参比电极、三电极电芯及锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供了参比电极、三电极电芯及锂离子电池，所述参比电极包括多孔结构的基材和包覆于所述基材骨架上的磷酸铁锂层。本发明专利技术提供的参比电极具有高稳定性的同时，又能保证电解液的流动性和三电极电芯的性能；并且采用本发明专利技术提供的参比电极制备得到的三电极电芯能够更准确地识别充放电过程中电解液成分是在正极还是在负极发生反应。极还是在负极发生反应。极还是在负极发生反应。

Reference electrode, three electrode cell and lithium ion battery

【技术实现步骤摘要】
参比电极、三电极电芯及锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及参比电极、三电极电芯及锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于其能量密度高、循环寿命长等优点，在通信、储能以及电动汽车上都得到了广泛的应用。为了判断添加剂对电芯整体的电位影响和变化，需要引入参比电极。目前，常采用铜线、铜带镀锂或金属锂直接作为参比电极得到三电极电芯。然而，金属锂会与电解液及添加剂发生反应，并且参比电极面积过小或过大均会导致电位数据不准确和电芯性能恶化。
[0003]因此，合理设计参比电极，在确保参比电极不与电解液发生反应的同时，保证电解液的流动性和电芯的性能，并且采用该参比电极制备得到的电芯能够准确反映电位变化至关重要。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供参比电极、三电极电芯及锂离子电池，能够在确保参比电极稳定性，不与电解液发生反应的同时，又能保证电解液的流动性和三电极电芯的性能，并且采用该参比电极制备得到的三电极电芯能够更准确地识别充放电过程中电解液成分是在正极还是在负极发生反应。
[0005]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种参比电极，所述参比电极包括多孔结构的基材和包覆于所述基材的骨架上的磷酸铁锂层。
[0007]本专利技术提供的参比电极以多孔结构的材料作为基材，可以保证电解液的流动性，不影响三电极电芯的性能；以稳定的磷酸铁锂层作为基材骨架的包覆层，有效解决了现有技术中锂作为参比电极或作为参比电极的包覆层会与电解液及添加剂发生反应的问题，显著了提高参比电极的稳定性。因此，多孔结构的基材与磷酸铁锂层的协同作用能够在确保参比电极稳定性，不与电解液发生反应的同时，又能保证电解液的流动性和三电极电芯的性能。
[0008]此外，本专利技术中基材的骨架指的是：除去孔结构之外的基材实体部分。
[0009]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述基材的目数为20目至250目，例如可以是20目、40目、60目、80目、100目、120目、140目、160目、180目、200目、220目、240目或250目，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0010]本专利技术限定了基材的目数为20目至250目，当基材的目数低于20目时，会导致数据不全面、不真实，这是由于电芯内部极片间是面接触的二维结构，太小导致参比电极接触面积小，无法全面反应极片内部情况；当基材的目数高于250目时，会导致无数据信号，这是由于网孔太小堵塞电解液传导从而电芯无法正常工作。
[0011]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述基材的目数为80目至200目
[0012]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述基材包括泡沫铜、泡沫镍、铜网或镍网中的任意一种。
[0013]第二方面，本专利技术提供了一种三电极电芯，所述三电极电芯包括壳体，所述壳体内部依次层叠设置有负极极片、参比电极和正极极片，所述负极极片和所述参比电极间设置有第一隔膜，所述参比电极和所述正极极片间设置有第二隔膜。
[0014]所述参比电极为第一方面所述的参比电极。
[0015]采用本专利技术提供的参比电极来制备三电极电芯，能够更准确地识别充放电过程中电解液成分是在正极还是在负极发生反应。这是由于参比电极具有稳定的磷酸铁锂包覆层，其不与电解液及添加剂发生反应，能够得到更加准确的电位变化，从而三电极电芯能够更准确地识别充放电过程中电解液成分是在正极还是在负极发生反应。
[0016]作为本专利技术一种优选的技术方案，以所述负极极片的面积为100％，所述参比电极中的基材面积≥10％，例如可以是10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0017]本专利技术中限定了参比电极中基材的面积不小于负极极片面积的10％，这是由于参比电极的面积过小，测得的电位不准确，从而无法准确地识别充放电过程中电解液成分是在正极还是在负极发生反应。此外，参比电极中基材的面积也不能超过负极极片的面积，这是由于超过负极面积容易造成内部短路从而使数据失效。同时，本专利技术中基材的面积指的是基材四边所围成的面积，既包括实体骨架面积，也包括孔结构面积，也就是基材的整体面积，并非为基材实体骨架面积。
[0018]优选地，所述正极极片包括正极浆料层和正极集流体。
[0019]优选地，所述正极浆料层包括正极活性物质。
[0020]优选地，所述正极活性物质包括含锂复合氧化物。
[0021]本专利技术中，含锂复合氧化物可以是LiMnO2、LiFeO2、LiMn2O4、Li2FeSiO4LiNi
1/3
Co
1/3
Mn
1/3
O2、LiFePO4和LiNi5Co2Mn3O2中的任意一种。
[0022]含锂复合氧化物也可以是Li
z
Ni
(1
‑
x
‑
y)
Co
x
M
y
O2，其中，0.01≤x≤0.20、0≤y≤0.20和0.97≤z≤1.20，进一步优选为0.01≤x≤0.15、0≤y≤0.15和0.97≤z≤1.20；M为B、Sr、Ti、Ca、Zr、Zn、Si、W、Mn、V、Mg、Mo、Nb或Al中的任意一种或至少两种的组合。
[0023]含锂复合氧化物还可以是Li
z
Co
(1
‑
x)
M
x
O2，其中，0≤x≤0.1及0.97≤z≤1.20，M为Ni、B、Sr、Ti、Ca、Zr、Zn、Si、W、Mn、V、Mg、Mo、Nb或Al中的任意一种或至少两种的组合。
[0024]优选地，所述正极集流体的厚度为13μm至17μm，例如可以是13μm、14μm、15μm、16μm或17μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0025]优选地，所述正极集流体包括铝箔。
[0026]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述负极极片包括负极浆料层和负极集流体。
[0027]优选地，所述负极浆料层包括负极活性物质。本专利技术中负极活性物质为可嵌入、脱嵌锂的材料。
[0028]优选地，所述负极活性物质包括碳材料和氧化物材料，或碳材料和硅材料。
[0029]其中，碳材料例如可以是结晶碳(天然石墨及人造石墨等)、无定形碳、碳涂层石墨及树脂涂层石墨等。氧化物材料例如可以是氧化铟、氧化硅、氧化锡、钛酸锂、氧化锌及氧化锂等。从高能量密度化的角度出发，负极活性物质也可以是碳材料和硅材料的复合物。其
中，硅材料可以是硅单质、硅合金或硅氧化物等。
[0030]优选地，所述负极集流体的厚度为6μm至10μm，例如可以是6μm、7μm、8μm、9μm或10μm，但并不仅限于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种参比电极，其特征在于，所述参比电极包括多孔结构的基材和包覆于所述基材的骨架上的磷酸铁锂层。2.根据权利要求1所述的参比电极，其特征在于，所述基材的目数为20目至250目。3.根据权利要求2所述的参比电极，其特征在于，所述基材的目数为80目至200目。4.根据权利要求1所述的参比电极，其特征在于，所述基材包括泡沫铜、泡沫镍、铜网或镍网中的任意一种。5.一种三电极电芯，其特征在于，所述三电极电芯包括壳体，所述壳体内部依次层叠设置有负极极片、参比电极和正极极片，所述负极极片和所述参比电极间设置有第一隔膜，所述参比电极和所述正极极片间设置有第二隔膜；所述参比电极为权利要求1至4任一项所述的参比电极。6.根据权利要求5所述的三电极电芯，其特征在于，所述三电极电芯满足以下条件中(a)至(e)中的至少一个：(a)所述正极极片包括正极浆料层和正极集流体；(b)所述正极浆料层包括正极活性物质；(c)所述正极活性物质包括含锂复合氧化物；(d)所述正极集流体的厚度为13μm至17μm；(e)所述正极集流体包括铝箔。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李轶，邱琪琪，王仁和，余乐，
申请(专利权)人：远景睿泰动力技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：