一種圓柱型電池三電極裝置及其組裝方法
【專利摘要】本發明提供一種圓柱型電池三電極裝置及其組裝方法。三電極裝置包括殼體、正極片、負極片、隔膜、上模具、下模具、參比電極、參比電極柱，其中隔膜分別夾設于每一層正極片和每一層負極片之間，并由正極片、負極片、隔膜三者共同圍卷制成圓柱狀卷芯，圓柱狀卷芯中填充有電解液；所述圓柱狀卷芯安裝在殼體中，下模具安裝在殼體的開口處，參比電極柱的末端從下模具的中心孔插入到圓柱狀卷芯中心部的空腔中，參比電極安裝在參比電極柱的末端上，上模具通過螺紋旋緊固定在下模具上。本發明旨在解決現有技術中的三電極裝置結構復雜，容量低，借鑒性差，密封性不好等缺陷，而且填補了圓柱型鋰離子電池的三電極體系的空白。
【專利說明】
一種圓柱型電池三電極裝置及其組裝方法
技術領域
[0001]本發明涉及電池領域，尤其涉及一種圓柱型電池三電極裝置及其組裝方法。
【背景技術】
[0002]采用三電極體系提取電池正負極電勢與參比電極電勢對比，可以直接得到電化學反應過程中正負極電位的變化。進而從電池內部反應機理出發，在避免電池內部發生副反應的情況下，研究電池循環、高低溫充放電、倍率充放電等性能。在電池結構設計、極片設計、正負極比例、材料搭配、電解液成分優化等具有非常重要的指導意義。因此，提供性能穩定，結構簡單的三電極結構非常重要。
[0003]如發明專利(申請公布號CN 105470577 A)公布了一種軟包裝鋰離子電池三電極組裝方法，該方法無需額外的裝置及額外電解液，參比電極在電池裝配過程中直接從電池包裝中引出，由鋁塑膜熱封固定，可以適合任何型號的軟包裝鋰離子電池。采用塑膜熱封固定，密封性不好，同側極耳之間間隙容易出現滲液，易造成測試結果異常。實用新型(專利號ZL 200820210512.0)公開了一種模擬紐扣鋰離子電池三電極體系，可以用于測試紐扣電池式雙電極性能，制備簡單，測試便捷。該三電極裝置密電池容量低，穩定性差，可借鑒性較弱。發明專利(CN 103500859A)公布了一種鋰離子電池用三電極裝置，該三電極包括殼體和上蓋，通過極耳將極柱與電芯的極耳和參比電極直接相連，電芯通過螺栓進行固定，不需要通過抽真空即刻保證電芯的緊湊，具有良好的密封性和接觸性。其裝置制造和組裝方法過程復雜，成本較高，且與實際電池結構差異大，可借鑒性差。
[0004]目前的三電極結構存在各種的缺陷，容量低、結構復雜、密封性差、結構與實體電池差異大，不能真實反映出實際電池的性能特征。電解液填充較多或不足，引起電池內部極化作用的變化，同樣不能實現對電池性能的準確表征。而且目前發明和實用新型中未見任何適用于圓柱型鋰離子電池的三電極體系。
【發明內容】
[0005]為了解決以上問題，本發明提供一種圓柱型電池三電極裝置及其組裝方法，其結構簡單，密封性好，最接近實體電池結構，借鑒性高。
[0006]本發明采用的技術方案如下:一種圓柱型電池三電極裝置，包括殼體、正極片、負極片、隔膜、上模具、下模具、參比電極、參比電極柱，其中隔膜分別夾設于每一層正極片和每一層負極片之間，并由正極片、負極片、隔膜三者共同圍卷制成圓柱狀卷芯，圓柱狀卷芯中填充有電解液;所述圓柱狀卷芯安裝在殼體中，下模具安裝在殼體的封口處，參比電極柱的末端從下模具的中心孔插入到圓柱狀卷芯中心部的空腔中，參比電極安裝在參比電極柱的末端上且位于圓柱狀卷芯中心部的空腔中，上模具通過螺紋旋緊固定在下模具上，在殼體的內側底部焊接有負極耳，在下模具的底面上焊接有正極耳。
[0007]優選地，在圓柱狀卷芯的上部設有上墊片，在圓柱狀卷芯的下部設有下墊片。
[0008]優選地，所述正極耳為彎折狀極耳。
[0009]優選地，在下模具與殼體的連接處安裝有絕緣密封圈。
[0010]優選地，所述參比電極柱的上部沿周側設有環狀凸起部，凸起部的上下兩個平面處分別設有上絕緣密封墊片和下絕緣密封墊片。
[0011 ]優選地，參比電極與隔膜接觸。
[0012]所述的一種圓柱型電池三電極裝置，采用了如下的組裝方法:
1)將生產所得正極片、負極片和隔膜按照生產流程制成圓柱狀卷芯；
2)將圓柱狀卷芯及下墊片裝入到殼體內，在殼體的底部焊接負極耳，在圓柱狀卷芯的上部鋪設上墊片，然后滾槽、點膠；
3)將正極耳焊接在帶有密封圈的下模具上；
4)烘干極組、注電解液，彎折正極耳，然后蓋絕緣密封圈及下模具，再用生產線封口設備封住殼體的開口 ；
5)將帶有參比電極的參比電極柱從下模具的中心孔插入到圓柱狀卷芯空腔中，其中，參比電極柱環狀凸起部的上下兩個平面分別帶有絕緣密封墊片；
6)將上模具通過螺紋旋緊固定在下模具上，并保證電池不漏液，此時組裝完畢。
[0013]本發明的有益效果是:
1、參比電極置于卷芯中原卷針位置，不影響原有電池極片間結構；
2、可以用于鎳氫電池，鉛酸電池、銀鋅電池、鋰離子電池；
3、參比電極和極柱在電芯內部所侵占空間體積，可以通過改變下模具結構抵消，進而保證電池空間(內壓)和實體電池一致；
4、與實體電池相比，兩者內部的電芯結構和容量等完全無差異，在分析實體電池的電化學性能特點和性能衰減具有最真實的借鑒性；
5、本發明采用的正極片、隔膜、負極片、殼體、上墊片、下墊片、電解液、正負極耳、終止膠帶、保護膠帶、蓋帽密封圈均采用生產線，制備過程簡單，無需特殊結構和工藝。
[0014]本發明方法組裝的圓柱型電池三電極裝置，可在電池預充、化成過程中或在進行電化學測試時，同時檢測電池正負極之間的電壓變化情況，和參比電極同正電極之間及參比電極同負電極之間電壓的變化情況，將以上電壓變化情況進行比較，進行分析，可以此為依據優化預充、化成流程，也可用于優化電池設計。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明圓柱型電池三電極裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示的一種圓柱型電池三電極裝置，包括殼體9、正極片12、負極片11、隔膜10、上模具2、下模具4、參比電極14、參比電極柱I，其中隔膜10分別夾設于每一層正極片12和每一層負極片11之間，并由正極片12、負極片11、隔膜10三者共同圍卷制成圓柱狀卷芯，圓柱狀卷芯中填充有電解液;所述圓柱狀卷芯安裝在殼體9中，下模具4安裝在殼體9的封口處，參比電極柱I的末端從下模具4的中心孔插入到圓柱狀卷芯中心部的空腔中，參比電極14安裝在參比電極柱I的末端上且位于圓柱狀卷芯中心部的空腔中，上模具2通過螺紋旋緊固定在下模具4上，在殼體9的內側底部焊接有負極耳15，在下模具4的底面上焊接有正極耳7。在圓柱狀卷芯的上部設有上墊片8，在圓柱狀卷芯的下部設有下墊片16。所述正極耳7為彎折狀極耳。在下模具4與殼體9的連接處安裝有絕緣密封圈6。所述參比電極柱I的上部沿周側設有環狀凸起部，凸起部的上下兩個平面處分別設有上絕緣密封墊片3和下絕緣密封墊片5。參比電極14與隔膜10接觸。
[0017]所述的一種圓柱型電池三電極裝置，在組裝時按照如下方法進行:
1)將生產所得正極片12、負極片11和隔膜10按照生產流程制成圓柱狀卷芯；
2)將圓柱狀卷芯及下墊片16裝入到殼體9內，在殼體9的底部焊接負極耳15，在圓柱狀卷芯的上部鋪設上墊片8，然后滾槽、點膠；
3)將正極耳7焊接在帶有密封圈6的下模具4上；
4)烘干極組、注電解液，彎折正極耳7，然后蓋絕緣密封圈6及下模具4，再用生產線封口設備封住殼體9的開口 ；
5)將帶有參比電極14的參比電極柱I從下模具4的中心孔插入到圓柱狀卷芯空腔中，其中，參比電極柱I環狀凸起部的上下兩個平面分別帶有上絕緣密封墊片3和下絕緣密封墊片5；
6)將上模具2通過螺紋旋緊固定在下模具4上，并保證電池不漏液，此時組裝完畢。
【主權項】
1.一種圓柱型電池三電極裝置，其特征在于:包括殼體(9)、正極片(12)、負極片(11)、隔膜(10)、上模具(2)、下模具(4)、參比電極(14)、參比電極柱(I)，其中隔膜(10)分別夾設于每一層正極片(12)和每一層負極片(11)之間，并由正極片(12)、負極片(11)、隔膜(10)三者共同圍卷制成圓柱狀卷芯，圓柱狀卷芯中填充有電解液;所述圓柱狀卷芯安裝在殼體(9)中，下模具(4 )安裝在殼體(9 )的封口處，參比電極柱(I)的末端從下模具(4 )的中心孔插入到圓柱狀卷芯中心部的空腔中，參比電極(14)安裝在參比電極柱(I)的末端上且位于圓柱狀卷芯中心部的空腔中，上模具(2)通過螺紋旋緊固定在下模具(4)上，在殼體(9)的內側底部焊接有負極耳(15)，在下模具(4)的底面上焊接有正極耳(7)。2.如權利要求1所述的一種圓柱型電池三電極裝置，其特征在于:在圓柱狀卷芯的上部設有上墊片(8)，在圓柱狀卷芯的下部設有下墊片(16)。3.如權利要求1所述的一種圓柱型電池三電極裝置，其特征在于:所述正極耳(7)為彎折狀極耳。4.如權利要求1所述的一種圓柱型電池三電極裝置，其特征在于:在下模具(4)與殼體(9 )的連接處安裝有絕緣密封圈(6 )。5.如權利要求1所述的一種圓柱型電池三電極裝置，其特征在于:所述參比電極柱(I)的上部沿周側設有環狀凸起部，凸起部的上下兩個平面處分別設有上絕緣密封墊片(3)和下絕密封緣墊片(5)。6.如權利要求1所述的一種圓柱型電池三電極裝置，其特征在于:參比電極(14)與隔膜(10)接觸。7.如權利要求1-6任一所述的一種圓柱型電池三電極裝置的組裝方法，其特征在于按照如下步驟進行: 1)將生產所得正極片(12)、負極片(11)和隔膜(10)按照生產流程制成圓柱狀卷芯； 2)將圓柱狀卷芯及下墊片(16)裝入到殼體(9)內，在殼體(9)的底部焊接負極耳(15)，在圓柱狀卷芯的上部鋪設上墊片(8)，然后滾槽、點膠； .3 )將正極耳(7 )焊接在帶有絕緣密封圈(6 )的下模具(4 )上； 4)烘干極組、注電解液，彎折正極耳(7)，然后蓋絕緣密封圈(6)及下模具(4)，再用生產線封口設備封住殼體(9)的開口 ； 5)將帶有參比電極(14)的參比電極柱(I)從下模具(4)的中心孔插入到圓柱狀卷芯空腔中，其中，參比電極柱(I)環狀凸起部的上下兩個平面分別帶有上絕緣密封墊片(3)和下絕緣密封墊片(5); 6)將上模具(2)通過螺紋旋緊固定在下模具(4)上，并保證電池不漏液，此時組裝完畢。
【文檔編號】H01M10/04GK106099164SQ201610707851
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月23日
【發明人】趙龍, 龐柳萍, 孫琳, 鞏桂英, 朱鵬福
【申請人】遼寧九夷鋰能股份有限公司