一种三电极锂离子电池及其制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种三电极锂离子电池，包括电池壳体以及封装于所述电池壳体内的裸电芯和钛酸锂极片，所述裸电芯设置引出至所述电池壳体外的正极极耳和负极极耳，所述钛酸锂极片设置引出至电池壳体外的参比电极极耳。相比于现有技术，解决了电芯界面结构易破坏的问题，而且测试准确性和稳定性大大提高。另外，本发明专利技术还提供一种三电极锂离子电池的制备方法，操作简单，解决了现有三电极锂离子电池制作过程中难度大的问题。

A three electrode lithium ion battery and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种三电极锂离子电池及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种三电极锂离子电池及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长等优点，被广泛应用于便携式电子设备，且在电动汽车等领域也得到推广。然而，现在对各部分材料的应用已经接近使用极限，同时，消费者对电池能量密度、循环寿命以及环境适用性也提出了更高的相互兼顾要求。当前电池设计也在变换思路，提高电池的倍率性能以满足快充需求，从而实现实际使用情况上的容量提高。这就对负极材料提出了更高的要求，析锂的风险也随之增加，所以在电芯设计上要实时关注负极的析锂情况。一般地，平台研发需要频繁使用三电极来了解正极以及负极界面情况，但常规采用外加锂电极和铜丝镀锂等方法都难以保证锂电极表面的界面稳定平整，进而影响实验结果。有鉴于此，确有必要开发一种易于制备且界面稳定的三电极锂离子电池，来保证在监测过程中得到准确可信的电信号数据。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种三电极锂离子电池，解决了制作过程中难度大和电芯界面结构易破坏的问题，而且测试准确性和稳定性大大提高。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种三电极锂离子电池，包括电池壳体以及封装于所述电池壳体内的裸电芯和钛酸锂极片，所述裸电芯设置引出至所述电池壳体外的正极极耳和负极极耳，所述钛酸锂极片设置引出至电池壳体外的参比电极极耳。作为本专利技术所述的三电极锂离子电池的一种改进，所述钛酸锂极片包括箔材层以及设置于所述箔材层表面的钛酸锂浆料层，所述钛酸锂浆料层包括50～98wt％钛酸锂、1～30wt％的导电剂和1～10wt％的粘结剂。作为本专利技术所述的三电极锂离子电池的一种改进，所述导电剂包括导电乙炔黑、科琴黑、导电炭黑、碳纳米管、碳纤维和石墨烯中的至少一种。作为本专利技术所述的三电极锂离子电池的一种改进，所述粘结剂为聚偏氟乙烯和N-N-二甲基吡咯烷酮，所述聚偏氟乙烯的分子量为50～200万。作为本专利技术所述的三电极锂离子电池的一种改进，所述粘结剂为聚丙烯酸、聚苯胺、聚四氟乙烯和聚酰亚胺中的任意一种。作为本专利技术所述的三电极锂离子电池的一种改进，所述裸电芯由正极片、隔膜以及负极片通过卷绕和/或叠片形成；所述正极极耳由所述正极片引出，所述负极极耳由所述负极片引出。作为本专利技术所述的三电极锂离子电池的一种改进，所述正极极耳为铝极耳，所述负极极耳为镍极耳，所述参比电极极耳为铝极耳。作为本专利技术所述的三电极锂离子电池的一种改进，还包括上压板和下压板，所述上压板和所述下压板分别夹设于所述电池壳体的两面。本专利技术的另一个目的在于：提供一种所述的三电极锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：S1，将正极片、隔膜、负极片通过绕卷和/或叠片形成裸电芯；S2，将所述裸电芯和钛酸锂极片封装于电池壳体内，经烘烤、注液、静置、化成、二封、容量测试，完成三电极锂离子电池的制备。作为本专利技术所述的三电极锂离子电池的制备方法的一种改进，还包括步骤S3，将上压板和下压板夹持于所述电池壳体的两表面。相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于：1)钛酸锂极片具有界面稳定且充放电电压平稳的特性，将其用作参比电极，避免了电芯界面结构易破坏的问题，而且依赖于钛酸锂稳定的电压平台在测试准确性和稳定性上也会大大提高。2)采用钛酸锂极片作为参比电极来制作三电极锂离子电池，制作工艺简单，避免了现有三电极锂离子电池中因采用外加锂片和铜丝镀锂作为参比电极而带来的制作难度大的问题。附图说明图1是本专利技术中三电极锂离子电池的结构示意图之一。图2是本专利技术中三电极锂离子电池的结构示意图之二。图3是实施例1中全电池、正极、负极三者的界面阻抗分析图谱。图4是对比例1中全电池、正极、负极三者的界面阻抗分析图谱。图5是对比例1中全电池、正极、负极三者的界面阻抗分析图谱。其中：1-电池壳体，2-裸电芯，3-钛酸锂极片，4-正极极耳，5-负极极耳，6-参比电极极耳，7-上压板，8-下压板。具体实施方式下面结合具体实施方式和说明书附图，对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式并不限于此。如图1～2所示，一种三电极锂离子电池，包括电池壳体1以及封装于电池壳体1内的裸电芯2和钛酸锂极片3，裸电芯2设置引出至电池壳体1外的正极极耳4和负极极耳5，钛酸锂极片3设置引出至电池壳体1外的参比电极极耳6。进一步地，钛酸锂极片3包括箔材层以及设置于箔材层表面的钛酸锂浆料层，钛酸锂浆料层包括50～98wt％钛酸锂、1～30wt％的导电剂和1～10wt％的粘结剂。进一步地，导电剂包括导电乙炔黑、科琴黑、导电炭黑、碳纳米管、碳纤维和石墨烯中的至少一种。进一步地，粘结剂为聚偏氟乙烯和N-N-二甲基吡咯烷酮，聚偏氟乙烯的分子量为50～200万。进一步地，粘结剂为聚丙烯酸、聚苯胺、聚四氟乙烯和聚酰亚胺中的任意一种。进一步地，裸电芯1由正极片、隔膜以及负极片通过卷绕和/或叠片形成；正极极耳4由正极片引出，负极极耳5由负极片引出。进一步地，正极极耳4为铝极耳，负极极耳5为镍极耳，参比电极极耳6为铝极耳。进一步地，本三电极锂离子电池还包括上压板7和下压板8，上压板7和下压板8分别夹设于电池壳体1的两面。实施例1正极片的制备：将高电压4.4V正极活性材料钴酸锂(购自天津巴莫)、CNTs(碳纳米管)、导电碳黑和PVDF(聚偏氟乙烯)按照质量比97：0.5：1：1.5混合均匀，然后分散在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，得到正极浆料；将正极浆料均匀涂布在铝箔的两面，经过碾压、分切后得到正极片，最后经过烘烤和真空干燥后待用。负极片的制备：将负极材料(购自江西紫宸)、导电碳黑、CMC(羧甲基纤维素)和SBR/PAA按照质量比95：1.5：1.5：2混合均匀，然后分散在去离子水中，得到负极浆料；将负极浆料均分涂布在铜箔的两面，经过碾压、分切后得到负极片，最后经过烘烤和真空干燥后待用。参比电极(钛酸锂极片)的制备：将钛酸锂、导电碳黑和PVDF(聚偏氟乙烯)按照质量比90：5：5混合均匀，然后分散在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，得到钛酸锂浆料；将钛酸锂浆料均匀涂布在铝箔上形成钛酸锂浆料层，经过碾压、分切后得到钛酸锂极片，转焊镍极耳和隔膜包裹，最后经过烘烤和真空干燥后待用。锂离子电池制备：将正极片、隔膜、负极片通过绕卷和/或叠片形成裸电芯；将裸电芯和钛酸锂极片封装于电池壳体内，经烘烤、注液、静置、化成、二封、容量测试，完成三电极锂离子电池的制备；再将上压板和下压板夹持于所述电池壳体的两表面。实施例2与实施例1不同的是参比电极(钛酸锂极片)的制备：将钛酸锂、导电乙炔黑和PVDF(聚偏氟乙烯)按照质量比95：3：2混合均匀，然后分散在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三电极锂离子电池，其特征在于：包括电池壳体以及封装于所述电池壳体内的裸电芯和钛酸锂极片，所述裸电芯设置引出至所述电池壳体外的正极极耳和负极极耳，所述钛酸锂极片设置引出至电池壳体外的参比电极极耳。/n

【技术特征摘要】
1.一种三电极锂离子电池，其特征在于：包括电池壳体以及封装于所述电池壳体内的裸电芯和钛酸锂极片，所述裸电芯设置引出至所述电池壳体外的正极极耳和负极极耳，所述钛酸锂极片设置引出至电池壳体外的参比电极极耳。


2.根据权利要求1所述的三电极锂离子电池，其特征在于：所述钛酸锂极片包括箔材层以及设置于所述箔材层表面的钛酸锂浆料层，所述钛酸锂浆料层包括50～98wt％钛酸锂、1～30wt％的导电剂和1～10wt％的粘结剂。


3.根据权利要求2所述的三电极锂离子电池，其特征在于：所述导电剂包括导电乙炔黑、科琴黑、导电炭黑、碳纳米管、碳纤维和石墨烯中的至少一种。


4.根据权利要求2所述的三电极锂离子电池，其特征在于：所述粘结剂为聚偏氟乙烯和N-N-二甲基吡咯烷酮，所述聚偏氟乙烯的分子量为50～200万。


5.根据权利要求2所述的三电极锂离子电池，其特征在于：所述粘结剂为聚丙烯酸、聚苯胺、聚四氟乙烯和聚酰亚胺中的任意一种。

【专利技术属性】
技术研发人员：占克军，王恒，朱坤庆，计阳，楚英，张涛，
申请(专利权)人：东莞维科电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44