CN117254147A - 实验用二次电池及其制备方法和电池的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例提供了一种实验用二次电池及其制备方法和电池的测试方法。实验用二次电池，包括裸电芯和极耳，裸电芯包括正极片层、负极片层和隔膜；正极片层由多张小正极片拼成，正极片层最边缘的每一张小正极片均连接有一个极耳，负极片层为一整张负极片，其边缘连接有至少一个极耳；所有的小正极片的活性材料类别相同。测试方法为：将电池测试装置的多个正极连接端与实验用二次电池的每个位于边缘的小正极片连接的极耳一一对应连接；将电池测试装置的多个负极连接端与实验用二次电池的负极片连接的极耳连接。采用本发明提供的电池进行测试，大大提高了实验的准确性，并且减少了实验组别。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，具体而言，涉及一种实验用二次电池及其制备方法和电池的测试方法。
背景技术
现有实验技术中，通常为了验证多种实验因子及其多种水平,通常的实验方法是做相应数量的实验组别电池来验证，这样的话就会带来一些隐形的不确定定因素，如验证不同正极材料实验，就会带来每个实验组别中的负极片质量存在客观不确定性因素的影响，会使得实验结果的准确度降低，例如电池加工工程存在微小差异，对于实验结果也会带来不确定的影响，又例如测试环境的不同，也可能对测试结果造成影响。
鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种实验用二次电池及其制备方法和电池的测试方法，旨在改善背景技术提到的至少一种问题。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明提供一种实验用二次电池，包括裸电芯和极耳，裸电芯包括正极片层、负极片层和隔膜；
正极片层由多张小正极片拼成，正极片层最边缘的每一张小正极片均连接有一个极耳，负极片层为一整张负极片，其边缘连接有至少一个极耳；
所有的小正极片的活性材料类别相同。
在可选的实施方式中，位于最边缘的小正极片的数量为P，且所有的位于最边缘的所述小正极片的大小相同，P=n×m-（n-2）×（m-2），其中n和m均为≥1的整数，且n、m不同时为1。
在可选的实施方式中，相邻的两个小正极片间的间隔为λ，λ的取值为1~5mm；所有的位于边缘的小正极片的长度相同，宽度相同，厚度相同，其中长为L1、宽为W1，负极片的长为：L2=L1×m+（m+1）×λ，负极片的宽为：W2=W1×n+（n+1）×λ。
在可选的实施方式中，当n和m≥3时，所述实验用二次电池具有位于中部的小正极片，位于中部的所述小正极片为1张极片或多张相同大小的同一类型极片；
当位于中部的所述小正极片为一整张极片时，其长L0=L1×(m-2)+(m-3)× λ，宽W0=W1×(n-2)+(n-3)× λ。
在可选的实施方式中，位于边缘的所有小正极片完全相同，或者位于边缘的所有小正极片的活性材料均相同，但厂商或批号均不相同，或者位于边缘的所有小正极片中的一部分完全相同，该一部分与另一部分或另几部分的活性材料类别相同，但厂商或批号均不同。
在可选的实施方式中，负极片层为一整张负极片，其边缘连接有1~4个极耳。
在可选的实施方式中，实验用二次电池为叠片电池，负极片层的数量比正极片层的数量多一层，正极片层的层数为≥2的整数。
在可选的实施方式中，实验用二次电池还包括铝塑膜，裸电芯封装在铝塑膜内。
第二方面，本发明提供一种实验用二次电池的制备方法，用于制备如前述实施方式任一项的实验用二次电池，其包括：
将负极片层、正极片层、隔膜，按照层叠式的方式叠片制成裸电芯；其中叠片的顺序为负极片层、隔膜、正极片层、隔膜依次层叠；
将裸电芯封装在铝塑膜内，构成电池。
第三方面，本发明提供一种电池的测试方法，用于对如前述实施方式任一项的实验用二次电池进行测试，其包括：
将电池测试装置的多个正极连接端与实验用二次电池的每个位于边缘的小正极片连接的极耳一一对应连接；
将电池测试装置的多个负极连接端与实验用二次电池的负极片连接的极耳连接。
本发明实施例的有益效果包括，例如：
正极片层由多个小正极片拼成，小正极片可以是多组实验电池的正极片。该实验用二次电池相当于将多组不同组别的实验电池融合到一只电池中，这些实验电池共用一个负极片，且测试是一同在同一封闭条件下进行测试，如此就能避免在常规实验中因多组电池的负极片不完全一致、加工过程中存在的差异以及测试环境不完全相同导致的实验数据不准确问题。因此本发明提供的实验用二次电池大大提高了实验的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为正极片层的结构示意图；
图2为负极片层的结构示意图；
图3为叠层时的结构示意图；
图4为正极片层中所有小正极片大小均相同时的示意图；
图5为正极片层中中间设置一整张大正极片时的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
请参考图1~3所示，本发明实施例提供的一种实验用二次电池，包括裸电芯和极耳，裸电芯包括正极片层、负极片层和隔膜；
正极片层由多张小正极片拼成，正极片层最边缘的每一张小正极片均连接有一个极耳，负极片层为一整张负极片，其边缘连接有至少一个极耳；
所有的小正极片的活性材料类别相同。
正极片层由多个小正极片拼成，小正极片可以是多组实验电池的正极片。该实验用二次电池相当于将多组不同组别的实验电池融合到一只电池中，这些实验电池共用一个负极片，且测试是一同在同一封闭条件下进行测试，如此就能避免在常规实验中因多组电池的负极片不完全一致、加工过程中存在的差异以及测试环境不完全相同导致的实验数据不准确问题。因此本发明提供的实验用二次电池大大提高了实验的准确性。
进一步地，如图4和5所示，位于最边缘的小正极片的数量为P，且所有的位于最边缘的小正极片的大小相同，P=n×m-（n-2）×（m-2），其中n和m均为≥1的整数，且n、m不同时为1。图4和图5中，m为纵向上位于边缘的小正极片数量，n为横向上位于边缘的小正极片数量，图中C为小正极片标识，以Cm,n为例，其指代纵向上从上到下位于边缘的第m个，横向上从左到右位于边缘的第n个小正极片。
进一步地，为实现好的检测效果，相邻的两个小正极片间的间隔为λ，λ的取值为1~5mm。
进一步地，所有的位于边缘的小正极片的长度相同，宽度相同，厚度相同，其中长为L1、宽为W1，负极片的长为：L2=L1×m+（m+1）×λ，负极片的宽为：W2=W1×n+（n+1）×λ。
进一步地，当n和m≥3时，所述实验用二次电池具有位于中部的小正极片。如图4所示，位于中部的所述小正极片为多张相同大小的同一类型极片；
或者，如图5所示，位于中部的所述小正极片为一整张极片，其长L0=L1×(m-2)+(m-3)× λ，宽W0=W1×(n-2)+(n-3)× λ。
进一步地，负极片层为一整张负极片，其边缘连接有1~4个极耳，图示所示为连接有4个极耳的情况。
进一步地，实验用二次电池为叠片电池，负极片层的数量比正极片层的数量多一层，正极片层的层数为≥2的整数。
进一步地，实验用二次电池还包括铝塑膜，裸电芯封装在铝塑膜内。需要说明的是，铝塑膜仅为目前电池最常用的包装塑膜，在本发明的其他一些实施方式中，只要能起到保护电芯作用的包装塑膜均可应用于本申请中。
进一步地，根据实验的小正极片（即位于边缘的小正极片）的设置不同，能够进行的实验可以有三类：
1.位于边缘的所有小正极片完全相同。当所有进行测试的小正极片完全相同时，进行测试相当于就是相同的电池的多组实验。
2. 或者位于边缘的所有小正极片的活性材料均相同，但厂商或批号均不相同。当所有进行测试的小正极片厂商或批号完全不同时，进行测试就是相当于对同类型不同厂商或批号的电池同时一次性进行测试。
3.位于边缘的所有小正极片中的一部分完全相同，该一部分与另一部分或另几部分的活性材料类别相同，但厂商或批号均不同。例如，位于边缘的小正极片一共有8个，分为两组，每组各自为一个厂商或批号，进行测试就相当于是不同厂商或批号的电池每种4组实验。
本发明实施例提供的一种实验用二次电池的制备方法，用于制备本发明实施例提供的实验用二次电池，其包括：
将负极片层、正极片层、隔膜，按照层叠式的方式叠片制成裸电芯；其中叠片的顺序为负极片层、隔膜、正极片层、隔膜依次层叠；
将裸电芯封装在铝塑膜内，构成电池。
上述制备方法除了正极片层是由多个小正极片拼成以及极耳为配合测试方便设置较多以外，其制备方法与现有的叠片电池相同，更具体细节例如叠片结束后粘贴收尾胶等不再进行过多赘述。
本发明实施例提供的电池的测试方法，用于对本发明实施例提供的实验用二次电池进行测试，其包括：
将电池测试装置的多个正极连接端与实验用二次电池的每个位于边缘的小正极片连接的极耳一一对应连接；
将电池测试装置的多个负极连接端与实验用二次电池的负极片连接的极耳连接。
本发明提供的测试方法，做一次测试就相当于进行多组电池测试，测试方便，测试结果准确性高。
实施例1
本实施例的实验用二次电池，内部结构为依次设置的：负极片层、隔膜、正极片层、隔膜、负极片层、隔膜、正极片层、隔膜。
其中负极片层为一整张负极片，其材质为石墨负极，长248mm，宽188mm，负极片边缘如图3所示，均匀设置有4个极耳；
正极片层为9张尺寸相同、材质为磷酸铁锂的小正极片拼成，n和m均为3，λ为2mm，每张小正极片长为80mm，宽为60mm；
隔膜的材质为25μmPP隔膜。
将电池测试装置的多个正极连接端与实验用二次电池的每个位于边缘的小正极片连接的极耳一一对应连接；
将电池测试装置的多个负极连接端每2个与实验用二次电池的负极片的一个极耳连接。
测试条件如下：
充电：45℃，0.05C恒流充电20min，搁置5min，0.1C充电50min；搁置5min，0.5C恒流充电至3.65V，随后恒压充至0.05C；
放电：25℃，0.5C恒流放电至2.5V；
本实施例相当于是对8个相同的电池进行测试，其测试结果如表1所示：
表1实施例1的8个测试组的测试结果
注：表1中方差均是利用EXCEL表格中“STDEVP”函数计算得到。
从表1可看出，各组实验的实验结果几乎完全相同，其中放电容量相差最大的组别差值为0.07Ah，说明8组电芯的放电容量相近，电芯一致性较好。
对照组1
选择8个电池，这8个电池的正极片的尺寸与实施例1中小极片的尺寸一致，即80×60mm，且层数一致，负极片的尺寸为82×62mm，隔膜的材质与实施例1相同。
将这8个电池采用实施例1所使用的电池测试装置进行测试，测试条件相同，其测试结果如表2所示。
表2对照组1的8个对照组的测试结果
注：表2中方差均是利用EXCEL表格中“STDEVP”函数计算得到。
从表2可看出，各组实验的实验结果与表1中数值基本相似，但是表2中数据误差相较于表1更明显，表2测试结果的方差明显大于表1，这说明了实施例1提供的实验用二次电池以及测试方法得到的测试结果准确性明显更高。
实施例2
本实施例的实验用二次电池，内部结构为依次设置的：负极片层、隔膜、正极片层、隔膜、负极片层、隔膜、正极片层、隔膜。
其中负极片层为一整张负极片，其材质为石墨负极，长209mm，宽189mm，负极片边缘如图3所示，均匀设置有4个极耳；
正极片层为4张尺寸相同的小正极片拼成，n和m均为2，λ为3mm，每张小正极片长为100mm，宽90mm；四张小正极片分别用4种LFP材料，分别为记为A1、A2、A3、A4。
隔膜的材质为25μmPP隔膜。
将电池测试装置的多个正极连接端与实验用二次电池的每个位于边缘的小正极片连接的极耳一一对应连接；
将电池测试装置的多个负极连接端每1个与实验用二次电池的负极片的1个极耳连接。
在25℃条件下进行100%SOC，0.5C放电至2.5V进行电芯克容量测试；
在55℃环境下存储100%SOC状态下存储30d进行电芯容量保持率测试。
本实施例相当于是对4个不同的LFP材料进行测试，其测试结果如表3所示：
表3实施例2的4个测试组的测试结果
对照组2
选择4种每种4个一共16个普通电池进行对照实验，每种普通电池与实施例2中涉及到的不同小正极片对应。即该普通电池其电芯结构与其对应的实施例2的裸电芯内部的层状结构相同，正极片的材质以及大小与实施例1的小正极片完全相同，负极片的材质与实施例1相同，隔膜的材质与实施例1相同。
将这16个电池采用实施例2所使用的电池测试装置进行测试，测试条件相同，其测试结果如表4~7所示。
表4对照组2的与A1对应的电池的测试结果
将表4的平均值与实施例2中A1的正极片测试结果对比，表3中A1的正极片测试结果与表4中平均值非常接近，与表4的各组实验结果相比不存在明显误差。
表5对照组2与A2对应的电池的测试结果
将表5的平均值与实施例2中A2对应的正极片测试结果对比，表5中A2的正极片测试结果与表5中平均值非常接近，与表5的各组实验结果相比不存在明显误差。
表6 对照组2与A3对应的电池的测试结果
将表6的平均值与实施例2中A3对应的正极片测试结果对比，表6中A3的正极片测试结果与表6中平均值非常接近，与表6的各组实验结果相比不存在明显误差。
表7 对照组2与A4对应的电池的测试结果
将表7的平均值与实施例2中A4对应的正极片测试结果对比，表7中A4的正极片测试结果与表7中平均值非常接近，与表7的各组实验结果相比不存在明显误差。
对比实施例2和对照组2的各实验结果可得，本发明实施例提供的实验用二次电池还能够实现一次测试同类型不同种的电池的性能。
综上，本发明提供的实验用二次电池，正极片层由多个小正极片拼成，小正极片可以是多组实验电池的正极片。该实验用二次电池相当于将多组不同组别的实验电池融合到一只电池中，这些实验电池共用一个负极片，且测试是一同在同一封闭条件下进行测试，如此就能避免在常规实验中因多组电池的负极片不完全一致、加工过程中存在的差异以及测试环境不完全相同导致的实验数据不准确问题。因此本发明提供的实验用二次电池大大提高了实验的准确性。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种实验用二次电池，其特征在于，包括裸电芯和极耳，所述裸电芯包括正极片层、负极片层和隔膜；
所述正极片层由多张小正极片拼成，所述正极片层最边缘的每一张所述小正极片均连接有一个极耳，所述负极片层为一整张负极片，其边缘连接有至少一个极耳；
所有的所述小正极片的活性材料类别相同。
2.根据权利要求1所述的实验用二次电池，其特征在于，位于最边缘的所述小正极片的数量为P，且所有的位于最边缘的所述小正极片的大小相同，P=n×m-（n-2）×（m-2），其中n和m均为≥1的整数，且n、m不同时为1。
3.根据权利要求2所述的实验用二次电池，其特征在于，相邻的两个所述小正极片间的间隔为λ，λ的取值为1~5mm；所有的位于边缘的所述小正极片的长度相同，宽度相同，厚度相同，其中长为L1、宽为W1，负极片的长为：L2=L1×m+（m+1）×λ，负极片的宽为：W2=W1×n+（n+1）×λ。
4.根据权利要求3所述的实验用二次电池，其特征在于，当n和m≥3时，所述实验用二次电池具有位于中部的小正极片，位于中部的所述小正极片为1张极片或多张相同大小的同一类型极片；
当位于中部的所述小正极片为一整张极片时，其长L0=L1×(m-2)+(m-3)× λ，宽W0=W1×(n-2)+(n-3)× λ。
5.根据权利要求2所述的实验用二次电池，其特征在于，位于边缘的所有所述小正极片完全相同，或者位于边缘的所有所述小正极片的活性材料均相同，但厂商或批号均不相同，或者位于边缘的所有所述小正极片中的一部分完全相同，该一部分与另一部分或另几部分的活性材料类别相同，但厂商或批号均不同。
6.根据权利要求1所述的实验用二次电池，其特征在于，所述负极片层为一整张负极片，其边缘连接有1~4个极耳。
7.根据权利要求1所述的实验用二次电池，其特征在于，所述实验用二次电池为叠片电池，所述负极片层的数量比所述正极片层的数量多一层，所述正极片层的层数为≥2的整数。
8.根据权利要求1所述的实验用二次电池，其特征在于，所述实验用二次电池还包括铝塑膜，所述裸电芯封装在所述铝塑膜内。
9.一种实验用二次电池的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1~8任一项所述的实验用二次电池，其包括：
将所述负极片层、所述正极片层、隔膜，按照层叠式的方式叠片制成裸电芯；其中叠片的顺序为所述负极片层、所述隔膜、所述正极片层、所述隔膜依次层叠；
将所述裸电芯封装在铝塑膜内，构成电池。
10.一种电池的测试方法，其特征在于，用于对如权利要求1~8任一项所述的实验用二次电池进行测试，其包括：
将电池测试装置的多个正极连接端与所述实验用二次电池的每个位于边缘的所述小正极片连接的极耳一一对应连接；
将电池测试装置的多个负极连接端与所述实验用二次电池的所述负极片连接的极耳连接。
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