CN109473741A - 适用于锂离子电池的独立封装的参比电极 - Google Patents

Abstract

本发明公开了适用于锂离子电池的独立封装的参比电极，包括壳体、集流体、引脚、电极、界面稳定层、封装层、封装盖；所述壳体为圆柱体或长方体；所述集流体与壳体内腔底部连接，所述电极与集流体的上侧连接，所述界面稳定层与电极的上侧连接，所述封装层与界面稳定层的上侧连接；所述封装盖与壳体顶部连接；参比电极使用时将去除封装盖使得封装层与锂离子电池的电解液联通，所述引脚伸出锂离子电池的壳体与检测外电路连接。本发明有效促进参比电极的产业化、规模化，提高了产品性能的稳定性、一致性，互换性，有效降低了企业的生产成本。

Description

适用于锂离子电池的独立封装的参比电极

技术领域

本发明涉及锂离子电池了技术领域，特别涉及适用于锂离子电池的独立封装的参比电极。

背景技术

锂离子电池因具有能量密度高、输出电压高、自放电率低、使用寿命长、无记忆效应和环境友好等优异特点被广泛应用于电动汽车动力电池以及大型储能电池等领域。随着电动汽车的发展，市场对电动汽车中所使用的动力电池要求越来越高，现有的动力电池以及储能电池所使用的电芯主要为叠片式设计，由正极、隔膜、负极、集流体、电解液、外壳等组件构成，与便携式3C设备中使用的锂离子电池结构基本一致。

但是，动力电池以及储能电池与3C领域小电池不同的是，其单体电芯所储存的能量巨大，系统成本较高，由于电池在使用过程中不一致性造成电池系统的损失是难以接受的，因此对于系统中单体电池状态的监控和管理显得尤为重要。现有电池管理系统(Battery Management System)主要对电池开路电压以及阻抗进行监控，从而分析电池的荷电状态(SOC)和健康状态(SOH)，但该种方式由于电池中电化学过程的复杂性有着相当大的误差，会大大增加锂离子电池在运行过程中的稳定性风险，同时电池的梯次利用中所需要对电池的SOH有较准确的分析，现有技术显然不能满足要求。

通过在电池中加入参比电极，可以在线监测锂离子正极、负极的实时电位，辅助温度监控组件，从而增强对于电池状况检测的精确度，辅助以电化学测试技术，可以大大提高电池荷电状态(SOC)和健康状态(SOH)的检测精度，从而提高动力电池和储能电池的工作稳定性以及安全性能。

现有技术中已有各类应用于锂离子电池的参比电极，大多为金属箔或金属丝，置于正负极极片之间，表面的电极材料一般为预沉积金属锂。但是，上述技术方案存在参比电极性能不稳定，一致性不强，影响正负电极表面电场分布等严重问题，因此不具有实际可行性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种性能稳定，一致性好，适应性强的适用于锂离子电池的独立封装的参比电极。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

适用于锂离子电池的独立封装的参比电极，包括壳体、集流体、引脚、电极、界面稳定层、封装层、封装盖；

所述壳体为圆柱体或长方体；所述集流体与壳体内腔底部连接，所述电极与集流体的上侧连接，所述界面稳定层与电极的上侧连接，所述封装层与界面稳定层的上侧连接；所述封装盖与壳体顶部连接；

参比电极使用时将去除封装盖使得封装层与锂离子电池的电解液联通，所述引脚伸出锂离子电池的壳体与检测外电路连接。

优选地，所述封装层与壳体、封装盖紧密连接，所述封装层具有毛孔结构，封装时可排出壳体内腔的气体，实现电解液的完全填充。

优选地，所述电极为金属锂材料或锂合金材料，所述电极与集流体的连接为熔合、压合、电沉积其中任一种。

优选地，所述界面稳定层混合硝酸锂或锂盐的凝胶材料，所述界面稳定层与电极的连接为涂覆、沉积、压合其中任一种。

优选地，所述封装层为多孔泡沫状、纤维絮状、凝胶状多孔结构其中任一种。

优选地，所述集流体为采用铜、铜合金、镍、镍合金，铝、铝合金、铁、铁合金、碳材料其中任一项。

优选地，所述壳体或封装盖均不与锂离子电池电解液反应，在空气或氩气中稳定；完全隔绝空气或水分。

优选地，所述壳体或封装盖为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯，PMMA，PET，EMC其中任一项；或为玻璃、包塑金属、陶瓷其中任一项。

优选地，所述壳体与封装盖为分体式；或所述壳体与封装盖为整体式。

采用上述技术方案，由于采用了壳体、集流体、引脚、电极、界面稳定层、封装层、封装盖等技术特征。本发明具体使用时才会将封装盖去除使得封装层与锂离子电池的电解液联通，将引脚伸出锂离子电池的壳体与检测外电路连接。使得本发明能有效实现规模化和产业化生产，有效提高了一致性以及性能的稳定性；同时也提高了本发明使用的方便性和便捷性；有效降低了企业的生产成本。

附图说明

图1为本发明壳体为圆柱体的结构示意图；

图2为本发明壳体为长方体的结构示意图；

图3为本发明壳体为圆柱体的装配使用示意图；

图4为本发明壳体为长方体的装配使用示意图；

途中标号说明：

1、壳体；2、集流体；3、引脚；4、电极；5、界面稳定层；6、封装层；7、封装盖；8、锂离子电池电芯；9、锂离子电池壳体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如附图1或附图2所示，适用于锂离子电池的独立封装的参比电极，包括壳体1、集流体2、引脚3、电极4、界面稳定层5、封装层6、封装盖7。壳体1为圆柱体或长方体；将集流体2与壳体1内腔底部连接，将电极4与集流体2的上侧连接，将界面稳定层5与电极4的上侧连接，将封装层6与界面稳定层5的上侧连接；将封装盖7与壳体1顶部连接。图1为本发明将壳体1设置成圆柱体的结构示意图，图2将本发明壳体设置成长方体的结构示意。在具体参比电极使用时将去除封装盖7使得封装层6与锂离子电池的电解液联通，将引脚3伸出锂离子电池的壳体与检测外电路连接。

上述技术方案，使得本发明的参比电极能独立生产，并实现大规模的产业化生产，形成标准化产品，有效提高了产品的一致性、以及产品性能的稳定性，提高了产品使用的互换性，有效降低了企业的生产成本。同时，由于本发明是采用独立封装，产品从生产工厂到锂离子电池生产环节均可全程暴露在空气中且不会降低参比电极的性能，降低了产品运输要求，提高了产品运输的方便性，进一步降低了企业的生产成本。

具体实施过程成中将封装层6与壳体1、封装盖7紧密连接，封装层6具有毛孔结构，封装时可排出壳体1内腔的气体，同时封装层与电解液有很好的浸润性，实现电解液的完全填充。具体实施中封装层6采用多孔泡沫状、纤维絮状、凝胶状多孔结构其中任一种。本发明具体实施中采用了纤维絮状。同时，将参比电极封装到锂离子电池中，在去除参比电极封装盖7时，封装层6能有效防止参比电极中的电解液出现泄露。

电极4为金属锂材料或锂合金材料，电极4与集流体2的连接为熔合、压合、电沉积其中任一种。本发明具体实施中电极4采用锂合金材料，并采用了熔合的连接方式。电极4的截面与壳体1内腔的截面大小一致。

界面稳定层5具体实施中采用混合硝酸锂或锂盐的凝胶材料，界面稳定层5与电极4的连接为涂覆、沉积、压合其中任一种。本发明具体实施中界面稳定层5采用了混合硝酸锂，界面稳定层5与电极4的连接采用了涂覆的方式，采用界面稳定层5有效保护了电解液与电极4接触界面的稳定性，有效提高了产品的性能。

集流体2为采用铜、铜合金、镍、镍合金，铝、铝合金、铁、铁合金、碳材料其中任一项。本发明具体实施中采用了铜合金，并将集流体2与引脚3有效连接。

为了保护产品性能的稳定性以及提高产品的使用寿命，具体实施中壳体1和封装盖7均不能与锂离子电池电解液反应，在空气或氩气中稳定能有效完全隔绝空气或水分。壳体1或封装盖7可采用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯，PMMA，PET，EMC其中任一项；或为玻璃、包塑金属、陶瓷其中任一项。本发明具体实施中采用了聚氯乙烯。同时，壳体1与封装盖7可采用分体式；或壳体1与封装盖7为采用整体式；本发明具体实施中采用了整体式的方式。

具体使用时，如附图3或附图4所示，在空气环境中将封装好的参比电极和锂离子电池电芯8放置到了锂离子电池壳体9中，并移入保护气体中，在锂离子电池注液工序之前，将参比电极壳体1的上的封装盖7去除，露出封装层6，取出去除的封装盖后，在锂离子电池壳体内注液，并将参比电极的引脚3引出到锂离子电池壳体9的外侧，其余制造步骤与现有锂离子电池制造工艺完全相同。上述过程中有效确保了锂离子电池的电解液与参比电极的封装层6接触连通，并有效保证了参比电极的引脚3能与外侧的检测电路连接。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.适用于锂离子电池的独立封装的参比电极，其特征在于，包括壳体、集流体、引脚、电极、界面稳定层、封装层、封装盖；

所述壳体为圆柱体或长方体；所述集流体与壳体内腔底部连接，所述电极与集流体的上侧连接，所述界面稳定层与电极的上侧连接，所述封装层与界面稳定层的上侧连接；所述封装盖与壳体顶部连接；

参比电极使用时将去除封装盖使得封装层与锂离子电池的电解液联通，所述引脚伸出锂离子电池的壳体与检测外电路连接。

2.根据权利要求1所述的适用于锂离子电池的独立封装的参比电极，其特征在于，所述封装层与壳体、封装盖紧密连接，所述封装层具有毛孔结构，封装时可排出壳体内腔的气体，实现电解液的完全填充。

3.根据权利要求2所述的适用于锂离子电池的独立封装的参比电极，其特征在于，所述电极为金属锂材料或锂合金材料，所述电极与集流体的连接为熔合、压合、电沉积其中任一种。

4.根据权利要求3所述的适用于锂离子电池的独立封装的参比电极，其特征在于，所述界面稳定层混合硝酸锂或锂盐的凝胶材料，所述界面稳定层与电极的连接为涂覆、沉积、压合其中任一种。

5.根据权利要求2所述的适用于锂离子电池的独立封装的参比电极，其特征在于，所述封装层为多孔泡沫状、纤维絮状、凝胶状多孔结构其中任一种。

6.根据权利要求1-5任一项所述的适用于锂离子电池的独立封装的参比电极，其特征在于，所述集流体为采用铜、铜合金、镍、镍合金，铝、铝合金、铁、铁合金、碳材料其中任一项。

7.根据权利要求6所述的适用于锂离子电池的独立封装的参比电极，其特征在于，所述壳体或封装盖均不与锂离子电池电解液反应，在空气或氩气中稳定；完全隔绝空气或水分。

8.根据权利要求7所述的适用于锂离子电池的独立封装的参比电极，其特征在于，所述壳体或封装盖为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯，PMMA，PET，EMC其中任一项；或为玻璃、包塑金属、陶瓷其中任一项。

9.根据权利要求8所述的适用于锂离子电池的独立封装的参比电极，其特征在于，所述壳体与封装盖为分体式；或所述壳体与封装盖为整体式。