[发明专利]一种三电极软包电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种三电极软包电池及其制备方法。

背景技术

传统电化学工作站在对电池内部机理进行分析时，通常采用两电极进行测试，这样得到的阻抗谱测试只能测得电池的整个阻抗，不能将电池的正负极分开研究其各自对电池内阻的贡献。因此需要使用三电极来区分研究电池中正负极材料分别对电池系统阻抗的影响。三电极体系有三个电极：一个工作电极（研究电极），一个参比电极，一个辅助电极。由于测量和监控参比电极和工作电极之间的电势差有很高的输入阻抗电流在工作电极和辅助电极之间通过，而参比电极上几乎没有电流经过。因此，可以比较准确的测定工作电极相对参比电极的电位变化。此外，三电极体系还可以对电池正负极进行充放电电压区间监测，根据得出的电压区间可以计算出正负极克容量，从而在制备一定容量的电池时，可以为需要计算合适的正负极活性物质含量比提供理论依据。

相比于传统两电极电池，三电极体系电池的区别在于增加了一个参比电极。正负极则对应于工作电极和辅助电极。通常锂电池中的参比电极一般采用锂，因为锂具有标准电位，交换电流密度高，在有机电解液中不会出现过极化等。但锂对氧气和水汽敏感，不能在空气中暴露。目前对锂电池参比电极的研究方面，有通过直接购买锂金属线或者锂金属薄片置于隔膜间充当参比电极（Journal of Electroanalytical Chemistry 759 (2015) 91–94；Journal of Power Sources 111 (2002) 255–267），这种方法虽然操作简单，但是当纯锂金属线/片作为参比电极置于电解液中，在长期充放电过程中可能会出现锂金属消耗甚至伴随着溶解现象；而参比电极只有锂没有其他支撑金属很容易会断开，从而难以继续作为参比电极进行实验。也有研究组通过将铜丝置于隔膜中间，封装制备好电池后对铜丝再进行镀锂工作，使铜表面附着上一层锂金属（Journal of Power Sources 237 (2013) 285-290），这一方法也曾被尝试过，但其缺点在于难以维持较长时间的充放电循环，镀上的一层锂还是相对较薄，长期充放电会消耗殆尽。如果延长镀锂时间，又会出现锂枝晶等问题。因此，发展一种制备技术简单易行、可以达到多次充放电循环测试要求，同时满足测试数据可靠的三电极软包电池参比电极，具有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用铜网附锂制备三电极软包电池参比电极的方法，操作易行同时保证作为参比电极能经历电池充放电循环测试不受影响，进而展开三电极体系下的测试和分析工作。

本发明采用的技术方案如下：

一种三电极软包电池，包括封装在上铝塑膜、下铝塑膜之间的叠片电池，所述叠片电池包括正极涂布极片、两层隔膜、负极涂布极片，所述正极涂布极片通过集流体焊接有正极铝极耳，所述负极涂布极片通过集流体焊接有负极镍极耳，所述两层隔膜之间设有铜网，所述铜网的一端的表面覆盖有锂金属片、另一端伸出隔膜后与辅助铝极耳连接。

进一步方案，所述正极涂布极片、负极涂布极片的一端对称设有未涂覆浆料的空白区，所述锂金属片通过胶粘附在两层隔膜之间，并位于正极涂布极片、负极涂布极片的空白区之间。

进一步方案，位于上铝塑膜、下铝塑膜边缘部位的辅助铝极耳、正极铝极耳和负极镍极耳上均设有极耳胶，其热熔后将上铝塑膜、下铝塑膜的边缘进行粘连密封。

本发明的另一个发明目的是提供上述一种三电极软包电池的制备方法，其步骤如下：

（1）在正极片上涂覆上正极浆料成正极涂布极片，并在其一端预留一块空白区不涂覆正极浆料；在负极片上涂覆上负极浆料成负极涂布极片，并在其一端预留一块空白区不涂覆负极浆料；

（2）通过超声焊，将正极铝极耳通过集流体焊接在正极涂布极片上，将负极镍极耳通过集流体焊接在负极涂布极片上；

（3）将铜网的表面用砂纸打磨后分别放入浓硫酸和去离子水中进行超声洗净，烘干后放入氩气保护的手套箱中；将锂金属片均匀压覆在铜网一端的表面，使其完全附着在铜网的微孔上；

（4）将两层隔膜置于正极涂布极片、负极涂布极片之间并用绿胶进行固定后形成叠片电池；然后将叠片电池置于步骤中的手套箱中，将附锂的铜网一端插入两层隔膜之间并用绿胶固定，使附锂的铜网正好位于正极涂布极片、负极涂布极片的空白区之间，铜网的另一端位于两层隔膜的外部；