CN217035742U - 一种大圆柱锂离子三电极电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及新能源电池技术领域，具体公开了一种大圆柱锂离子三电极电池。大圆柱锂离子三电极电池包括壳体，壳体内设有电芯，电芯的正极片和负极片之间绝缘设有参比电极金属丝；壳体的顶部设有供参比电极金属丝穿出的引出孔。本实用新型提供的大圆柱锂离子三电极电池，参比电极金属丝从壳体顶部开设的引出孔穿出，避免参比电极金属丝与电芯的外侧溶胀胶带接触，保护参比电极金属丝不会在电芯内部被拉断，且本实用新型中参比电极金属丝穿出的位置不会与揉平部位形成干涉，也不会对电池底部的防爆阀造成破坏，提高了电池三电极制作的成功率。

Description

一种大圆柱锂离子三电极电池

技术领域

本实用新型涉及新能源电池技术领域，尤其涉及一种大圆柱锂离子三电极电池。

背景技术

在全球碳达峰、碳中和的背景下，新能源汽车迎来了日新月异的发展，电动汽车逐渐走进了千家万户，锂离子动力电池是新能源汽车的核心零部件。现有锂离子动力电池主要有三种类型：方形铝壳电池、圆柱电池和软包电池。

目前，锂离子电池在电极上的电化学测量表征方面存在着一定的困难和不足，在考察电池电化学性能如循环、倍率充放电、高低温充放电等方面主要通过三电极测试体系进行表征。人们通常在电池中引入参比电极，在充放电过程中监测正负极与参比电极之间的电位变化情况，来评估电池的电化学性能。

现有技术中，大圆柱电池为全极耳揉平结构，极片卷绕后正负极两端留有5mm-10mm的铝箔和铜箔用于揉平，揉平处的铝箔和铜箔分别焊接连接片及正/负极盖板。大圆柱电池电芯外侧采用溶胀胶带固定整个电芯，若参比电极从钢壳外表面侧壁穿出，必然与电芯外侧溶胀胶带接触，在电池注入电解液后，溶胀胶带厚度膨胀约200％-600％，在膨胀过程中胶带会挤压参比电极，将参比电极在电池内部拉断，导致三电极制作失效。若参比电极从大圆柱电池的底部引出，参比电极与揉平位置会形成干涉，且会对大圆柱电池底部的防爆阀造成破坏，导致三电极制作失效。

因此，亟需提供一种大圆柱锂离子三电极电池以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种大圆柱锂离子三电极电池，能有效引出参比电极，避免了对电池防爆阀的损坏，降低了电池装配过程中对参比电极损坏的风险，提高了电池三电极制作的成功率。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种大圆柱锂离子三电极电池，包括壳体，所述壳体内设有电芯，所述电芯的正极片和负极片之间绝缘设有参比电极金属丝；所述壳体的顶部设有供所述参比电极金属丝穿出的引出孔。

作为上述的大圆柱锂离子三电极电池的一种可选技术方案，所述引出孔与所述壳体顶部边缘的距离为3mm-6mm。

作为上述的大圆柱锂离子三电极电池的一种可选技术方案，所述引出孔的孔径为1mm-2mm。

作为上述的大圆柱锂离子三电极电池的一种可选技术方案，所述参比电极金属丝穿出所述引出孔，所述引出孔处设有绝缘密封件。

作为上述的大圆柱锂离子三电极电池的一种可选技术方案，所述正极片与所述负极片之间设有第一隔膜，所述第一隔膜与所述负极片之间设有第二隔膜，所述参比电极金属丝设置于所述第一隔膜和所述第二隔膜之间。

作为上述的大圆柱锂离子三电极电池的一种可选技术方案，所述第一隔膜的宽度大于所述负极片的宽度，所述第二隔膜与所述第一隔膜的宽度相同，所述第二隔膜相对的两边绝缘粘接于所述第一隔膜上。

作为上述的大圆柱锂离子三电极电池的一种可选技术方案，所述参比电极金属丝靠近所述第二隔膜边缘的部分粘接于所述第二隔膜上。

作为上述的大圆柱锂离子三电极电池的一种可选技术方案，所述第一隔膜和所述第二隔膜朝向所述正极片的一侧均设有陶瓷层。

作为上述的大圆柱锂离子三电极电池的一种可选技术方案，所述电芯的所述正极片和所述负极片之间绝缘设有多根所述参比电极金属丝，且多根所述参比电极金属丝间隔设置。

作为上述的大圆柱锂离子三电极电池的一种可选技术方案，所述参比电极金属丝是直径为20μm-100μm的铜丝。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的大圆柱锂离子三电极电池，参比电极金属丝从壳体顶部上开设的引出孔穿出，避免参比电极金属丝与电芯的外侧溶胀胶带接触，保护参比电极金属丝不会在电芯内部被拉断，且本实用新型中参比电极金属丝穿出的位置不会与揉平部位形成干涉，也不会对电池底部的防爆阀造成破坏，提高了电池三电极制作的成功率。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的大圆柱锂离子三电极电池的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的电芯的结构示意图。

图中：

1、电芯；11、正极片；12、负极片；13、第一隔膜；2、顶板；3、参比电极金属丝；4、引出孔；5、第二隔膜；6、壳体。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案做进一步的详细描述，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。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做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。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

针对现有技术中，参比电极从钢壳外表面侧壁穿出，在电池注入电解液过程中会将参比电极在电池内部拉断，导致三电极制作失效，或者参比电极从大圆柱电池的底部引出，参比电极与揉平位置会形成干涉，且会对大圆柱电池底部的防爆阀造成破坏，导致三电极制作失效的问题，本实施例提供了一种大圆柱锂离子三电极电池以解决上述技术问题。

具体地，如图1和图2所示，本实施例提供的大圆柱锂离子三电极电池包括壳体6，壳体6内设有电芯1，电芯1由正极片11和负极片12卷绕而成，正极片11和负极片12之间设有第一隔膜13，第一隔膜13可以有效防止正负电极接触而导致内部短路，第一隔膜13只允许带电离子通过，提高正负电极附近的浓度差，从而提高电池的存储效率。

电芯1的正极片11和负极片12之间绝缘设有参比电极金属丝3。壳体6的顶部设有供参比电极金属丝3穿出的引出孔4。参比电极金属丝3从壳体6顶部开设的引出孔4穿出，避免参比电极金属丝3与电芯1的外侧溶胀胶带接触，保护参比电极金属丝3不会在电芯1内部被拉断，且本实施例中参比电极金属丝3穿出的位置不会与揉平部位形成干涉，也不会对电池底部的防爆阀造成破坏，提高了电池三电极制作的成功率。

在本实施例中，壳体6的底部不封闭，以供电芯1从底部放置于壳体6内。壳体6的顶部半封闭，即壳体6的顶部沿周向向中部延伸有顶板2，使壳体6的顶部形成半封闭结构，以供电芯1的电极从壳体6顶部的中间位置穿出。顶板2上开设引出孔4。

为了不与电芯1上的其他结构干涉，同时便于引出参比电极金属丝3，在本实施例中，引出孔4与壳体6顶部边缘的距离为3mm-6mm。

通常情况下参比电极金属丝3比较细，引出孔4能供参比电极金属丝3穿出即可，在本实施例中，引出孔4的孔径为1mm-2mm，不会占用壳体6顶部的很大空间。

在封装好壳体6后，还需要向壳体6内注入电解液，为了避免电解液从引出孔4处泄露，在参比电极金属丝3穿出引出孔4后，引出孔4处设有绝缘密封件，以密封引出孔4。

可选地，绝缘密封件为通过绝缘胶封堵引出孔4形成的部件，便于封堵孔径比较小的孔，且还能对参比电极金属丝3起到固定的作用，避免由于外界因素拖拽参比电极金属丝3而导致参比电极金属丝3在电芯1内部被拉断。绝缘胶可以为AB胶或者铝制修补胶，在此不作具体限定。

优选地，参比电极金属丝3的材质为金属铜，铜丝的直径为20μm-100μm。铜丝不容易与电解液发生反应并且该直径范围的铜丝具有合适的电阻，可以确保测试结果的稳定性。当然，在其他实施例中，参比电极金属丝3还可以为铂丝等，在此不作具体限定。

在本实施例中，正极片11与负极片12设置有第一隔膜13，以绝缘隔离正极片11和负极片12，第一隔膜13与负极片12之间设有第二隔膜5，参比电极金属丝3设置于第一隔膜13和第二隔膜5之间，第二隔膜5绝缘隔离负极片12和参比电极金属丝3。

为了有效绝缘正极片11和负极片12，第一隔膜13的宽度大于负极片12的宽度，通常正极片11和负极片12的宽度相同。裁切的第二隔膜5的宽度与第一隔膜13的宽度相同，以有效绝缘负极片12和参比电极金属丝3。第二隔膜5相对的两边绝缘粘接于第一隔膜13上，操作简单，易于实施。可选地，第二隔膜5通过绝缘胶带粘接于第一隔膜13上。

由于参比电极金属丝3比较细，为了便于固定参比电极金属丝3，参比电极金属丝3粘接于第二隔膜5上，优选将参比电极金属丝3靠近第二隔膜5边缘的部分粘接于第二隔膜5上。可选地，参比电极金属丝3通过绝缘胶带粘接于第二隔膜5上。

参比电极金属丝3在粘接于第二隔膜5之前需要进行预处理，以去除表面绝缘层，避免表面绝缘层对三电极电池的性能产生影响。以参比电极金属丝3为铜材质为例，将铜丝浸泡于浓硫酸内一定时间后，进行清洗处理。参比电极金属丝3被处理的一端置于电芯1内部，未处理的一端置于电芯1外部且穿出壳体6顶部，参比电极金属丝3与第二隔膜5粘接的部分应避开参比电极金属丝3被预处理的部位，因此，选用参比电极金属丝3靠近第二隔膜5边缘的部分与第二隔膜5连接。

为了提高大圆柱锂离子三电极电池的良品率，电芯1的正极片11和负极片12之间绝缘设有多根参比电极金属丝3，且多根参比电极金属丝3间隔设置。参比电极金属丝3之间不交叉、不叠压，在其中一根参比电极金属丝3被拉断时，还有其他参比电极金属丝3与电芯1有效连接。多根参比电极金属丝3通过一个引出孔4引出，在参比电极金属丝3被引出后外露的部分焊接镍带，并且镀锂后对电池快充性能进行评估。可选地，相邻的两根参比电极金属丝3的间距为5mm-10mm。

在本实施例中，第一隔膜13和第二隔膜5均选用陶瓷隔膜，以提高电池的安全性能。具体地，第一隔膜13和第二隔膜5朝向正极片11的一侧均设有陶瓷层。

在安装参比电极金属丝3，首先取卷绕完成的正常电芯1，对电芯1进行揉平操作。然后拆开电芯1最外圈溶胀胶带，打开第一隔膜13至负极片12位置，用镊子将负极片12的边缘铜箔缓慢打开，并将褶皱展平。展平过程中需保证铜箔不撕裂且负极片12区不出现折痕或漏箔情况，正极片11的铝箔区无需打开。展平负极片12的长度约5cm即可。

选取与电池相同型号的隔膜进行裁剪，裁切形成的第二隔膜5应该平整、无褶皱、无毛刺，裁切的第二隔膜5的宽度为5cm左右，将裁切好的第二隔膜5放置在负极片12打开的区域，且沿宽度方向与第一隔膜13对齐。

用镊子夹取参比电极金属丝3，使参比电极金属丝3被预处理的一端放置于第二隔膜5上，参比电极金属丝3的另一端放于电芯1外部，将参比电极金属丝3固定在第二隔膜5的边缘位置处。

参比电极金属丝3放置完成后，将电芯1按原方式进行闭合，闭合时第一隔膜13、第二隔膜5和负极片12不可产生褶皱，膨胀胶带平整，用塑料板将展平的负极片12进行压平，压平后尽量保持原高度。然后进行正负极盖板焊接。

对壳体6的顶部进行处理，激光开设引出孔4。将参比电极金属丝3穿入钢针针眼，利用钢针将参比电极金属丝3从壳体6顶部的引出孔4位置处穿出，穿出后电芯1顺势放入壳体6内，入壳时不可挤压参比电极金属丝3。入壳完成后将参比电极金属丝3在壳体6顶部的表面可以先用绝缘胶带固定，防止后续电池制作过程中损坏参比电极金属丝3。

最后，进行电池的正常装配，例如周边焊、注液、化成、分容等工序。电池制作完成后，将外露的参比电极金属丝3焊接镍带，镀锂后便可用于对电池快充性能进行评估。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大圆柱锂离子三电极电池，其特征在于，包括壳体(6)，所述壳体(6)内设有电芯(1)，所述电芯(1)的正极片(11)和负极片(12)之间绝缘设有参比电极金属丝(3)；所述壳体(6)的顶部设有供所述参比电极金属丝(3)穿出的引出孔(4)。

2.根据权利要求1所述的大圆柱锂离子三电极电池，其特征在于，所述引出孔(4)与所述壳体(6)顶部边缘的距离为3mm-6mm。

3.根据权利要求1所述的大圆柱锂离子三电极电池，其特征在于，所述引出孔(4)的孔径为1mm-2mm。

4.根据权利要求1所述的大圆柱锂离子三电极电池，其特征在于，所述参比电极金属丝(3)穿出所述引出孔(4)，所述引出孔(4)处设有绝缘密封件。

5.根据权利要求1所述的大圆柱锂离子三电极电池，其特征在于，所述正极片(11)与所述负极片(12)之间设有第一隔膜(13)，所述第一隔膜(13)与所述负极片(12)之间设有第二隔膜(5)，所述参比电极金属丝(3)设置于所述第一隔膜(13)和所述第二隔膜(5)之间。

6.根据权利要求5所述的大圆柱锂离子三电极电池，其特征在于，所述第一隔膜(13)的宽度大于所述负极片(12)的宽度，所述第二隔膜(5)与所述第一隔膜(13)的宽度相同，所述第二隔膜(5)相对的两边绝缘粘接于所述第一隔膜(13)上。

7.根据权利要求5所述的大圆柱锂离子三电极电池，其特征在于，所述参比电极金属丝(3)靠近所述第二隔膜(5)边缘的部分粘接于所述第二隔膜(5)上。

8.根据权利要求5所述的大圆柱锂离子三电极电池，其特征在于，所述第一隔膜(13)和所述第二隔膜(5)朝向所述正极片(11)的一侧均设有陶瓷层。

9.根据权利要求1所述的大圆柱锂离子三电极电池，其特征在于，所述电芯(1)的所述正极片(11)和所述负极片(12)之间绝缘设有多根所述参比电极金属丝(3)，且多根所述参比电极金属丝(3)间隔设置。

10.根据权利要求1-9任一项所述的大圆柱锂离子三电极电池，其特征在于，所述参比电极金属丝(3)是直径为20μm-100μm的铜丝。

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