CN104241586A - 一种设有参比电极的锂电池 - Google Patents

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衣守忠
汤小辉
张汉峰
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本发明公开了一种设有参比电极的锂电池，其包括：一辅助电芯、卷绕在该辅助电芯上的主电芯和包覆于该主电芯外面的外壳；所述锂电池的一端由辅助电芯端引出第一正极端子以及引出由钛酸锂材料制作的第一负极端子；所述锂电池的另一端由主电芯端引出第二正极端子以及引出由碳素材料制作的第二负极端子。

Description

一种设有参比电极的锂电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池，尤其涉及一种用于各种不同化学体系的锂电池的实验及研究的设有参比电极的锂电池。
背景技术
锂离子电池包括正极、负极，它们的性能、行为和老化速度均不同。为了分别研究正极或负极的表现，需要采用参比电极。一般做法是用金属锂和正极、负极分别组成半电池进行研究，金属锂同时做为参比电极和辅助电极。或者采用专门的三电极体系，同样以金属锂作为参比电极。如果要研究电池中的正、负极的老化，一般做法是待电池老化失效后，对电池进行解剖，取出正极和负极，然后组装半电池，再进行测试和研究。如果要对正极、负极进行原位的、实时的测试研究，在组装电池时，就需要装配参比电极，同样，多采用金属锂做参比电极。由于金属锂比较活泼，只能在充满惰性气体的手套箱或超低湿度的干燥间内进行加工和装配，十分不方便。在锂电池行业内，也有在电池内部通过特殊方法形成参比电极的方法，但操作相当复杂。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提出一种结构简单装配和操作简便以及使用可靠的设有参比电极的锂电池。
本发明提出的一种设有参比电极的锂电池，其包括：一辅助电芯、卷绕在该辅助电芯上的主电芯和包覆于该主电芯外面的外壳；所述锂电池的一端由辅助电芯端引出第一正极端子以及引出由钛酸锂材料制作的第一负极端子；所述锂电池的另一端由主电芯端引出第二正极端子以及引出由碳素材料制作的第二负极端子。
优选的，所述第一正极端子和第二正极端子由钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂或三元材料中任一种材料制成。
优选的，所述碳素材料为天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、中间相炭微球（MCMB）或石墨烯中任一种材料。
本发明在普通锂离子电池电芯内，另外设置一辅助电芯，该辅助电芯能够以磷酸铁锂等正极材料作正极，钛酸锂材料作负极。经过初始化成后，荷电状态的钛酸锂负极即可以作为参比电极使用，其对金属锂的电位为1.55V，而且十分稳定。在长期的电池老化研究过程中，如果需要，可以方便地对辅助电芯进行充电，使其钛酸锂电极（负极）处于完全充电状态，保证其电位的稳定性。
与现有技术相比，本发明这种结构的参比电极，无需在严格的手套箱内装配，操作简便，使用可靠。可以对正极、负极进行长期的原位、实时测量。该发明适用于所有锂离子的电芯及电池。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，为本发明较佳实施例的结构示意图，一种设有参比电极的锂电池，其包括：一辅助电芯7、卷绕在该辅助电芯7上的主电芯6和包覆于该主电芯6外面的外壳5。锂电池的左端由辅助电芯7的端面引出由磷酸铁锂（LFP）材料制作的第一正极端子1以及引出由钛酸锂（LTO）材料制作的第一负极端子2。锂电池的右端由主电芯6的端面引出由磷酸铁锂（LFP）材料制作的第二正极端子4以及引出由人造石墨（AG）制作的第二负极端子3。
本实施例中，所述第一正极端子1和第二正极端子4还可以由钴酸锂、锰酸锂或三元材料任一种材料制成。所述第二负极端3还可以由天然石墨、软碳、硬碳、中间相炭微球（MCMB）或石墨烯中任一种材料制作。
所述的辅助电芯或主电芯均是由正极片、负极片、隔膜卷绕而成。隔膜置于正、负极片之间，起隔离绝缘作用。正极片由含锂的材料、导电剂、粘合剂等混合成浆料涂布与铝箔上形成；负极片由碳素材料、粘合剂等混合成浆料涂布与铜箔上形成。
本发明经过初始化成后，荷电状态的钛酸锂负极即可以作为参比电极使用，其对金属锂的电位为1.55V，而且十分稳定。在长期的电池老化研究过程中，如果需要，可以方便地对辅助电芯进行充电，使其钛酸锂电极（负极）处于完全充电状态，保证其电位的稳定性。本发明可以对锂电池的正极、负极进行长期的原位、实时测量。该发明适用于所有锂离子的电芯及电池。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种设有参比电极的锂电池，其特征在于，包括一辅助电芯（7）、卷绕在该辅助电芯上的主电芯（6）和包覆于该主电芯外面的外壳（5）；所述锂电池的一端由辅助电芯（7）端引出第一正极端子（1）和引出由钛酸锂材料制作的负极端子（2）；所述锂电池的另一端由主电芯（6）端引出第二正极端子（4）和引出由碳素材料制作的负极端子（3）。
2.如权利要求1所述的设有参比电极的锂电池，其特征在于，所述第一正极端子（1）和第二正极端子（4）由钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂或三元材料中任一种材料制成。
3.如权利要求1所述的设有参比电极的锂电池，其特征在于，所述碳素材料为天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、中间相炭微球或石墨烯中任一种材料。
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