權(quán)利要求
1.對稱電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟一，制備軟包鋰離子電池
A、制作兩個相同的正極極片或負極極片為第一工作電極和第二工作電極，在第一工作電極的內(nèi)極耳上焊接第一工作電極外極耳，在第二工作電極的內(nèi)極耳上焊接第二工作電極外極耳，將所述第一工作電極和所述第二工作電極分別裝入兩個隔膜袋中；
B、制作對電極
制作和所述第一工作電極極性相反的極片作為對電極，所述對電極包括分別位于左、右兩側(cè)的涂覆區(qū)和非涂覆區(qū)，所述涂覆區(qū)的長和寬均大于所述第一工作電極；所述非涂覆區(qū)設(shè)置有對電極內(nèi)極耳，所述對電極內(nèi)極耳上焊接有對電極外極耳；
C、制作疊片電極
將所述對電極夾在所述第一工作電極的隔膜袋和所述第二工作電極的隔膜袋之間制成疊片電極，且使得所述對電極的涂覆區(qū)與所述第一工作電極和所述第二工作電極位置相對應(yīng)，所述第一工作電極外極耳與所述第二工作電極外極耳位置錯開，且所述第一工作電極外極耳和所述第二工作電極外極耳不在所述非涂覆區(qū)的一側(cè)；
D、制作卷繞裝置
制作一個卷棒，在所述卷棒的中部設(shè)置卡槽用于卡接所述對電極的所述非涂覆區(qū)；
制作閥口，所述閥口為漏斗狀；
所述卷棒的端部從所述閥口的頸部穿入從所述閥口的大口部穿出；所述閥口中設(shè)置膠塞密封所述卷棒與所述閥口之間的間隙；所述閥口的頸部外周設(shè)置有極耳膠；
F、塑封
將所述對電極的所述非涂覆區(qū)夾緊在所述卡槽中，使用鋁塑膜將由所述第一工作電極、所述第二工作電極與所述對電極組成的疊片電極和所述卷繞裝置塑封為一體，使得所述第一工作電極外極耳、所述第二工作電極外極耳、所述對電極外極耳和所述閥口的大口部伸出所述鋁塑膜之外，所述閥口和所述鋁塑膜之間通過所述極耳膠密封；
步驟二，將所制備的軟包鋰離子電池進行化成，并充電或放電，使所述第一工作電極和所述第二工作電極達到所需的荷電狀態(tài)；
步驟三，轉(zhuǎn)動所述卷棒，將所述對電極從所述第一工作電極的隔膜袋和所述第二工作電極的隔膜袋之間抽出并卷繞在所述卷棒上；
步驟四，將所述第一工作電極、所述第二工作電極與卷繞了所述對電極的所述卷繞裝置之間進行氣密性熱封分隔，且使所述第一工作電極和所述第二工作電極的一側(cè)余留部分鋁塑膜作為氣囊；裁切除去所述卷繞裝置及其卷繞的所述對電極，且保持所述氣囊完整且密封；對所述氣囊抽氣后再封口，得到包含有所述第一工作電極、所述第二工作電極和所述氣囊部分即為對稱電池。
2.如權(quán)利要求1所述的對稱電池的制備方法，其特征在于，所述閥口為圓形漏斗狀或方形漏斗狀。
3.如權(quán)利要求1所述的對稱電池的制備方法，其特征在于，所述卷棒的端部設(shè)置有轉(zhuǎn)柄，所述轉(zhuǎn)柄用于所述卷棒轉(zhuǎn)動時的把持與扭轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求3所述的對稱電池的制備方法，其特征在于，所述閥口為兩個，分別設(shè)置在所述卷棒的兩端。
5.如權(quán)利要求3所述的對稱電池的制備方法，其特征在于，所述步驟一中，所述隔膜袋與所述鋁塑膜之間有膠帶固定。
6.如權(quán)利要求5所述的對稱電池的制備方法，其特征在于，所述隔膜袋由隔膜對折而成，且對折縫朝向所述對電極外極耳方向。
7.如權(quán)利要求5所述的對稱電池的制備方法，其特征在于，所述閥口為聚四氟乙烯或鋁。
8.對稱電池，其特征在于，采用權(quán)利要求1至7之一的方法制成。
說明書
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種對稱電池的制備方法及對稱電池。
背景技術(shù)
[0002]鋰離子電池商業(yè)化以來，以壽命長、比容量大、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點，獲得了廣泛應(yīng)用。鋰離子電池包括正極、負極、隔膜以及電解液，其每一部分都對鋰離子電池的性能都有著重要的影響，而對稱電池（即正負極為相同材料的電池）就是電池材料評估過程中的一個重要手段。但是，現(xiàn)有技術(shù)中對稱電池的制備方法是：將全電池調(diào)節(jié)至指定電荷狀態(tài)后拆解，得到極片裁剪得到完全相同兩片正極或負極，然后再將這兩片相同的正極或負極極片重新組裝對稱電池測試。這種制備對稱電池的方法對環(huán)境及操作手法的要求極其嚴格，需要在控制水分、含氧量的密閉環(huán)境中進行電芯的組裝操作，并且拆解電芯過程及后處理過程會破壞電芯原有的狀態(tài)，最終影響對正、負極材料的分析結(jié)果。
[0003]為了彌補上述缺陷，公開號為CN 110596209 A的專利提出對稱電池及制備方法，該方法中在評價鋰離子電池材料時，直接將相同的電極組裝成對稱電池，測試未進行充放電的工作電極的阻抗來評價鋰離子電池材料，這種方法由于電極的狀態(tài)和全電池中電極的狀態(tài)差別太大，因此無法準確反映材料在實際鋰離子電池中的狀態(tài)和性能。公開號為CN113078374 A的專利提出一種對稱電池及測試方法，在該方法中引入多孔集流體，避免抽取對電極帶來的誤差；但是這種方法很難保證多孔集流體兩面材料嵌鋰的均一性。公開號為CN 109560245 A、CN 108508067 A和CN 109585932 A的專利均介紹了利用對電極調(diào)整兩片工作電極的荷電態(tài)，然后將對電極從電池中抽取的方法來制備對稱電池，該方法在抽片時仍然會將工作電極暴露于環(huán)境中，很難保證后續(xù)測試的可靠性。
發(fā)明內(nèi)容
[0004]本發(fā)明的目的為：提供一種對稱電池的制備方法，該方法可以根據(jù)測試需要將極片調(diào)整到所需要荷電狀態(tài)，并且在制備對稱電池時可以有效避免環(huán)境因素對對稱電池的影響。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為：
一種對稱電池的制備方法，包括以下步驟：
步驟一，制備軟包鋰離子電池
A、制作兩個相同的正極極片或負極極片為第一工作電極和第二工作電極，在第一工作電極的內(nèi)極耳上焊接第一工作電極外極耳，在第二工作電極的內(nèi)極耳上焊接第二工作電極外極耳，將所述第一工作電極和所述第二工作電極分別裝入兩個隔膜袋中；
B、制作對電極：
制作和所述第一工作電極極性相反的極片作為對電極，所述對電極包括分別位于左、右兩側(cè)的涂覆區(qū)和非涂覆區(qū)，所述涂覆區(qū)的長和寬均大于所述第一工作電極；所述非涂覆區(qū)設(shè)置有對電極內(nèi)極耳，所述對電極內(nèi)極耳上焊接有對電極外極耳；
C、制作疊片電極
將所述對電極夾在所述第一工作電極的隔膜袋和所述第二工作電極的隔膜袋之間制成疊片電極，且使得所述對電極的涂覆區(qū)與所述第一工作電極和所述第二工作電極位置相對應(yīng)，所述第一工作電極外極耳與所述第二工作電極外極耳位置錯開，且所述第一工作電極外極耳和所述第二工作電極外極耳不在所述非涂覆區(qū)的一側(cè)；
D、制作卷繞裝置
制作一個卷棒，在所述卷棒的中部設(shè)置卡槽用于卡接所述對電極的所述非涂覆區(qū)；
制作閥口，所述閥口為漏斗狀；
所述卷棒的端部從所述閥口的頸部穿入從所述閥口的大口部穿出；所述閥口中設(shè)置膠塞密封所述卷棒與所述閥口之間的間隙；所述閥口的頸部外周設(shè)置有極耳膠；
F、塑封
將所述對電極的所述非涂覆區(qū)夾緊在所述卡槽中，使用鋁塑膜將由所述第一工作電極、所述第二工作電極與所述對電極組成的疊片電極和所述卷繞裝置塑封為一體，使得所述第一工作電極外極耳、所述第二工作電極外極耳、所述對電極外極耳和所述閥口的大口部伸出鋁塑膜之外，所述閥口和所述鋁塑膜之間通過所述極耳膠密封；
步驟二，將所制備的軟包鋰離子電池進行化成，并充電或放電，使所述第一工作電極和所述第二工作電極達到所需的荷電狀態(tài)；
步驟三，轉(zhuǎn)動所述卷棒，將所述對電極從所述第一工作電極的隔膜袋和所述第二工作電極的隔膜袋之間抽出并卷繞在所述卷棒上；
步驟四，將所述第一工作電極、所述第二工作電極與卷繞了所述對電極的所述卷繞裝置之間進行氣密性熱封分隔，且使所述第一工作電極和所述第二工作電極的一側(cè)余留部分鋁塑膜作為氣囊；裁切除去所述卷繞裝置及其卷繞的所述對電極，且保持所述氣囊完整且密封；對所述氣囊抽氣后再封口，得到包含有所述第一工作電極、所述第二工作電極和所述氣囊部分即為對稱電池。
[0006]優(yōu)選地，所述閥口為圓形漏斗狀或方形漏斗狀。
[0007]優(yōu)選地，所述卷棒的端部設(shè)置有轉(zhuǎn)柄。
[0008]優(yōu)選地，所述閥口為兩個，分別設(shè)置在所述卷棒的兩端。
[0009]優(yōu)選地，所述步驟一中，所述隔膜袋與所述鋁塑膜之間有膠帶固定。
[0010]優(yōu)選地，所述隔膜袋由隔膜對折而成，且對折縫朝向所述對電極外極耳方向。
[0011]優(yōu)選地，所述閥口為聚四氟乙烯或鋁。
[0012]本發(fā)明還提供一種對稱電池，該對稱電池采用上述方法制成。
[0013]本發(fā)明的有益效果為：
本發(fā)明的方法在制備對稱電池時，通過密封在鋁塑膜中的卷繞裝置將對電極從第一工作電極和第二工作電極中抽出，然后將第一工作電極、第二工作電極與卷繞了對電極的卷繞裝置進行氣密性熱封分隔，再將對電極及卷繞裝置部分裁切，使得整個對稱電池的制作過程中第一工作電極、第二工作電極不受外界環(huán)境的影響，對稱電池的性能更加接近所要測試的電池材料的性能，且不需要對操作環(huán)境進行特別控制。
附圖說明
[0014]圖1為實施例1的制備的軟包鋰離子電池結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為實施例1中疊片電極的組裝示意圖。
[0016]圖3為卷繞裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4為卷繞裝置的正視圖。
[0018]圖5為圖4的左視圖。
[0019]圖6為圖4的A-A向剖示圖。
[0020]圖7為圖5的B-B向剖示圖。
[0021]圖8為實施例1步驟三中卷棒上卷繞對電極后的軟電鋰離子電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖9為實施例1所制備的對稱電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖10為實施例2中的卷繞裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中：
1、第一工作電極；11、第一工作電極的內(nèi)極耳；12、第一工作電極外極耳；2、第二工作電極；21、第二工作電極的內(nèi)極耳；22、第二工作電極外極耳；3、對電極；31、涂覆區(qū)；32、非涂覆區(qū)；33、對電極內(nèi)極耳；34、對電極外極耳；4、隔膜袋；5、鋁塑膜；6、卷繞裝置；61、閥口；62、膠塞；63、卷棒；631、轉(zhuǎn)柄；64、卡槽；7、極耳膠；8、氣囊；9、熱封分隔線。
具體實施方式
[0025]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做詳細說明。
[0026]實施例1
圖1為本實施例制備的軟包鋰離子電池結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本實施例中的疊片電極的組裝示意圖。
[0027]如圖1、圖2所示，制備一種對稱電池，方法如下：
步驟一，制備軟包鋰離子電池
A、制作兩個相同的正極極片作為第一工作電極1和第二工作電極2，制作時在集流體的正、反兩個面上分別涂覆電極活性材料。在第一工作電極的內(nèi)極耳11上焊接第一工作電極外極耳12，在第二工作電極的內(nèi)極耳21上焊接第二工作電極外極耳22，將所述第一工作電極1和所述第二工作電極2分別裝入兩個隔膜袋4中。
[0028]B、制作對電極：
制作和所述第一工作電極1極性相反的極片作為對電極3，所述對電極3包括分別位于左、右兩側(cè)的涂覆區(qū)31和非涂覆區(qū)32，制作時在對電極集流體涂覆區(qū)31的正、反兩個面上分別涂覆電極活性材料，所述涂覆區(qū)31的長和寬均大于所述第一工作電極1；非涂覆區(qū)32的兩面均為裸露的集流體，均不涂覆活性材料；所述非涂覆區(qū)32設(shè)置有對電極內(nèi)極耳33，所述對電極內(nèi)極耳33上焊接有對電極外極耳34。
[0029]C、制作疊片電極
如圖2所示，將所述對電極3夾在所述第一工作電極1的隔膜袋和所述第二工作電極2的隔膜袋之間制成疊片電極，且使得所述對電極3的涂覆區(qū)31與所述第一工作電極1和所述第二工作電極2位置相對應(yīng)（如圖1所示），所述第一工作電極外極耳12與所述第二工作電極外極耳22位置錯開，且所述第一工作電極外極耳12和所述第二工作電極外極耳22不在所述非涂覆區(qū)32的一側(cè)，例如，可以在如圖1中的位置，也可以使所述第一工作電極外極耳12和所述第二工作電極外極耳22分別在圖1所示位置的相對側(cè)或相鄰側(cè)，且所述第一工作電極外極耳12和所述第二工作電極外極耳22也可以在不同側(cè)，只要將兩者錯開不疊放且不在所述對電極3的非涂覆區(qū)32一側(cè)即可。
[0030]D、制作卷繞裝置
圖3為卷繞裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為卷繞裝置的正視圖，圖5為圖4的左視圖，圖6為圖4的A-A向剖示圖，圖7為圖5的B-B向剖示圖，所述卷繞裝置包括閥口61、端部穿設(shè)在所述閥口61中的卷棒63、密封于卷棒63和閥口61之間的膠塞62和粘結(jié)在所述閥口61頸部外周的極耳膠7。
[0031]如圖3、4、5、6所示，先制作一個卷棒63，在所述卷棒63的中部設(shè)置卡槽64用于卡接所述對電極3的所述非涂覆區(qū)32。制作閥口61，所述閥口61為漏斗狀。所述卷棒63的端部從所述閥口61的頸部穿入從所述閥口61的大口部穿出；所述閥口61中設(shè)置膠塞62密封所述卷棒63與所述閥口61之間的間隙；所述閥口61的頸部外周設(shè)置有極耳膠7。
[0032]F、塑封
將所述對電極3的所述非涂覆區(qū)32夾緊在所述卡槽64中，使用鋁塑膜5將由所述第一工作電極1、所述第二工作電極2與所述對電極3組成的疊片電極和所述卷繞裝置塑封為一體，使得所述第一工作電極外極耳12、所述第二工作電極外極耳22、所述對電極外極耳34和所述閥口61的大口部伸出鋁塑膜5之外，所述閥口61和所述鋁塑膜5之間通過所述極耳膠7密封。制成的軟包鋰離子電池如圖1所示。
[0033]步驟二，將所制備如圖1所示的軟包鋰離子電池在外部加壓壓緊疊片電極的情況下進行化成（以第一工作電極1和第二工作電極2并聯(lián)為同一個電極、對電極為相反電極），并充電或放電，使所述第一工作電極1和所述第二工作電極2達到所需的荷電狀態(tài)；
步驟三，卸掉疊片電極外部壓力后，轉(zhuǎn)動所述卷棒63，將所述對電極3從所述第一工作電極1的隔膜袋和所述第二工作電極2的隔膜袋之間抽出并卷繞在所述卷棒63上；
步驟四，將所述第一工作電極1、所述第二工作電極2與卷繞了所述對電極3的所述卷繞裝置之間進行氣密性熱封分隔，圖8為卷棒上卷繞對電極3后的軟包鋰離子電池的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖8所示，在圖8中所示的熱封分隔線9處進行熱封分隔，使所述第一工作電極1和所述第二工作電極2的一側(cè)余留部分鋁塑膜作為氣囊8；裁切除去所述卷繞裝置及其卷繞的所述對電極3，且保持所述氣囊8完整且密封，即在圖8的熱封分隔線9的右側(cè)進行裁切。對所述氣囊8抽氣后再封口，得到包含有所述第一工作電極1、所述第二工作電極2和所述氣囊8部分即為對稱電池，圖9即為本實施例所制備的對稱電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]本實施例的方法在制備對稱電池時，先制備軟包鋰離子電池，在軟包鋰離子電池中設(shè)置了卷繞裝置，并且將卷繞裝置和第一工作電極1、第二工作電極2、對電極3密封在同一個密封的鋁塑膜5中。對上述制備的軟包鋰離子電池進行化成、充放電后，就將對稱電池的第一工作電極1和第二工作電極2調(diào)整到了所需的荷電狀態(tài)。然后，在與外界空氣隔絕的情況下，通過轉(zhuǎn)動卷棒63將對電極從所述第一工作電極1的隔膜袋和所述第二工作電極2的隔膜袋之間抽出并卷繞在所述卷棒63上，此時再將所述第一工作電極1和所述第二工作電極2的一側(cè)密封，因此在對卷繞裝置和對電極進行裁切時并不會使外界對對稱電池的內(nèi)部造成影響，不會對第一工作極片1與第二工作極片2的性能造成改變，因此，使用本實施例的方法所制備的對稱電池可以更加準確地反映材料在鋰離離子電池中的狀態(tài)和性能，且操作簡單，抽取對電極時不需要對制備環(huán)境進行特別的控制。
[0035]例如，使用本實施例所制備的對稱電池可以用來測試電池材料的交流阻抗，所述交流阻抗測試時的擾動交流電的頻率為0.01Hz-100k Hz，振幅為5mV。
[0036]實施例2
制備一種對稱電池，方法如下：
A、制作兩個相同的正極極片作為第一工作電極1和第二工作電極2，制作時在集流體的正、反兩個面上分別涂覆電極活性材料。在第一工作電極的內(nèi)極耳11上焊接第一工作電極外極耳12，在第二工作電極的內(nèi)極耳21上焊接第二工作電極外極耳22，將所述第一工作電極1和所述第二工作電極2分別裝入兩個隔膜袋4中。
[0037]B、制作對電極：
制作和所述第一工作電極1極性相反的電極作為對電極3，對電極集流體的反面左邊為涂覆區(qū)31，右邊為非涂覆區(qū)32，在涂覆區(qū)31的正面不涂覆電極活性材料，為裸露的集流體，涂覆區(qū)31的反面上涂覆電極活性材料；非涂覆區(qū)的兩面均為裸露的集流體，不涂覆活性材料。所述涂覆區(qū)31的長和寬均大于所述第一工作電極1；所述非涂覆區(qū)32設(shè)置有對電極內(nèi)極耳33，所述對電極內(nèi)極耳33上焊接有對電極外極耳34。
[0038]C、制作疊片電極
采用和實施例1相同的方法制作疊片電極。不同之處在于，對電極3的正面與第一工作電極1相鄰接，對電極3的反面與第二工作電極2相鄰接。
[0039]D、制作卷繞裝置
采用和實施例1相同的方法制作卷繞裝置。
[0040]F、塑封
采用和實施例1相同的方法塑封。
[0041]步驟二，將所制備的軟包鋰離子電池在外部加壓壓緊疊片電極的情況下進行化成，化成時，因為對電極3的正面沒有涂覆電極活性材料，在進行化成時以第二工作電極2和對電極3與外接電源的正極和負極進行連接，而將第一工作電極1不與任何外電路連接。由此，化成時，電極保護膜僅在第二工作電極2的表面形成，而在第一工作電極1的表面并不形成電極保護膜。
[0042]步驟三和步驟四與實施例1完全相同。上述制備的對稱電池可以用來測試電池材料在形成電極保護膜時的產(chǎn)氣量與產(chǎn)氣的成份。因為在電池化成時，第一工作電極1的表面并沒有形成保護膜，因此，在對制成的對稱電池進行再次充放電時，在第一工作電極1的表面將在再次充電時形成保護膜，而在這個過程中所產(chǎn)生的氣體將留存在氣囊8中，且留存在氣囊8中的氣體為一個工作電極在化成時所產(chǎn)生的氣體，因此真實地反應(yīng)了電池正極活性材料或電池負極活性材料的產(chǎn)氣情況，并且不受外界環(huán)境的影響。故此，使用本實施例可以測試電池正極活性材料或電池負極活性材料的產(chǎn)氣性能。
[0043]優(yōu)選地，所述閥口61為圓形漏斗狀或方形漏斗狀。
[0044]優(yōu)選地，所述卷棒63的端部設(shè)置有轉(zhuǎn)柄631。設(shè)置了轉(zhuǎn)柄631就可以通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)柄631來使得卷棒63轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動更加省力、更方便。
[0045]優(yōu)選地，所述閥口61為兩個，分別設(shè)置在所述卷棒63的兩端。設(shè)置了兩個閥口61，就可以從兩端同時轉(zhuǎn)動卷棒63，轉(zhuǎn)動時可以防止對電極3歪斜。
[0046]優(yōu)選地，所述步驟一中，所述隔膜袋4與所述鋁塑膜5之間有膠帶固定。將隔膜袋與鋁塑膜之間用膠帶固定可以防止在卷棒卷繞時第一工作電極和第二作電極發(fā)生移動，卷繞更順利。
[0047]優(yōu)選地，所述隔膜袋4由隔膜對折而成，且對折縫朝向所述對電極外極耳34方向；使用對折的隔膜作隔膜帶十分方便，制作簡單。當然，也可以制成完整的各邊封口的袋狀隔膜袋。
[0048]優(yōu)選地，所述閥口61為聚四氟乙烯或鋁。
[0049]本發(fā)明還提供一種對稱電池，該對稱電池采用上述方法制成。
[0050]在此需要說明的是，對于這些實施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。此外，以上所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。另外以上僅為本發(fā)明的部分實施例，而不是全部實施例，基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
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