一种包括用于测量相对电极电势的参比电极的电池单元的制造方法、以及由此制造的电池单元技术

本发明专利技术提供一种制造包括用于测量相对电极电势的参比电极的电池单元的方法，包括：(i)制造由电解质溶液、n个参比电极(n≥2)和锂电极组成的参比电池；(ii)通过施加微电流将参比电池充电，然后立刻在其后将参比电池放电；(iii)将参比电池充电至工艺(ii)中所放电的容量的40％至60％，由此在参比电极上进行化成，以使得参比电极同时具有平台电势；(iv)用已经历化成的参比电极的每一个、电极组件、电解质溶液和电池壳体制造n个电池单元；以及(v)在电池单元的每一个中，测量已经历化成的参比电极和正极的相对电势、以及参比电极和负极的相对电势。

A method of manufacturing a battery cell including a reference electrode for measuring relative electrode potential, and a battery unit produced therefrom.

The present invention provides a method of producing a battery unit for measuring a reference electrode of a relative electrode potential, including: (I) a reference battery consisting of an electrolyte solution, a n reference electrode (n > 2) and a lithium electrode; (II) the reference battery is charged by applying a micro current, and then the reference battery is discharged immediately thereafter; (I II) 40% to 60% of the capacity of the reference battery is charged to the process (II), which is formed on the reference electrode to make the reference electrode have the platform potential at the same time; (IV) manufacturing n cell units with each of the reference electrodes, electrode assemblies, electrolyte solutions and battery shells that have been transformed; and (V) In each cell of the cell, the relative potential of the reference electrode and the positive electrode that has been formed and the relative potential of the reference electrode and the negative electrode are measured.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种包括用于测量相对电极电势的参比电极的电池单元的制造方法、以及由此制造的电池单元
本申请要求于2015年8月24日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2005-0118607号的优先权和权益，通过引用将其全部内容结合在此。本专利技术涉及一种包括用于测量相对电极电势的参比电极的电池单元。
技术介绍
随着技术发展和对于移动装置的需求增加，对于作为能源的可再充电电池的需求正快速增长，并因此，对满足各种需求的可再充电电池单元正在进行大量的研究。特别地，对于具有例如高的能量密度、放电电压和输出稳定性之类的优点的诸如锂离子电池和锂离子聚合物电池之类的锂可再充电电池单元的需求很高。同时，测量电池的电极电势(electrodepotential)以开发一种新的电池单元，并确认所制造的电池单元的性能。为了测量电极电势，主要使用一种测量在由参比电极(referenceelectrode)、工作电极(workingelectrode)、和辅助电极(potentialelectrode)所组成的三电极系统中的电极电势的方法。参比电极是这样一种电极：它在组合地制造用于电极电势测量的电池电路中使用，以及在测量电极电势的相对值时作为电势标准使用，参比电极是用于测量形成电池的电极的电势或测量发生电解的电极的电势。该参比电极应满足诸如作为可逆电极电势(在可逆状态下的电极)遵循能斯特平衡方程、具有非极化特性以始终保持恒定的电势值、具有尽可能小的液体电势差、即使温度变化也具有小的电势变化、和在恒定的温度下表示恒定的电势值之类的要求。每个电池单元组合有一个参比电极，用以测量电极电势，并且为了提高参比电极的可靠性，实施了一种将参比电极激活以具有不因充电和放电而导致电势变化的平台电势的工艺。该激活工艺通常是向电池单元的正极和参比电极施加微电流以对电池单元重复地进行充电和放电，同时进行平台区段(“平台电势”)的化成(formation)，在所述平台区段处参比电极具有恒定的电极电势。然而，该激活工艺是利用在电池单元的正极和参比电极之间的电势差来估算参比电极的电势或平台电势，所述电势可能不同于参比电极的实际电势，或者已激活的参比电极的电势实际上可能不是平台电势。如此，在参比电极的电势是不准确的的情况下，或者在非平台电势的状态下对电池单元的正极和负极的电势进行测量的情况下，所测量的电势可能不同于正极和负极的实际电势，并因此，使用参比电极测量电势的方法难以可靠。而且，痕量的锂在激活过程中从正极迁移到参比电极，然后正极的电极容量可能因在正极中失去锂离子而细微地减小。此外，在大量生产电池单元的情况下，在每一个电池单元组合一个参比电极之后需进行激活工艺，并因此，电池单元的制造工艺花费很长时间。因此，目前对于以下技术有很高的要求：允许参比电极的激活工艺容易地进行，允许准确测量参比电极的电极电势，以及能够通过该参比电极高度可靠地测量电池单元的电极电势。
技术实现思路
技术问题本专利技术致力于提供一种制造包括用于测量相对电极电势的参比电极的电池单元的方法，以及由此制造的电池单元，所述电池单元具有解决如上所述的现有技术的问题的优势，并且克服了过去所要求的技术挑战。具体地，本专利技术的目的在于：首先，通过同时激活多个参比电极来减少该过程所花费的时间；其次，在多个参比电极的每一个上进行化成，使得它们具有精确的平台电势；最后，提供一种制造电池单元的方法以及由其制造的电池单元，所述方法致使参比电极直接参与到电池单元的内部的正极和负极的电化学反应中，由此允许高度可靠地测量电极电势，并且由于该参比电极之故而不使性能劣化。技术方案本专利技术的一个示例性实施方式提供一种制造包括用于测量相对电极电势的参比电极的电池单元的方法，包括：(i)制造由电解质溶液、n个参比电极(n≥2)、和锂电极组成的参比电池；(ii)通过施加微电流将参比电池充电，然后立刻在其后将参比电池放电；(iii)将参比电池充电至工艺(ii)中所放电的容量的40％至60％，由此在参比电极上进行化成(formation)，以使得各参比电极同时具有平台电势；(iv)用已经历化成的参比电极的每一个、电极组件、电解质溶液和电池壳体制造n个电池单元；以及(v)在电池单元的每一个中，测量已经历化成的参比电极和正极的相对电势、以及参比电极和负极的相对电势。也就是说，通过形成具有多个参比电极和锂电极的参比电池，然后在多个参比电极上进行化成，以使得它们同时具有平台电势，相较于与将每一个参比电极与电池单元组合然后激活各参比电极的方法，根据本专利技术的方法可显著地减少激活工艺所花费的时间。此外，本专利技术的方法不是通过电池单元的正极和参比电极之间的电势差，而是通过已知电势的锂电极来测量参比电极的电势，由此允许更精确地测量参比电极的电极电势。因此，具有已知电势的锂电极可以是由纯锂组成的平板电极，并且在工艺(ii)和工艺(iii)中，经历化成的参比电极可包括从锂电极接收的锂离子。在参比电极中存在的锂电极的锂离子可在工艺(v)中从参比电极提供至正极，并主动地参与到电池单元的容量中。各参比电极都是具有1.52V至1.54V的平台电势的电极，平台电势可与电极活性材料含量成比例地确定。因此，参比电极可经历1.52V至1.54V的平台电势的化成，具体而言1.53V的平台电势。在参比电池中，参比电极的每一个形成正极，锂电极形成负极，并且在工艺(iii)中，各参比电极分别独立地经历化成。在此“独立地经历化成”是指参比电极的每一个独立地与锂电极发生电化学反应。本专利技术的方法进一步包括：(a)用与参比电极相同的样品电极和锂电极形成参比电池，然后与工艺(ii)和工艺(iii)相同地进行样品电极的电极电势的化成，由此预定包括微电流大小、充电时间、放电时间和/或化成时间在内的化成条件，其中根据工艺(a)中预定的化成条件，实施工艺(i)至工艺(iii)。因为当这样实施工艺(a)时，可以预定用于施加至参比电极的化成条件，并且因此在参比电极的激活工艺中，即工艺(ii)和工艺(iii)中，多个参比电极可以更准确地和快速地经历化成。同时，由于参比电极通常用作电池单元的正极和负极的电化学反应的阻力，因此在参比电极置于正极和负极的外部的状态下测量电极电势。然而，由于参比电极位于电极的外部上，而不是发生实际电化学反应的正极和负极之间，因此该测量方法与实际电池单元中的实际电极电势不匹配。因此，本专利技术的方法构造为通过将参比电极置于发生实际电化学反应的位置处，在将由参比电阻导致的电阻增加减至最小的同时，测量电池单元的正极和负极的相对电势。具体地，在本专利技术的方法中，工艺(iv)可包括：将参比电极安装在隔板与负极之间，且参比电极面对负极；将正极层叠于其上，且隔板插置于其间以使得正极面对负极和参比电极，由此形成电极组件；和将电极组件和电解质溶液存储在电池壳体中，然后密封壳体，由此制造电池单元。因此，在本专利技术中，参比电极通过测量在发生实际电化学反应的位置处的正极和负极中的每一个的相对电势，而允许高度可靠地测量电极电势。作为具体实例，参比电极可包括：主体，所述主体具有由铜(Cu)或铝(Al)组成的导线(wire)结构；电极部，所述电极部置于主体的一侧端部上，并具有涂布在表面上的电极活性材料；和隔膜，所述隔膜防本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造包括用于测量相对电极电势的参比电极的电池单元的方法，所述方法包括：(i)制造由电解质溶液、n个参比电极(n≥2)、和锂电极组成的参比电池；(ii)通过施加微电流将所述参比电池充电，然后立刻在其后将所述参比电池放电；(iii)将所述参比电池充电至所述工艺(ii)中所放电的容量的40％至60％，由此在所述参比电极上进行化成，以使得所述参比电极同时具有平台电势；(iv)用已经历化成的所述参比电极的每一个、电极组件、电解质溶液和电池壳体制造n个电池单元；和(v)在所述电池单元的每一个中，测量已经历化成的所述参比电极和正极的相对电势、以及所述参比电极和负极的相对电势。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.24 KR 10-2015-01186071.一种制造包括用于测量相对电极电势的参比电极的电池单元的方法，所述方法包括：(i)制造由电解质溶液、n个参比电极(n≥2)、和锂电极组成的参比电池；(ii)通过施加微电流将所述参比电池充电，然后立刻在其后将所述参比电池放电；(iii)将所述参比电池充电至所述工艺(ii)中所放电的容量的40％至60％，由此在所述参比电极上进行化成，以使得所述参比电极同时具有平台电势；(iv)用已经历化成的所述参比电极的每一个、电极组件、电解质溶液和电池壳体制造n个电池单元；和(v)在所述电池单元的每一个中，测量已经历化成的所述参比电极和正极的相对电势、以及所述参比电极和负极的相对电势。2.根据权利要求1的方法，其中所述参比电极都经历1.52V到1.54V的平台电势的化成。3.根据权利要求1的方法，其中所述锂电极是由纯锂组成的平板电极。4.根据权利要求1的方法，其中在工艺(ii)和工艺(iii)中，经历化成的所述参比电极包括从所述锂电极接收的锂离子。5.根据权利要求1的方法，其中在所述参比电池中，所述参比电极的每一个形成正极，所述锂电极形成所述负极，并且在所述工艺(iii)中，每一个所述参比电极独立地经历化成。6.根据权利要求1的方法，进一步包括：(a)用与所述参比电极相同的样品电极和所述锂电极形成所述参比电池，然后与所述工艺(ii)和工艺(iii)相同地进行所述样品电极的电极电势的化成，由此预定包括微电流大小、充电时间、放电时间和/或化成时间在内的化成条件，其中根据所述工艺(a)中预定的化成条件，实施所述工艺(i)至所述工艺(iii)。7.根据权利要求1的方法，其中所述工艺(iv)包括：将所述参比电极安装在所述隔板与所述负极之间，且所述参比电极面对所述负极；将所述正极层叠于其上，且所述隔板插置于其间，以使得所述正极面对所述负极和所述参比电极，由此形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵智媛，禹先确，金锡九，吴世橒，李恩周，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR