CN217214864U - 锂电池参比电极的结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型的锂电池参比电极的结构，属于锂电池测量装置的技术领域，解决现有技术的产品测试锂电池充放电性能麻烦的技术问题。锂电池包括电极组件，所述电极组件包括负极片和隔膜，包括：包漆金属线和固定组件，所述包漆金属线一端包裹绝缘膜并嵌入所述电极组件中的负极片和隔膜之间，其中：包漆金属线密封方式穿过所述固定组件且另一端留有伸出段，并通过固定组件安装在所述锂电池壳体上，包漆金属线一端与测试装置电连接，以时监测锂电池在充、放电过程中的正负极电位的变化。本实用新型结构简单且易于测试锂电池充、放电的性能。

Description

锂电池参比电极的结构

技术领域

本实用新型属于锂电池测量充放电结构的技术领域，尤其涉及一种锂电池参比电极的结构。

背景技术

锂离子动力电池目前已成为制约电动汽车发展的关键技术。在开发方壳离子电池时，需要监测正负极电极电位和电芯阻抗的增加，到底是正极贡献大还是负极阻抗增加占主体贡献大的问题。

在以往的经验来看，可通过将电芯拆解然后组装成半电池或对称电池来分别对正负极进行测试，但是该方法操作复杂、工作量大、一致性很难保证。并且无法实时反映，电池充放电过中的电位变化、阻抗变化。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种锂电池参比电极的结构，解决现有技术的产品测试锂电池充放电性能麻烦的技术问题。本案的技术方案有诸多技术有益效果，见下文介绍：

提供一种锂电池参比电极的结构，安装在锂电池壳体上，所述锂电池包括电极组件，所述电极组件包括负极片和隔膜，包括：包漆金属线和固定组件，所述包漆金属线一端包裹绝缘膜并嵌入所述电极组件中的负极片和隔膜之间，其中：

包漆金属线密封方式穿过所述固定组件且另一端留有伸出段，并通过固定组件安装在所述锂电池壳体上，包漆金属线一端与测试装置电连接，以时监测锂电池在充、放电过程中的正负极电位的变化。

其次提供一种锂电池参比电极的测量方法，用于锂电池在充、放电过程中的正负极电位的变化的测量，锂电池包括电极组件，所述电极组件包括负极片和隔膜，包括：

使用多根金属线交织而成并在预设区域涂覆有绝缘漆，以形成包漆金属线；

所述包漆金属线一端部分长度通过金属钠进行包裹形成参比电极，包裹后通过绝缘膜缠绕，所述绝缘膜包裹后嵌入所述负极片和隔膜之间；

所述包漆金属线另一端与测量装置连接，分别对锂电池的正极、参比电极和负极在充、放电过程中的监测电位变化量。

与现有技术相比，本实用新型提供的技术方案包括以下有益效果：

本案所提供的参比电极的测量结构，包漆金属线和固定组件，所述包漆金属线一端包裹绝缘膜并嵌入所述电极组件中的负极片和隔膜之间，包漆金属线密封方式穿过所述固定组件且另一端留有伸出段，并通过固定组件安装在所述锂电池壳体上，包漆金属线一端与测试装置电连接，以时监测锂电池在充、放电过程中的正负极电位的变化。通过在负极片和隔膜之间形成参比电极，相当于三相电中的零线的作用，且是通过掺混所形成，例如，通过金属钠包裹其一端。现有的三电极多为将圆柱或方壳电池或软包电池拆解，将极片制作成纽扣电池来测试。此种方法操作复杂，工作量大，一致性很难保证，例如，在需要得到不同SOC态的电极来测各SOC态的参比电位。本专利方法在方形铝壳电池的制造过程中，在组装时引入参比电极，并将其密封在电池内。在电池制造完成后，对正负极电位监测，正负极阻抗监测，负极是否发生析锂的监测，数据随电池的循环实时采集。起到参比电极电位的原位实时分析，数据波动小，采集稳定，精度高的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型在壳体上的安装示意图；

其中：

1、壳体；2、金属帽；3、注塑件；4、密封钉；5、包漆金属线；51、锂金属层；51、绝缘膜。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本实用新型，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践方面。为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。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该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1所示锂电池参比电极的结构，安装在锂电池壳体1上，锂电池包括电极组件，电极组件包括负极片和隔膜，其特征在于，包括：包漆金属线5 和固定组件，包漆金属线5一端包裹绝缘膜51并嵌入电极组件中的负极片和隔膜之间，其中：

包漆金属线5密封方式穿过固定组件且另一端留有伸出段，并通过固定组件安装在锂电池壳体1上，包漆金属线5一端与测试装置电连接，以时监测锂电池在充、放电过程中的正负极电位的变化。包漆金属线5，如，包漆铜线，增加铜表面积，可以减小电阻，以提高电线的导电性能。电阻小了的话会较少发热，更利于散热，阻燃性就提高。

测试装置例如电化学工作站，需要指出的壳体1也设置正、负极的测量端口，本案旨在提供掺比电极的组件，以才充放电过程中能够简单且有效的测量负极是否发生析锂的监测，数据随电池的循环实时采集，同时，起到参比电极电位的原位实时分析，数据波动小，采集稳定。测试过程中，需要接3个电压采样线，分别采集正极，负极以及参比电极电压，最终得到各电位数据，用于分析正负极电位、正负极阻抗、负极是否发生析锂等问题。

作为本案所提供的具体实施方式，包漆金属线5为多根铜线交织而成，且嵌入负极片和隔膜之间的一端被锂族金属层所包裹，锂金属层51被绝缘膜51 包裹并全部或部分嵌入在负极片和隔膜之间。锂族金属，例如，锂，钠，钾等金属，锂族金属导电率高，当负极发生锂化时，通过参比电极能够快速测量。

作为本案所提供的具体实施方式，固定组件包括密封钉4和注塑件3，锂电池壳体1上与卷芯对应位置设置有带通孔的凹槽，密封钉4与凹槽形状相适配并以密封的方式填充凹槽；

注塑件3底端部分嵌入密封钉4内，包漆金属线5依次穿过密封钉4和注塑件3且两端均留有伸出段，其一端部分伸入负极片和隔膜之间，另一端与测量装置连接。

作为本案所提供的具体实施方式，密封钉4中央区域设有圆槽，注塑件3 一端嵌入圆槽内并填充有密封胶；注塑件3与包漆金属线5一体式且密封连接。具体的：

密封钉4和注塑件3由液态弹性密封胶粘接，密封钉4为铝制密封钉4，其中，铝制密封钉4形状为扁圆柱形，上圆略大于下圆，中间带孔可使漆包铜丝穿过，上圆中间带有凹槽，凹槽为圆柱形。

注塑件3为长圆柱形，圆柱中心是漆包部分的漆包铜丝被包裹其中，漆包铜丝两端露出于圆柱形注塑件3的上下两端。注塑件3为绝缘树脂。粘接方式为圆柱形注塑件3圆面端与密封钉4的圆柱形凹槽相接，相接面上涂有液态弹性密封胶，密封胶在空气中固化，将两者紧密连接，并使密封钉4中间的孔为密封孔。

作为本案所提供的具体实施方式，固定组件还包括固定在注塑件3一端的金属帽2，包漆金属线5上且远离电极组件的一端缠绕在金属帽2内，通过金属帽2与测量装置连接。金属帽2的作用是便于测量装置的测量，导电和测量安装易于对接。

作为本案所提供的具体实施方式，绝缘膜51的膜厚度为9um-12um且孔隙率在40％以上。

其次提供一种锂电池参比电极的测量方法，用于锂电池在充、放电过程中的正负极电位的变化的测量，锂电池包括电极组件，电极组件包括负极片和隔膜，包括：

使用多根金属线交织而成并在预设区域涂覆有绝缘漆，以形成包漆金属线 5；

包漆金属线5一端部分长度通过金属钠进行包裹形成参比电极，包裹后通过绝缘膜51缠绕，绝缘膜51包裹后嵌入负极片和隔膜之间；

包漆金属线5另一端与测量装置连接，分别对锂电池的正极、参比电极和负极在充、放电过程中的监测电位变化量。绝缘膜51的膜厚度为9um-12um 且孔隙率在40％以上。

本专利方法在方形铝壳电池的制造过程中，在组装时引入参比电极，并将其密封在电池内。在电池制造完成后，对正负极电位监测，正负极阻抗监测，负极是否发生析锂的监测，数据随电池的循环实时采集。起到参比电极电位的原位实时分析，数据波动小，采集稳定，精度高的特点。

实施例：

1.在方可电池组装是，将参比电极组件预埋入电极组件中。

2.上述的参比电极，用单张隔离膜包裹参比电极后埋入。参比电极组件中的漆包铜丝直径在30-50um，漆包铜丝根数在4-8根一起绞合而成，漆包层为 PAI材料(聚酰胺酰亚胺)，包覆锂金属部分长度为0.5cm-1.5cm。使用的隔离膜厚度在9um-12um，孔隙率在40％以上。

3、上述的参比电极组件中的密封钉，其大圆面有凹槽，凹槽中心有孔，其中凹槽直径为2-3mm，深度0.5-1mm，孔直径为0.5mm-1mm。

/4.上述的参比电极组件中的注塑件，其材质为聚苯硫醚，具有高耐热性，在密封钉与顶盖激光焊接时，可耐热，结构不失效。形状为圆柱形，直径为2-3mm，长度2-3cm。注塑成型过程中加入上述漆包线，使漆包线在圆柱芯部。

4.上述的参比电极组件中的注塑件与密封钉组装方式为，注塑件的漆包铜丝穿过密封钉孔后，用硅酮密封胶将两者粘连，注塑件圆柱端与密封钉凹槽间隙配合，组装后的连接垂直部位也需要有硅酮密封胶覆盖，保证密封性。

5.上述的参比电极中的金属帽，其材质为铜，底部有孔，与注塑件过盈配合，漆包铜丝缠绕在金属帽底部，通过焊锡与金属帽连接。

6.上述的方形铝壳电池，其顶盖带有两个注液孔，两注液孔尺寸相同，如图注释400内径为7.9±0.05mm，注释410内径为7.2±0.05mm，注释420 内径为3±0.02mm。

以上对本实用新型所提供的产品进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离实用新型创造原理的前提下，还可以对实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入实用新型权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种锂电池参比电极的结构，安装在锂电池壳体上，所述锂电池包括电极组件，所述电极组件包括负极片和隔膜，其特征在于，包括：包漆金属线和固定组件，所述包漆金属线一端包裹绝缘膜并嵌入所述电极组件中的负极片和隔膜之间，其中：

所述包漆金属线以密封方式穿过所述固定组件且另一端留有伸出段，并通过固定组件安装在所述锂电池壳体上，包漆金属线一端与测试装置电连接，以时监测锂电池在充、放电过程中的正负极电位的变化。

2.根据权利要求1所述的锂电池参比电极的结构，其特征在于，所述包漆金属线为多根铜线交织而成，且嵌入所述负极片和隔膜之间的一端被锂族金属层所包裹，所述锂族金属层被所述绝缘膜包裹并全部或部分嵌入在所述负极片和隔膜之间。

3.根据权利要求1所述的锂电池参比电极的结构，其特征在于，所述固定组件包括密封钉和注塑件，所述锂电池壳体上与卷芯对应位置设置有带通孔的凹槽，所述密封钉与所述凹槽形状相适配并以密封的方式填充所述凹槽；

所述注塑件底端部分嵌入所述密封钉内，包漆金属线依次穿过所述密封钉和注塑件且两端均留有伸出段，其一端部分伸入所述负极片和隔膜之间，另一端与测量装置连接。

4.根据权利要求3所述的锂电池参比电极的结构，其特征在于，所述密封钉中央区域设有圆槽，所述注塑件一端嵌入所述圆槽内并填充有密封胶；

所述注塑件与所述包漆金属线一体式且密封连接。

5.根据权利要求3所述的锂电池参比电极的结构，其特征在于，所述固定组件还包括固定在所述注塑件一端的金属帽，所述包漆金属线上且远离所述电极组件的一端缠绕在所述金属帽内，通过所述金属帽与测量装置连接。

6.根据权利要求5所述的锂电池参比电极的结构，其特征在于，所述密封钉的直径大于所述注塑件的直径。

7.根据权利要求1所述的锂电池参比电极的结构，其特征在于，所述绝缘膜的膜厚度为9um-12um且孔隙率在40％以上。

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