本發(fā)明鋰離子電池領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池三電極體系及其測試方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池電化學(xué)分析方法通常以電池整體作為研究對象，以研究電池在充放電過程的電化學(xué)反應(yīng)，其優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)及研究方法簡單，適用于大批次性的實(shí)驗(yàn)分析，其缺點(diǎn)在于難以分析單個(gè)電極在電池充放電過程中的電化學(xué)反應(yīng)。
目前，隨著鋰離子電池各種性能不斷提高，需要加深研究人員對正負(fù)極材料及在電池正負(fù)極上發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)，因而，研究人員采用三電極電池作為研究對象。
中國專利cn200997429y公開了一種三電極電池，該三電極電池由電池殼體、電池殼內(nèi)電芯、電池殼內(nèi)電解液、參比電極和電池殼蓋板構(gòu)成。其中蓋板上裝有第三極柱，參比電極與第三極柱相連，正極片、負(fù)極片以及參比電極相互絕緣，通過電解液形成回路。但是上述三電極電池存在制備方法繁瑣、制備時(shí)間長、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性及一致性低，及對封裝工藝要求高等問題。
鑒于上述情況，尋找一種簡單易制的三電極鋰電池對研究單個(gè)電池電極和電池的正負(fù)極材料具有積極作用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，現(xiàn)提供一種簡單易制、測試準(zhǔn)確性及一致性良好的鋰離子電池三電極體系及其測試方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種鋰離子電池三電極體系，其創(chuàng)新點(diǎn)在于：包括錐形瓶、電池電芯及其固定安裝在電池電芯內(nèi)的三電極，所述電池電芯、三電極放置在錐形瓶內(nèi)，包括電池電芯及其固定安裝在電池電芯內(nèi)的三電極，所述三電極包括在電池電芯正極引伸出的正極極耳、在電池負(fù)極引伸出的負(fù)極極耳和參比電極極耳，所述電池電芯由負(fù)極片、正極片和間隔于正負(fù)極片之間的隔膜卷繞而成，所述電池電芯的外表面還包覆有一絕緣膠帶，所述參比電極極耳為一引有一導(dǎo)線的金屬鋰片，所述電池電芯和三電極經(jīng)過特定的制備方法完成鋰離子電池三電極體系的制備。
進(jìn)一步的，所述特定的制備方法為：將三電極固定安裝在電池電芯內(nèi)形成三電極電芯，然后將三電極電芯以負(fù)極在下，正極在上的方式放置于錐形瓶內(nèi)，并將三電極電芯的三個(gè)電極極耳引出錐形瓶外，向錐形瓶中滴加適量的電解液，然后用橡膠塞將錐形瓶進(jìn)行完全密封。
進(jìn)一步的，所述正極極耳為表面包覆有絕緣膠帶的金屬鋁帶，所述正極極耳通過超聲焊接的方式與正極極片進(jìn)行固定連接，所述正極極耳的長度為8-12cm，寬度為4-6mm，厚度為0.2-0.4mm。
進(jìn)一步的，所述負(fù)極極耳為表面包覆有絕緣膠帶的金屬鎳帶，所述負(fù)極極耳通過超聲焊接的方式與負(fù)極極片進(jìn)行固定連接，所述負(fù)極極耳的長度為12-18cm，寬度為4-6mm，厚度為0.2-0.4mm。
進(jìn)一步的，所述金屬鋰片的寬度為0.9-1.1cm，厚度為1-2mm，所述導(dǎo)線由5-10根銅絲擰成一股構(gòu)成，所述銅絲的長度為12-18cm，所述金屬鋰片表面及銅絲均用絕緣膠帶進(jìn)行包覆，形成測試界面，所述測試界面為金屬鋰片的截面，所述金屬鋰片的截面與電芯負(fù)極截面對齊。
進(jìn)一步的，所述錐形瓶為廣口錐形瓶，所述錐形瓶高度高于電芯長度，所述錐形瓶瓶口內(nèi)徑大于電芯直徑，所述電解液的滴加量為沒過電芯負(fù)極截面2-4mm處。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是公開一種鋰離子電池三電極體系的測試方法，其創(chuàng)新點(diǎn)在于：利用測試柜同時(shí)監(jiān)測電池正極與負(fù)極、電池正極與參比電極以及電池負(fù)極與參比電極之間的電位隨容量的變化關(guān)系，完成鋰離子電池三電極體系的測試。
本發(fā)明的有益效果如下：相比于傳統(tǒng)的電池監(jiān)測手段，本專利提供電池研究方法的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)裝置簡單、可操作性強(qiáng)，且通過研究電池在充放電過程中電池正負(fù)極電位隨容量的變化關(guān)系曲線，可以方便研究人員更好地理解電池在充放電過程中正負(fù)極發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的三電極電芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的三電極體系的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為實(shí)施例1兩支電池在充電過程電位隨容量變化關(guān)系圖；
圖4為實(shí)施例1兩支電池在放電過程電位隨容量變化關(guān)系。
具體實(shí)施方式
以下由特定的具體實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
如圖1和圖2所示，一種鋰離子電池三電極體系，包括錐形瓶9、電池電芯1及其固定安裝在電池電芯內(nèi)的三電極，電池電芯1、三電極放置在錐形瓶9內(nèi)，三電極包括在電池電芯1正極引伸出的正極極耳2、在電池負(fù)極引伸出的負(fù)極極耳3和參比電極極耳5，電池電芯1由負(fù)極片6、正極片7和間隔于正負(fù)極片之間的隔膜卷繞而成，電池電芯1的外表面還包覆有一絕緣膠帶8，參比電極極耳5為一引有一導(dǎo)線的金屬鋰片4，電池電芯1和三電極經(jīng)過特定的制備方法完成鋰離子電池三電極體系的制備。
鋰離子電池三電極體系的制備方法為：將三電極固定安裝在電池電芯1內(nèi)形成三電極電芯，然后將三電極電芯以負(fù)極在下，正極在上的方式放置于錐形瓶9內(nèi)，并將三電極電芯的三個(gè)電極極耳引出錐形瓶9外，向錐形瓶9中滴加適量的電解液，然后用橡膠塞10將錐形瓶9進(jìn)行完全密封。
正極極耳2為表面包覆有絕緣膠帶8的金屬鋁帶，正極極耳2通過超聲焊接的方式與正極極片7進(jìn)行固定連接，正極極耳2的長度為8-12cm，寬度為4-6mm，厚度為0.2-0.4mm。
負(fù)極極耳3為表面包覆有絕緣膠帶8的金屬鎳帶，負(fù)極極耳3通過超聲焊接的方式與負(fù)極極片6進(jìn)行固定連接，負(fù)極極耳3的長度為12-18cm，寬度為4-6mm，厚度為0.2-0.4mm。
金屬鋰片4的寬度為0.9-1.1cm，厚度為1-2mm，導(dǎo)線由5-10根銅絲擰成一股構(gòu)成，銅絲的長度為12-18cm，金屬鋰片4表面及銅絲均用絕緣膠帶8進(jìn)行包覆，形成測試界面，測試界面為金屬鋰片4的截面，金屬鋰片4的截面與電芯負(fù)極截面對齊。
錐形瓶9為廣口錐形瓶，錐形瓶9高度高于電芯長度，錐形瓶9瓶口內(nèi)徑大于電芯直徑，電解液的滴加量為沒過電芯負(fù)極截面2-4mm處。
一種鋰離子電池三電極體系的測試方法，利用測試柜同時(shí)監(jiān)測電池正極與負(fù)極、電池正極與參比電極以及電池負(fù)極與參比電極之間的電位隨容量的變化關(guān)系，完成鋰離子電池三電極體系的測試。
實(shí)施例1
利用測試柜連接電池正極、負(fù)極和參比電極，監(jiān)測這三者間的兩兩電位變化，以0.2c的倍率對三電極鋰電池進(jìn)行充放電反應(yīng)，記錄充放電過程中正極及負(fù)極在充放電過程中電位隨容量的變化關(guān)系。以完全相同的方法測試另外一支電池在充放電過程中電位隨容量關(guān)系。比較兩只電池充放電過程中的平臺電壓，以驗(yàn)證測試準(zhǔn)確性。
下圖3和圖4分別是兩支相同的電池在經(jīng)過相同循環(huán)圈數(shù)時(shí)，充電過程和放電過程正極對負(fù)極、正極對參比電極和負(fù)極對參比電極的電位隨容量變化關(guān)系，q1表示第一支電池，q2表示第二支電池，并且圖3中的x表示正極對參比電極的電位隨電容變化曲線，y表示正極對負(fù)極的電位隨電容變化曲線，z表示負(fù)極對參比電極的電位隨容量變化曲線；圖4中的a表示正極對參比電極的電位隨電容變化曲線，b表示正極對負(fù)極的電位隨電容變化曲線，c表示負(fù)極對參比電極的電位隨容量變化曲線。
由上圖3和圖4可以看出，在經(jīng)過相同的充放電循環(huán)后，兩支相同電池的正極對負(fù)極、正極對參比電極以及負(fù)極對參比電極的充電過程的平臺電壓以及放電過程的平臺電壓基本相同，由此可以說明本發(fā)明電化學(xué)測試具有準(zhǔn)確性和一致性；本方法對已經(jīng)包裝成型的電池也適用，只需將電池電芯取出即可。
相比于傳統(tǒng)的電池監(jiān)測手段，本專利提供電池研究方法的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)裝置簡單、可操作性強(qiáng)，且通過研究電池在充放電過程中電池正負(fù)極電位隨容量的變化關(guān)系曲線，可以方便研究人員更好地理解電池在充放電過程中正負(fù)極發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)。
上述實(shí)施例只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不是對本發(fā)明技術(shù)方案的限制，只要是不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)即可在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案，均應(yīng)視為落入本發(fā)明專利的權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。