CN216850062U - 一种参比电极和三电极电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种参比电极和三电极电池，参比电极包括金属丝导线和包覆在金属丝导线上的包覆层，包覆层包括依次相连的第一包覆层和第二包覆层，金属丝导线向第二包覆层的方向延伸，并在背离第一包覆层的一端形成裸金属丝导线，第一包覆层用于与电芯连接，第二包覆层和裸金属丝导线均位于电芯外，且裸金属丝导线用于与外部检测电路连接，第二包覆层包括包覆在金属丝导线表面的绝缘层。本实用新型能够避免在封装时，金属丝导线与铝塑膜壳体的铝层直接接触，避免铝塑膜壳体的腐蚀和金属丝导线上的镀锂减少，影响电压的异常，不仅有利于提升参比电极对电位测试的准确性，也提升了电池的安全性能。

Description

一种参比电极和三电极电池

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种参比电极和三电极电池。

背景技术

锂离子电池具有比能量高、循环性能好、没有记忆效应等诸多优点，近年来，在军工电源、消费类电子、新能源汽车中得到了广泛的应用，并且在持续增长中。随着新能源汽车产业迅速发展，车用动力电池的市场需求进一步爆发，消费者对于新能源汽车的快速充电要求逐渐提升，对于其安全性能愈发重视。

锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液组成，在实际使用中，电路中测得的电压为正负极的电压差，表现了电池的整体性能。随着充电电流的提升，电池正极和负极极化同时增加，负极的电位接近甚至低于0V，出现表面析锂的可能性，一方面导致电池可逆锂损失，另一方面析出的金属锂容易引发电池内短路等安全问题。因此，为了研究电池正负极的电化学特性，引入第三电极，即参比电极，通过监测和分析正、负极相对第三电极的电位变化，便可以有效的分析出电池内部正、负极各自的工作状态。

但是现有的三电极体系中的参比电极一般以镀锂的铜丝和极片作为参比电极，放置在正负极极片之间，用于测试正负极的电位变化，然而在电芯封装时，很容易导致铜丝与铝塑膜的铝层接触，导致镀锂过程中与镀锂之后，铝塑膜上的铝层与铜丝上的锂发生夺锂腐蚀反应(Al+Li⁺+e^-→AlLi)，使得铝塑膜腐蚀以及铜丝上的镀锂消失，导致三电极参比电位的变化，使得三电极电池监控电位的失效。

实用新型内容

本实用新型旨在解决封装时铜丝与铝塑膜接触，影响电极电化学特征测试的准确性。

为解决上述问题，本实用新型第一方面提供一种参比电极，包括金属丝导线和包覆在所述金属丝导线上的包覆层，所述包覆层包括依次相连的第一包覆层和第二包覆层，所述金属丝导线向所述第二包覆层的方向延伸，并在背离所述第一包覆层的一端形成裸金属丝导线，所述第一包覆层用于与电芯连接，所述第二包覆层和所述裸金属丝导线均位于所述电芯外，且所述裸金属丝导线用于与外部检测电路连接，所述第二包覆层包括包覆在所述金属丝导线表面的绝缘层。

进一步地，所述绝缘层与壳体连接，所述绝缘层包括聚酯材料层、聚氨酯材料层和聚酯亚胺材料层中的至少一种。

进一步地，所述第一包覆层包括包覆在所述金属丝导线表面的隔离层。

进一步地，所述隔离层包括聚乙烯膜、聚丙烯膜和聚偏氟乙烯膜中的至少一种。

进一步地，所述金属丝导线为铜丝导线，所述铜丝导线上均匀附着有金属锂。

进一步地，所述金属丝导线的直径为5μm至150μm。

进一步地，所述第一包覆层的长度大于1mm。

进一步地，所述裸金属丝导线的长度大于1mm。

进一步地，还包括极耳，所述极耳与所述裸金属丝导线焊接。

本实用新型第二方面提供一种三电极电池，包括电芯、电池壳体、正极极耳、负极极耳和参比电极，所述电芯封装于所述电池壳体内，所述正极极耳和所述负极极耳分别从所述电芯中引出至所述电池壳体外，所述参比电极为第一方面任一项所述的参比电极。

本实用新型所述的参比电极，包括金属丝导线和包覆在金属丝导线上的包覆层，包覆层包括第一包覆层和第二包覆层，以第一包覆层作为参比电极引入端深入到电芯内部，背离第一包覆层的一端为裸金属丝导线，能够与外部检测电路连接，第二包覆层位于电芯外，且第二包覆层包括包覆在金属丝导线表面的绝缘层，绝缘层包覆在金属丝导线的外表面，能够避免在封装时，金属丝导线与铝塑膜壳体的铝层直接接触，避免铝塑膜壳体的腐蚀和金属丝导线上的镀锂减少，影响电压的异常，不仅有利于提升参比电极对电位测试的准确性，也提升了电池的安全性能；此外，该参比电极可以进行裁剪，从而满足不同电芯的尺寸需求，适用范围广泛，生产成本低。

附图说明

图1为本实用新型实施例中三电极电池的结构示意图；

图2为现有技术中三电极电池的结构示意图。

附图标记说明：

1-第一包覆层；2-第二包覆层；3-裸金属丝导线；4-电池壳体；5-正极极耳；6-负极极耳。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、详尽地描述。在本实用新型地描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。此外，在本实用新型的描述中，“至少一种”的含义是一种或一种以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，术语“在上述实施例的基础上”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个优选实施例或优选示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

结合图1所示，本申请的实施例提供了参比电极，包括金属丝导线和包覆在金属丝导线上的包覆层，包覆层包括依次相连的第一包覆层1和第二包覆层2，金属丝导线向第二包覆层2的方向延伸，并在背离第一包覆层1的一端形成裸金属丝导线3，第一包覆层1用于与电芯连接，第二包覆层2和裸金属丝导线3均位于电芯外，且裸金属丝导线3用于与外部检测电路连接，第二包覆层2包括包覆在金属丝导线表面的绝缘层。

本申请的实施例提供的参比电极，包括金属丝导线和包覆在金属丝导线上的包覆层，包覆层包括第一包覆层和第二包覆层，以第一包覆层作为参比电极引入端深入到电芯内部，背离第一包覆层的一端为裸金属丝导线，能够与外部检测电路连接，第二包覆层位于电芯外，且第二包覆层包括包覆在金属丝导线表面的绝缘层，绝缘层包覆在金属丝导线的外表面，能够避免在封装时，金属丝导线与铝塑膜壳体的铝层直接接触，避免铝塑膜壳体的腐蚀和金属丝导线上的镀锂减少，影响电压的异常，不仅有利于提升参比电极对电位测试的准确性，也提升了电池的安全性能；此外，该参比电极可以进行裁剪，从而满足不同电芯的尺寸需求，适用范围广泛，生产成本低。

为了避免金属丝导线与正极片和负极片直接接触，并避免金属丝导线表面析锂，刺破正极片和负极片之间的隔膜，第一包覆层1包括隔离层(图中未画出)，隔离层包覆在金属丝导线的表面。隔离层的材质为绝缘材料，为了避免隔离层太厚影响电芯的厚度，隔离层可以采用隔离膜，具体地，隔离层包括聚乙烯膜、聚丙烯膜和聚偏氟乙烯膜中的至少一种。

第一包覆层1的长度大于1mm，即隔离层包覆的金属丝导线的长度大于1mm，以便于将第一包覆层1与电芯连接；较佳地，第一包覆层1的长度为5mm至5cm。隔离层的长度可以与金属丝导线的长度相等，也可以略大于金属丝导线的长度，以将金属丝导线全面包裹。

第二包覆层2和裸金属丝导线3位于电芯外部，且第二包覆层2和裸金属丝导线3从电池壳体4的非极耳处引出，至电池壳体4的外部。第二包覆层2包括金属丝导线和包覆在金属丝导线表面的绝缘层，绝缘层与电池壳体4的封印区连接，且绝缘层可以采用粘接等形式固定在电池壳体4的封印区上，以避免金属丝导线的位置移动，使裸金属丝导线3与电池壳体4接触。

绝缘层起到绝缘作用，避免金属丝导线与电池壳体4直接接触，绝缘层可以为高分子材料层，具体地，绝缘层包括聚酯材料层、聚氨酯材料层和聚酯亚胺材料层中的至少一种。

本申请的实施例对第二包覆层2的长度不做进一步的限定，本领域的技术人员可以根据实际情况进行调整，只要能够保证第二包覆层2位于电池壳体4，且绝缘层与电池壳体4的封印区连接，避免裸金属丝导线3与电池壳体4接触即可。

金属丝导线为铜丝导线，且铜丝导线上均匀附着有金属锂，具体地，可以选用铜丝镀锂导线，也可以选用铜丝导线并在铜丝导线上镀锂，得到均匀附着有金属锂的铜丝导线；若选用铜丝导线并在铜丝导线上镀锂，则在镀锂时，以电芯正极为正极，参比电极为负极，进行充电，在铜丝导线上镀锂，镀锂电流范围为10μA至100μA，较佳地，镀锂电流范围为5μA至30μA，镀锂持续时间大于10min。

金属丝导线的直径不宜过粗，金属丝导线的直径过粗，容易影响极片脱或嵌锂离子，从而影响监测电位的准确性，金属丝导线的直径不宜过细，金属丝导线的直径过细，在制作参比电极的过程中容易造成金属丝导线断裂，因此，金属丝导线的直径应在适宜的范围内，较佳地，金属丝导线的直径为5μm至150μm，金属丝导线的直径范围在上述范围内，可有效避免参比电极所处区域极片脱或嵌锂离子受到影响，以及造成参比电极区域处极片过压而造成极片失去活性和析锂的情况。

裸金属丝导线3与第一包覆层1和第二包覆层2中的金属丝导线一体连接，但裸金属丝导线3的表面未采用任何物质进行包裹，为裸露的金属丝导线，其朝着背离第一包覆层1的方向延伸，位于电池壳体4的外部。本申请的实施例中对裸金属丝导线3的获得方式不做进一步地限定，本领域的技术人员可以根据实际情况进行处理，例如：可以通过酸泡的方式将第二包覆层2表面的绝缘层去除，获得裸金属丝导线。

裸金属丝导线3的长度大于1mm，以便于将裸金属丝导线与外部检测电路连接；较佳地，裸金属丝导线3的长度为1cm至6cm。

该参比电极还包括极耳(图中未画出)，极耳与裸金属丝导线3电连接，极耳与裸金属丝导线3的电连接可通过熔融焊接、超声焊接等方式进行连接。

极耳可为铜、铜镀镍、镍或铝中的任意一种，较佳地，参比电极上的极耳为负极耳，极耳为铜、铜镀镍或镍中的任意一种。

本申请的实施例还提供了一种三电极电池，包括电芯、电池壳体4、正极极耳5、负极极耳6和参比电极，电芯封装于电池壳体4内，正极极耳5和负极极耳6分别从电芯中引出至电池壳体4外，参比电极为如上所述的参比电极。

本申请的实施例提供的三电极电池，包括由金属丝导线和包覆在金属丝导线上的包覆层组成的参比电极，包覆层包括第一包覆层和第二包覆层，以第一包覆层作为参比电极引入端深入到电芯内部，背离第一包覆层的一端为裸金属丝导线，能够与外部检测电路连接，第二包覆层位于电芯外，且第二包覆层包括包覆在金属丝导线表面的绝缘层，绝缘层包覆在金属丝导线的外表面，能够避免在封装时，金属丝导线与铝塑膜壳体的铝层直接接触，避免铝塑膜壳体的腐蚀和金属丝导线上的镀锂减少，影响电压的异常，不仅有利于提升参比电极对电位测试的准确性，也提升了电池的安全性能；此外，该参比电极可以进行裁剪，从而满足不同电芯的尺寸需求，适用范围广泛，生产成本低。

电芯包括正极片、负极片和设置在正极片和负极片之间的隔膜，第一包覆层1深入到电芯内部，具体地，第一包覆层1可以位于正极片和隔膜之间，第一包覆层1也可以位于负极片和隔膜之间，第一包覆层1还可以位于电芯和电池壳体4之间，较佳地，第一包覆层1位于正极片和隔膜之间，或位于负极片和隔膜之间，更佳地，第一包覆层1位于负极片和隔膜之间。

电池壳体4为铝塑膜壳体或铝壳中的任意一种。

下面结合具体示例对本申请的实施例进行进一步的说明。

结合图1所示，一种三电极电池，包括：电芯、电池壳体4、正极极耳5、负极极耳6和参比电极，电芯封装于电池壳体4内，正极极耳5和负极极耳6分别从电芯中引出至电池壳体4外，参比电极包括铜丝和包覆在铜丝上的包覆层，包覆层包括依次相连的第一包覆层1和第二包覆层2，铜丝向第二包覆层2的方向延伸，并在背离第一包覆层1的一端形成裸铜丝3，第一包覆层1与电芯连接并在电芯壳体4的非极耳处引出，第二包覆层2和裸铜丝3均位于电芯壳体4的封印区之外，裸铜丝3与一负极耳电连接，用于镀锂和测试，第一包覆层1包括包覆在铜丝表面的隔膜，第二包覆层2包括包覆在铜丝表面的漆包线(漆包线的材质为聚酯材料、聚氨酯材料和聚酯亚胺材料中的至少一种)。

其中，铜丝为直径为100μm的漆包线铜丝，在制作参比电极之前，将铜丝的两端通过酸泡(例如浓硫酸浸泡)的方式去除铜丝表面的漆包线，其中，一端用隔膜包裹住作为第一包覆层1，另一端为裸露的铜丝，作为裸铜丝3，第一包覆层1和裸铜丝3之间为漆包线铜丝，作为第二包覆层2，第一包覆层1的长度约2cm，裸铜丝3的长度约3cm。在铜丝上镀锂，镀锂时，以电芯正极为正极，参比电极为负极，进行充电一段时间，在铜丝上镀锂，使铜丝上均匀附着金属锂。

本实施例中三电极电池的正极与参比电极之间的电位维持恒定＞24h。

结合图2所示，现有技术的三电极电池的设置与上述实施例中所示的三电极电池的设置相同，区别在于参比电极为裸露的铜丝，铜丝的表面未采用任何物质进行包覆。

现有技术的三电极电池在封装时，铜丝与电池壳体4接触，镀完锂后的正极与参比电极之间的电位在30min之内便回到了未镀锂之前的正极与参比电极之间的电位，而上述实施例中的三电极电池的正极与参比电极之间的电位维持恒定＞24h，由此也说明了本申请的实施例提供的参比电极有利于提升测试电位的准确性。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种参比电极，其特征在于，包括金属丝导线和包覆在所述金属丝导线上的包覆层，所述包覆层包括依次相连的第一包覆层和第二包覆层，所述金属丝导线向所述第二包覆层的方向延伸，并在背离所述第一包覆层的一端形成裸金属丝导线，所述第一包覆层用于与电芯连接，所述第二包覆层和所述裸金属丝导线均位于所述电芯外，且所述裸金属丝导线用于与外部检测电路连接，所述第二包覆层包括包覆在所述金属丝导线表面的绝缘层。

2.根据权利要求1所述的参比电极，其特征在于，所述绝缘层与壳体连接，所述绝缘层包括聚酯材料层、聚氨酯材料层和聚酯亚胺材料层中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的参比电极，其特征在于，所述第一包覆层包括包覆在所述金属丝导线表面的隔离层。

4.根据权利要求3所述的参比电极，其特征在于，所述隔离层包括聚乙烯膜、聚丙烯膜和聚偏氟乙烯膜中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的参比电极，其特征在于，所述金属丝导线为铜丝导线，所述铜丝导线上均匀附着有金属锂。

6.根据权利要求1所述的参比电极，其特征在于，所述金属丝导线的直径为5μm至150μm。

7.根据权利要求1所述的参比电极，其特征在于，所述第一包覆层的长度大于1mm。

8.根据权利要求1所述的参比电极，其特征在于，所述裸金属丝导线的长度大于1mm。

9.根据权利要求1所述的参比电极，其特征在于，还包括极耳，所述极耳与所述裸金属丝导线焊接。

10.一种三电极电池，其特征在于，包括电芯、电池壳体、正极极耳、负极极耳和参比电极，所述电芯封装于所述电池壳体内，所述正极极耳和所述负极极耳分别从所述电芯中引出至所述电池壳体外，所述参比电极为权利要求1至9任一项所述的参比电极。

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