[实用新型]锂参比电极和三电极锂离子电池

说明书

本实用新型提供了一种锂参比电极和三电极锂离子电池，其中，锂参比电极包括铜箔和与铜箔焊接固定的金属极耳，铜箔包括补锂部和介于补锂部和金属极耳之间的焊接部，焊接部焊接于金属极耳，补锂部包括两个外表面和多个均匀排布且贯穿两个外表面的通孔，外表面上设置镀锂层。本实用新型于外表面上设置镀锂层，受锂面为平面而非圆柱面，可以保证镀锂电流均匀即镀锂厚度均匀，故可保证锂参比电极不易失效，且也能避在循环过程中割裂反复膨胀收缩的极片。镀锂层的面积较大且可控，可以经受电池长期循环或长期存储过程中的锂消耗。对铜箔的补锂部设置贯穿上下外表面的通孔，既能保证于外表面进行有效镀锂，又不影响正负极之间正常充放电的锂离子传输。

技术领域

本实用新型涉及储能技术领域，尤其涉及一种锂离子电池，更加涉及一种锂参比电极和三电极锂离子电池。

背景技术

由于锂离子电池的电压由正极电位和负极电位叠加提供，而全电池的二电极体系，使得研究人员难以分析充放电过程中正极和负极单独的电位变化，以及正、负极各自的阻抗变化规律，因此需要引入一个参比电极组成三电极体系来区分正极和负极在各项测试中的单独影响。而参比电极一般为金属锂或以金属载体镀锂的形式而形成锂参比电极。

目前制作锂参比电极和三电极锂离子电池的方式及其缺点如下：

1)以锂丝、锂箔或锂金属片的形式，置入正负极极片之间，形成参比电极，金属锂与正负极极片之间用隔离膜进行隔离，金属锂再与外部极耳连接并塑封。由于金属锂属于高活性的危险材料，容易与水、氧反应，需要在水、氧控制较好的环境(如惰性气氛手套箱)中才能使用，这种限制则不利于采用锂丝、锂箔或锂金属片而进行三电极锂离子电池的制作，效率较低，更不利于大量制作以用于对比评估。同时锂箔或锂金属片的使用，会阻碍正常的正负极之间锂离子的传输。

2)以铜丝(裸铜线或漆包线处理)或铜网置入正负极极片之间，铜丝或铜网与正负极极片之间用隔离膜进行隔离，铜丝或铜网与金属极耳焊接引出再塑封，三电极电池注液封口化成后，再对铜丝或铜网进行镀锂，形成锂参比电极。这种方式会产生三个问题：第一，铜丝或铜网的受锂面为圆柱面，在电池多次循环后，极片的反复膨胀挤压铜丝或铜网容易造成对正负极极片的割裂损伤。第二，铜丝或铜网的反应界面面积小，镀锂量较少(常用为50uAh左右)，导致其电极电位保持稳定的时间较短，在长循环监控正负极电位的过程中，容易出现锂参比电极电位失效的情况。第三，铜丝或铜网的受锂面为圆柱面，在电场的作用下，镀锂厚度必然导致不均匀，且容易产生锂枝晶而刺穿隔离膜，导致锂参比电极的过早失效，无法做到长时间监控电池正负极电位。

实用新型内容

基于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种锂参比电极，三电极锂离子电池及其制造方法，此锂参比电极可避掉传统方式的多种问题，可于长时间循环过程中对正负极进行电位监控，并避免了锂参比电极在电池长循环过程中对极片的割裂损伤。

为实现上述目的，本实用新型第一方面提供了一种锂参比电极，包括铜箔和与所述铜箔焊接固定的金属极耳，所述铜箔包括补锂部和介于所述补锂部和所述金属极耳之间的焊接部，所述焊接部焊接于所述金属极耳，所述补锂部包括两个外表面和多个均匀排布且贯穿两个所述外表面的通孔，所述外表面上设置镀锂层。

与现有技术相比，本实用新型于外表面上设置镀锂层，受锂面为平面而非圆柱面，可以保证镀锂电流均匀即镀锂厚度均匀，故可保证锂参比电极不易失效，且也能避在循环过程中割裂反复膨胀收缩的极片。同时，镀锂层的面积较大且可控，可以经受电池长期循环或长期存储过程中的锂的消耗。对铜箔的补锂部设置贯穿上下外表面的通孔，既能保证于外表面进行有效镀锂，又不影响正负极之间正常充放电的锂离子传输。采用镀锂工艺，而非锂丝、锂箔或锂金属片，其制造工艺对环境要求不高，便于大量制作。

作为一较佳技术方案，所述焊接部包括与所述金属极耳焊接的焊接区和借由胶带包裹的隔离区，将焊接部上未焊接部分用胶带进行隔离，以避免被镀锂，而影响补锂部上的镀锂量。

作为一较佳技术方案，所述金属极耳为铜片或者镍片。