CN109560245B - 对称电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种对称电池及其制备方法，包括：将研究电极、隔膜片、装有对电极的隔膜袋和另一研究电极依次排列于铝塑膜中，往所述铝塑膜中注入电解液制作成软包电池；根据指定充电原则对所述软包电池充电至指定SOC的电压值；在指定环境下，取出所述软包电池中的所述装有对电极的隔膜袋后，封装所述软包电池，得到所述指定SOC的对称电池。实现调节极片SOC得到指定SOC的对称电池和降低极片损耗。

Description

对称电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及到电池技术领域，特别是涉及到对称电池及其制备方法。
背景技术
对称电池是有两个相同电极组成，用于交流阻抗法(EIS)测试，研究电池内阻，具备高精度，高灵敏度的特点，可以分离体系中不同阻抗，同时可以避免对电极和其它电路元件的影响；在测试极片阻抗时，为获取不同电荷状态(State of Charge，SOC)的极片，需要先做成大电池，调节需要的SOC，然后在干燥的环境中，拆解电池，获取极片，拆解后的极片需要预处理，才能做成对称电池；一个大电池只能得到一个特定SOC的电极极片，极片利用率低，要得到不同SOC的极片，就要拆解不同SOC的大电池；整个过程对操作手法和操作环境要求很高，否则极片会遭到破坏，引起阻抗增加，测试结果一致性差等问题。
发明内容
本发明的主要目的为提供对称电池及其制备方法，实现调节极片SOC得到指定SOC的对称电池和降低极片损耗。
本发明提出一种对称电池的制备方法，包括：
将研究电极、隔膜片、装有对电极的隔膜袋和另一研究电极依次排列于铝塑膜中，往铝塑膜中注入电解液制作成软包电池；
根据指定充电原则对软包电池充电至指定SOC的电压值；
在指定环境下，取出软包电池中的装有对电极的隔膜袋后，封装软包电池，得到指定SOC的对称电池。
进一步地，将研究电极、隔膜片、装有对电极的隔膜袋和另一研究电极依次排列于铝塑膜中，往铝塑膜中注入电解液制作成软包电池步骤之前，包括：
通过将极片裁剪成指定尺寸，再在极片的空箔上固定连接极耳制得研究电极或对电极。
进一步地，当研究电极为正极，对电极为负极，则研究电极的尺寸小于对电极的尺寸。
进一步地，当研究电极为负极，对电极为正极，则研究电极的尺寸大于对电极的尺寸。
进一步地，隔膜片的尺寸大于研究电极的尺寸。
进一步地，研究电极通过胶带固定于铝塑膜上。
进一步地，研究电极的极耳和另一研究电极的极耳位于同一侧且两者错位。
进一步地，对电极的极耳与研究电极的极耳错位。
进一步地，注入电解液之前，烘烤研究电极和对电极至研究电极和对电极的水含量达到设定值。
本发明还提出一种对称电池，采用上述对称电池的制备方法制得。
本发明的有益效果在于，采用新鲜极片制作电极，减少极片预处理工序，降低加工成本；制作成带有两个研究电极和一个对电极的软包电池，可直接调节SOC；抽离对电极后可直接封装成对称电极，与现有拆解电池取出极片的技术相比，大大减少了极片的损耗，提高极片利用率；采用全电池电解液制作成对应全电池同样的化学体系。
附图说明
图1为本发明一实施例中对称电池的制备方法的流程示意图；
图2为本发明另一实施例中对称电池的制备方法的流程示意图；
图3为本发明一实施例中对称电池的制备方法制备的对称电池的爆炸结构示意图；
图4为本发明一实施例中对称电池的制备方法制备的对称电池的装配结构示意图；
图5为本发明一实施例中对称电池的制备方法制备的软包电池的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1、图3、图4和图5，本发明对称电池的制备方法，包括：
S1，将研究电极1、隔膜片4、装有对电极2的隔膜袋3和另一研究电极1依次排列于铝塑膜5中，往铝塑膜5中注入电解液制作成软包电池；
S2，根据指定充电原则对软包电池充电值指定SOC的电压值；
S3，在指定环境下，取出软包电池中的装有对电极2的隔膜袋3后，封装软包电池，得到指定SOC的对称电池。
在上述步骤S1中，两个上述研究电极1是由相同的电极极片制作而成的电极，两个研究电极1之间设有隔膜片4和装有对电极2的隔膜袋3；上述隔膜片4用于在抽掉装有对电池的隔膜袋3后，使两个研究电极1不会直接接触，而避免造成电池内部短路；将对电极2装在隔膜袋3内，使研究电极1与对电极2之间不会直接接触，从而使充电过程中的软包电池安全稳定，而避免造成电池内部短路，提高电池的安全性；上述电解液为全电池体系的电解液，因此制得的对称电池具有与全电池相同的化学体系。
在上述步骤S2中，充电原则包括0.1C(C为电量单位，库仑)电流充电；充电时，将研究电极1连在一起，当研究电极1作为正极时，对电极2为负极，当研究电极1为负极时，对电极2为正极；指定SOC可根据极片需求进行调节，得到指定SOC的极片，而不需要为得到不同SOC的极片而拆解不同SOC的大电池，大大减少了极片损耗。
在上述步骤S3中，指定环境一般为干燥环境，上述干燥环境的温度为25℃，湿度小于10％；将上述对电极2抽除后，只剩两个研究电极1置于隔膜片4两侧，上述研究电极1均为正极或均为负极，从而封装后就是对称电池；并且在步骤S2时，已经调节到所需要的SOC的电极，实现调节极片的SOC，得到指定SOC的对称电极；整个过程不需要拆解大电池来取出极片进行处理，既减少了对极片进行处理的步骤，又降低了极片遭到破坏的可能，本步骤只要抽离对电极2后封装就可得到指定SOC的对称电极，大大提高了极片的利用率。
参照图2，在本发明一实施例中，上述将研究电极1、隔膜片4、装有对电极2的隔膜袋3和另一研究电极1依次排列于铝塑膜5中，往所述铝塑膜5中注入电解液制作成软包电池步骤S1之前，包括：
S01，通过将极片裁剪成指定尺寸，再在极片的空箔上固定连接极耳制得研究电极1或对电极2。
在上述步骤S01中，上述固定连接为焊接，极片为辊压后的新鲜极片，极片的空箔为金属箔；制作研究电极1的极片材料与制作对电极2的极片材料不同，但都是新鲜极片即可，用新鲜极片制作电极，从而不需要对极片进行预处理工序，降低加工成本；对电极2装入隔膜袋3时，对电极2的极耳置于隔膜袋3外面；在制作成软包电池时，研究电极1的极耳和对电极2的极耳置于铝塑膜5外面；上述极耳用作软包电池的充电时，与外部电源的连接部位。
在本发明一实施例中，当研究电极1为正极，对电极2为负极，则研究电极1的尺寸小于对电极2的尺寸。
上述研究电极1作为正极时的尺寸比对电极2作为负极时的尺寸小，负极比正极材料的尺寸大有利于负极接收来自于正极的离子，从而提高电池的充放电效率。
在本发明一实施例中，当研究电极1为负极，对电极2为正极，则研究电极1的尺寸大于对电极2的尺寸。
上述研究电极1作为负极时的尺寸比对电极2作为正极时的尺寸大，负极比正极材料的尺寸大有利于负极接收来自于正极的离子。
在本发明一实施例中，隔膜片4的尺寸大于研究电极1的尺寸。
上述隔膜片4置于两个研究电极1之间，当装有对电极2的隔膜袋3被抽离后，隔膜片4的尺寸大于研究电极1的尺寸可以避免研究电极1直接接触而导致电池内部短路，从而提高电池安全性；同时，离子可穿过上述隔膜片4，不影响电池的充放电。
在本发明一实施例中，研究电极1通过胶带固定于铝塑膜5上。
上述胶带为具有耐腐蚀性能的材料；将研究电极1固定在铝塑膜5上，可以避免两个研究电极1的位置移动而造成直接接触，进而避免发生电池内部短路，同时将研究电极1固定更有便于抽离隔膜袋3。
参照图4和图5，在本发明一实施例中，研究电极1的极耳和另一研究电极1的极耳位于同一侧且两者错位。
上述研究电极1的极耳位于同一侧有利于软包电池充电时，将研究电极1连接在一起作为正极或负极，也利于抽离隔膜袋3后直接封装为对称电池；研究电极1错位避免隔膜袋3封装成对称电池时，极耳接触造成电池短路。
参照图4和图5，在本发明一实施例中，对电极2的极耳与研究电极1的极耳错位。
上述对电极2的极耳与研究电极1的极耳错位，便于抽离装有对电极2的隔膜袋3，使操作更加流畅。
在本发明一实施例中，注入电解液之前，烘烤研究电极1和对电极2至研究电极1和对电极2水含量达到设定值。
降低水含量有利于SEI膜(solid electrolyte interface，固体电解质界面)的生成，上述SEI膜形成于电池的首次充放电过程中，锂离子与溶剂(EC/DMC)、痕量水、HF等在石墨表面形成的一层钝化膜，上述钝化层为包含高分子与无机盐的多空层；同时降低水含量可避免水含量过高造成电池内阻增加而不利于电池的使用；水含量的设定值可根据材料设定，正极一般为200ppm，负极一般为150ppm。
在本发明一实施例中，指定环境为干燥环境。
上述干燥环境为温度25℃，湿度小于10％；在干燥环境下拆解软包电池，可避免电极吸入空气中的水分而提高电极的水含量，从而增加电池内阻，不利于电池的使用。
本发明一实施例中还提供一种对称电池，采用上述对称电池的制备方法制得。
上述对称电极采用新鲜极片制作电极，减少极片预处理工序，降低加工成本；制作成带有两个研究电极1和一个对电极2的软包电池，可直接调节SOC；抽离对电极2后可直接封装成对称电极，与现有拆解电池取出极片的技术相比，大大减少了极片的损耗，提高极片利用率；采用全电池电解液制作成对应全电池同样的化学体系。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种对称电池的制备方法，其特征在于，包括：
将第一研究电极、隔膜片、装有对电极的隔膜袋和第二研究电极依次排列于铝塑膜中，往所述铝塑膜中注入电解液制作成软包电池；
根据指定充电原则对所述软包电池充电至指定SOC的电压值；
在指定环境下，取出所述软包电池中的所述装有对电极的隔膜袋后，封装所述软包电池，得到所述指定SOC的对称电池。
2.根据权利要求1所述的对称电池的制备方法，其特征在于，所述将第一研究电极、隔膜片、装有对电极的隔膜袋和第二研究电极依次排列于铝塑膜中，往所述铝塑膜中注入电解液制作成软包电池步骤之前，包括：
通过将极片裁剪成指定尺寸，再在所述极片的空箔上固定连接极耳制得所述第一研究电极、第二研究电极或所述对电极。
3.根据权利要求2所述的对称电池的制备方法，其特征在于，当所述第一研究电极和第二研究电极为正极，所述对电极为负极，则所述第一研究电极和第二研究电极的尺寸小于所述对电极的尺寸。
4.根据权利要求2所述的对称电池的制备方法，其特征在于，当所述第一研究电极和第二研究电极为负极，所述对电极为正极，则所述第一研究电极和第二研究电极的尺寸大于所述对电极的尺寸。
5.根据权利要求1-4任一项所述的对称电池的制备方法，其特征在于，所述隔膜片的尺寸大于所述第一研究电极和第二研究电极的尺寸。
6.根据权利要求1所述的对称电池的制备方法，其特征在于，所述第一研究电极和第二研究电极通过胶带固定于所述铝塑膜上。
7.根据权利要求1所述的对称电池的制备方法，其特征在于，所述第一研究电极的极耳和所述第二研究电极的极耳位于同一侧且两者错位。
8.根据权利要求1所述的对称电池的制备方法，其特征在于，所述对电极的极耳与所述第一研究电极与第二研究电极的极耳错位。
9.根据权利要求1所述的对称电池的制备方法，其特征在于，所述注入电解液之前，烘烤所述第一研究电极、第二研究电极和所述对电极，至所述第一研究电极、第二研究电极和所述对电极的水含量达到设定值。
10.一种对称电池，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的对称电池的制备方法制得。
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