰片碾壓在金屬鎳極耳上，用隔膜包覆后制成參比電極，放置在正負極極片之間進行組裝。CN208093666U將鋰箔通過碾壓固定在銅箔上，銅箔與金屬極耳相連，制作成參比電極。金屬鎳或銅箔與金屬鋰的表面直接通過碾壓進行連接，接觸性較差，組裝過程中可能出現脫落現象。

CN105470577A選用金絲、銀絲或鉑絲作為參比電極，制成一種軟包鋰離子三電極電池。但上述幾種金屬成本較高，且測得的數據在使用時要轉換成相對于Li/Li⁺的電位，數據直觀性差。

與上述專利文件類似的方法很多，但是在應用上同時具有一個局限性：參比電極通過隔膜進行分隔，放置在正極極片和負極極片之間，一方面導致參比電極兩側的正負極活性物質無法參與電化學反應，參比電極邊緣的活性物質雖然參與反應，但是由于鋰離子傳輸距離增大，反應活性降低，局部容易發生析鋰；另一方面，當電池受到外部壓力時，正負極極片之間的參比電極相當于異物，其邊緣可能在外力的作用下刺穿隔膜，發生內短路，影響電池的安全性能。

鑒于此，特提出本實用新型。

實用新型內容

針對現有技術存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種疊片型三電極電池。

具體而言，所述疊片型三電極電池包括：疊片設置的隔膜、n片正極極片、n+2片負極極片、1片參比電極，n≥2；

所述參比電極由鋰箔和銅網組成；所述鋰箔與所述銅網緊密貼合；