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专利名称：一种软包锂离子电池多电极体系及其制备方法、应用

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410787651.3

专利申请（专利权）人：孝感楚能新能源创新开云优惠体育网页版入口有限公司
权利人地址：湖北省孝感市临空经济区科源路8号

专利发明（设计）人：发明人:肖周敏,王旭辉,林定文

专利摘要：本发明属于锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种软包锂离子电池多电极体系及其制备方法、应用。本发明多电极体系包括均有隔膜分隔的第一正极片、负极片、参比电极和第二正极片；第一正极片和负极片交替层叠形成叠片电芯于壳体内；第二正极片设于叠片电芯最外层负极片和壳体之间，并设有导电体；参比电极为镀锂铜丝，设于第二正极片与叠片电芯最外层负极片之间；镀锂铜丝中的锂以第二正极片为锂源通过导电体外连完成电化学镀锂获得。本发明多电极体系，改良传统结构，使之既能形成额外的电化学镀锂体系来实现铜丝电化学镀锂得到参比电极，也能形成新三电极体系来进行析锂原位监测并有效保证参比电极的稳定性，测试准确。

主权利要求：
1.一种软包锂离子电池多电极体系，其特征在于：所述软包锂离子电池多电极体系包括均有隔膜分隔的第一正极片(2)、负极片(4)、参比电极(8)和第二正极片(10)；所述第一正极片(2)和负极片(4)交替层叠形成叠片电芯于壳体(16)内；所述第二正极片(10)设于所述叠片电芯最外层负极片(4)和壳体(16)之间，并设有导电体(9)；所述参比电极(8)为镀锂铜丝，设于所述第二正极片(10)与叠片电芯最外层负极片(4)之间；所述镀锂铜丝中的锂以所述第二正极片(10)为锂源通过导电体(9)外连完成电化学镀锂获得。
2.根据权利要求1所述软包锂离子电池多电极体系，其特征在于：所述隔膜包括第一隔膜(1)、第二隔膜(3)、第三隔膜(5)、第四隔膜(6)和第五隔膜(7)，所述第一隔膜(1)用于分隔所述叠片电芯最外层的第一正极片(2)和壳体(16)；所述第二隔膜(3)用于分隔所述叠片电芯内层的第一正极片(2)和负极片(4)；所述第三隔膜(5)用于分隔所述叠片电芯最外层的负极片(4)和壳体(16)，且沿着负极片(4)与壳体(16)的方向，所述第三隔膜(5)、参比电极(8)、第四隔膜(6)、第二正极片(10)、第五隔膜(7)依次设置于负极片(4)与壳体(16)之间；
和/或，所述第一正极片(2)与所述第二正极片(10)除尺寸外完全相同。
3.根据权利要求2所述软包锂离子电池多电极体系，其特征在于：所述第一正极片(2)的最大横截面积大于所述第二正极片(10)的最大横截面积；
和/或，所述第二正极片(10)经第一正极片(2)裁切得到，且第二正极片(10)上有部分裸露的集流体作为极片极耳(15)。
4.根据权利要求3所述软包锂离子电池多电极体系，其特征在于：所述第二正极片(10)至极片极耳(15)的长度L1小于所述负极片(4)的宽度W1；
和/或，所述第四隔膜(6)和第五隔膜(7)尺寸完全相同，其宽度W2比所述第二正极片(10)的宽度W3大5.0～6.0mm。
5.根据权利要求1所述软包锂离子电池多电极体系，其特征在于：
所述第一正极片(2)上设置第一正极极耳(11)；
和/或，所述负极片(4)上设置负极极耳(12)；
和/或，所述参比电极(8)上设置参比电极极耳(13)；
和/或，所述导电体(9)上设置第二正极极耳(14)。
6.根据权利要求5所述软包锂离子电池多电极体系，其特征在于：所述参比电极(8)的集流体和/或所述导电体(9)为铜丝，所述铜丝来源于部分脱漆处理的漆包铜丝，所述脱漆处理的长度为1～2cm；
和/或，所述第一正极极耳(11)与负极极耳(12)相互平行，所述参比电极极耳(13)与第二正极极耳(14)相互平行，所述第二正极极耳(14)与第一正极极耳(11)相互垂直；
和/或，所述第二正极极耳(14)的材质为铝；
和/或，所述参比电极极耳(13)的材质为镀镍铜；
和/或，所述壳体为铝塑膜、铝壳、钢壳或聚丙烯塑料壳中的任意一种。
7.一种如权利要求1?6任一所述软包锂离子电池多电极体系的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将第一正极片(2)、隔膜和负极片(4)交替叠片，组成叠片电芯，将叠片电芯置于壳体(16)中；
S2、将漆包铜丝进行部分脱漆处理，得到作为参比电极(8)集流体的第一脱漆铜丝，同时将导电体(9)设置于第二正极片(10)上；
S3、将第二正极片(10)设于叠片电芯最外层的负极片(4)和壳体(16)之间，将第一脱漆铜丝设于第二正极片(10)与叠片电芯最外层的负极片(4)之间，然后将第一脱漆铜丝和导电体(9)从壳体(16)内引出以能够进行电化学镀锂，之后封装壳体(16)，得到中间品；
S4、将中间品进行烘烤、注液、化成、分容；再对第一脱漆铜丝进行电化学镀锂，得到镀锂铜丝作为参比电极(8)，同时得到软包锂离子电池多电极体系。
8.如权利要求7所述制备方法，其特征在于：在步骤S1中，叠片后在第一正极片(2)上设置第一正极极耳(11)，在负极片(4)上设置负极极耳(12)，将第一正极极耳(11)和负极极耳(12)均从壳体(16)的顶部引出；
和/或，在步骤S2中，将漆包铜丝进行部分脱漆处理后，还得到了作为导电体(9)的第二脱漆铜丝，同时所述第二正极片(10)通过另取一块第一正极片(2)裁切缩小得到，第二正极片(10)上有部分裸露的集流体作为极片极耳(15)，在极片极耳(15)上焊接第二脱漆铜丝，将第一脱漆铜丝和第二脱漆铜丝从壳体(16)的侧面引出；
和/或，在步骤S3中，所述第一脱漆铜丝为两根；
和/或，在步骤S4中，所述电化学镀锂的电流为5～15μA；
和/或，在步骤S4中，所述电化学镀锂的时间为2～3h。
9.如权利要求8所述制备方法，其特征在于：所述漆包铜丝的铜丝线径为40～60μm；
和/或，所述漆包铜丝的部分脱漆处理部位为端部，处理长度为1?2cm；
和/或，在第一脱漆铜丝的引出端设置参比电极极耳(13)，在第二脱漆铜丝的引出端设置第二正极极耳(14)，通过电化学镀锂装置电连接第二正极极耳(14)和参比电极极耳(13)进行电化学正向镀锂；通过电化学镀锂装置电连接负极极耳(12)和参比电极极耳(13)进行电化学反向镀锂。
10.一种如权利要求1?6任一所述软包锂离子电池多电极体系的应用，其特征在于：所述软包锂离子电池多电极体系用于软包锂离子电池。 说明书 : 一种软包锂离子电池多电极体系及其制备方法、应用技术领域[0001] 本发明属于锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种软包锂离子电池多电极体系及其制备方法、应用。背景技术[0002] 自1991年锂离子电池迈入商业化发展时期，成为电池发展史上的一个里程碑标志，锂离子电池以能量密度高、循环寿命长等显著优势成为笔记本电脑、手机等消费电子产品和电动汽车以及家庭、工业储能应用的能源载体。同时锂离子电池作为新能源汽车的动力主体，在新能源汽车领域被广泛使用，在过去三十多年的时间里伴随着材料技术不断变革创新带动了动力电池的不断迭代更新。作为困扰新能源汽车发展的一大痛点?“里程焦虑”，目前主要采用两种方式来解决这一问题，第一在原有续航里程不变的情况下通过加快充电速率来弥补；第二通过增加电池组数量将续航里程拉到极致，但是在这一过程中伴随着充电速度慢而带来新的问题“补能焦虑”。因此快充成为解决新能源汽车续航里程焦虑和拓宽应用场景的关键技术。[0003] 锂离子电池充放电过程的实现依赖于锂离子在正负极之间的往返迁移，在小倍率充电过程中，内部锂离子扩散速度以及内电路中离子与电子反应与外电路中电子迁移速度+相当达到了动态平衡，不会发生较大的极化。但是在大倍率充电(高电流)条件下，Li插层的缓慢动力学限制了其快速嵌入石墨层中，导致锂离子扩散速度较外电路中电子迁移速度+慢，打破了原有的动态平衡，未嵌入石墨原子层间隙的Li在石墨负极表面富集而出现严重的电压极化，当石墨负极电位因极化降至0V(VS.锂金属)伴随锂金属沉积等一系列副反应出现，导致电池性能衰减并影响电池安全性能。因此发生在石墨负极表面的锂析出成为制约目前快充技术发展的一大痛点。[0004] 在传统的两电极系统中正极充当工作电极角色和负极充当对电极角色，同时对电极(负极)充当了参比电极的角色，电池电压为正极电位与负极电位之差，在整个电路工作过程中由于电流存在有出现极化而导致负极电位处于动态变化的情况，进而无法准确知道整个过程中正极(工作电极)和负极(对电极)的电位。在锂离子电池中引入电位已知并且接近理想非极化的参比电极形成三电极系统，能够将正负极的电位信号有效分开，实现对锂离子电池充放电过程中正负极电位的动态监测，特别是在快充过程中可以实现对负极电位实时监测，成为探究不同快充条件下因极化使石墨负极电位降至0V导致析锂的边界。[0005] 中国专利CN115882094A提供了一种铜硅复合丝材作为参比电极的三电极制备方法；通过在惰性气氛氦气下煅烧混合铜粉和硅粉得到复合材料并进行后处理工序轧制和拉丝，然后作为参比电极置于电芯的内部进行封装，整个煅烧过程的温度高达800℃以上，时间在8至15小时左右，使得整个复合材料的制备过程能耗和时长偏高也更加繁琐，不利于大范围制备。[0006] 中国专利CN114497693A提供了一种利用漆包铜丝镀锂作为参比电极的三电极制备方法；电芯按照正极极片、隔膜、负极极片排列，通过将线径80μm的铜丝置于正极片一侧，并用涂胶隔膜隔开，并通过热处理将正负极极片与铜丝固定在一起形成三电极体系，电芯封装后在20μA的电流下对铜丝镀锂0.5h。这种制备方法虽然操作简单，但是忽视了电化学镀锂的过程中会造成整个电池体系的活性锂的不可逆损失，且由于整个三电极体系中将铜丝置于正负极之间，最终导致整个电池体系状态与常规电池存在一些差异。[0007] 因此综上对比来看，在采用铜丝作为参比电极的集流体进行镀锂的过程中，能够保证整个制备过程的简便性和大批量制备的可行性，但是还需要对电芯内部的三电极的结构进行优化，避免电池体系状态与常规电池存在一些差异的出现而导致正负极电位动态监测困难、不准确的问题。发明内容[0008] 本发明的目的在于提供一种软包锂离子电池多电极体系及其制备方法、应用，以缓解了现有技术中存在的锂离子电池充放电过程中正负极电位动态监测困难、不准确的技术问题。[0009] 为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：[0010] 第一方面，一种软包锂离子电池多电极体系，所述软包锂离子电池多电极体系包括均有隔膜分隔的第一正极片、负极片、参比电极和第二正极片；所述第一正极片和负极片交替层叠形成叠片电芯于壳体内；所述第二正极片设于所述叠片电芯最外层负极片和壳体之间，并设有导电体；所述参比电极为镀锂铜丝，设于所述第二正极片与叠片电芯最外层负极片之间；所述镀锂铜丝中的锂以所述第二正极片为锂源通过导电体外连完成电化学镀锂获得。[0011] 进一步地，所述隔膜包括第一隔膜、第二隔膜、第三隔膜、第四隔膜和第五隔膜，所述第一隔膜用于分隔所述叠片电芯最外层的第一正极片和壳体；所述第二隔膜用于分隔所述叠片电芯内层的第一正极片和负极片；所述第三隔膜用于分隔所述叠片电芯最外层的负极片和壳体，且沿着负极片与壳体的方向，所述第三隔膜、参比电极、第四隔膜、第二正极片、第五隔膜依次设置于负极片与壳体之间；[0012] 和/或，所述第一正极片与所述第二正极片除尺寸外完全相同。[0013] 更进一步地，所述第一正极片的最大横截面积大于所述第二正极片的最大横截面积；[0014] 和/或，所述第二正极片经第一正极片裁切得到，且第二正极片上有部分裸露的集流体作为极片极耳。[0015] 更进一步地，所述第二正极片至极片极耳的长度L1小于所述负极片的宽度W1；[0016] 和/或，所述第四隔膜和第五隔膜尺寸完全相同，其宽度W2比所述第二正极片的宽度W3大5.0～6.0mm。[0017] 进一步地，所述第一正极片上设置第一正极极耳；[0018] 和/或，所述负极片上设置负极极耳；[0019] 和/或，所述参比电极上设置参比电极极耳；[0020] 和/或，所述导电体上设置第二正极极耳。[0021] 进一步地，所述参比电极的集流体和/或所述导电体为铜丝，所述铜丝来源于部分脱漆处理的漆包铜丝，所述脱漆处理的长度为1～2cm；[0022] 和/或，所述第一正极极耳与负极极耳相互平行，所述参比电极极耳与第二正极极耳相互平行，所述第二正极极耳与第一正极极耳相互垂直；[0023] 和/或，所述第二正极极耳的材质为铝；[0024] 和/或，所述参比电极极耳的材质为镀镍铜；[0025] 和/或，所述壳体为铝塑膜、铝壳、钢壳或聚丙烯塑料壳中的任意一种。[0026] 第二方面，一种所述软包锂离子电池多电极体系的制备方法，包括以下步骤：[0027] S1、将第一正极片、隔膜和负极片交替叠片，组成叠片电芯，将叠片电芯置于壳体中；[0028] S2、将漆包铜丝进行部分脱漆处理，得到作为参比电极集流体的第一脱漆铜丝，同时将导电体设置于第二正极片上；[0029] S3、将第二正极片设于叠片电芯最外层的负极片和壳体之间，将第一脱漆铜丝设于第二正极片与叠片电芯最外层的负极片之间，然后将第一脱漆铜丝和导电体从壳体内引出以能够进行电化学镀锂，之后封装壳体，得到中间品；[0030] S4、将中间品进行烘烤、注液、化成、分容；再对第一脱漆铜丝进行电化学镀锂，得到镀锂铜丝作为参比电极，同时得到软包锂离子电池多电极体系。[0031] 进一步地，在步骤S1中，叠片后在第一正极片上设置第一正极极耳，在负极片上设置负极极耳，将第一正极极耳和负极极耳均从壳体的顶部引出；[0032] 和/或，在步骤S2中，将漆包铜丝进行部分脱漆处理后，还得到了作为导电体的第二脱漆铜丝，同时所述第二正极片通过另取一块第一正极片裁切缩小得到，第二正极片上有部分裸露的集流体作为极片极耳，在极片极耳上焊接第二脱漆铜丝，将第一脱漆铜丝和第二脱漆铜丝从壳体的侧面引出；[0033] 和/或，在步骤S3中，所述第一脱漆铜丝为两根；[0034] 和/或，在步骤S4中，所述电化学镀锂的电流为5～15μA；[0035] 和/或，在步骤S4中，所述电化学镀锂的时间为2～3h。[0036] 进一步地，所述漆包铜丝的铜丝线径为40～60μm；[0037] 和/或，所述漆包铜丝的部分脱漆处理部位为端部，处理长度为1?2cm；[0038] 和/或，在第一脱漆铜丝的引出端设置参比电极极耳，在第二脱漆铜丝的引出端设置第二正极极耳，通过电化学镀锂装置电连接第二正极极耳和参比电极极耳进行电化学正向镀锂；通过电化学镀锂装置电连接负极极耳和参比电极极耳进行电化学反向镀锂。[0039] 第三方面，一种所述软包锂离子电池多电极体系的应用，所述软包锂离子电池多电极体系用于软包锂离子电池。[0040] 与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：[0041] 本发明通过对传统三电极体系进行结构上改进，充分利用了叠片电芯的外侧空间，即叠片电芯最外侧负极极片与壳体之间的空间，同时引入一块尺寸较小的正极极片(即第二正极片)以及参比电极集流体(铜丝)，通过在壳体中构建一个小型的多电极体系，既能实现铜丝电化学镀锂形成参比电极，也能有效保证参比电极稳定性。这一创新实现了以下两个显著优点：第一点，由于额外引入了一小片正极极片作为第二正极片，通过该正极片与铜丝、负极片构成了一个电化学镀锂体系，在铜丝镀锂过程中经该正极片作为额外的电化学镀锂过程中活性锂的来源，能够有效避免传统三电极体系中电芯内部因镀锂而导致的活性锂的不可逆损失，造成电池容量损失以及活性锂损失带来的正负极电位偏移等一系列影响，进而避免在大倍率充电实验过程中对测试结果造成影响。此外，通过电化学镀锂，避免了铜丝上锂氧化风险，若是将铜丝置于融化锂中让铜丝表面有一层锂后再直接塞入电芯，虽然可在手套箱中操作，但是锂易氧化转移操作依旧困难，实际应用条件则更为严苛。第二点，参比电极置于电芯最外侧负极的外侧空间，即如铝塑膜的壳体与电芯最外侧负极之间，与电芯内部正极分离，同时与电芯的正极、负极构成新三电极体系，用于电池析锂的原位监测，避免了传统三电极体系中参比电极放置于电芯内部正负极之间存在的弊端问题。以传统三电极体系的结构分析来看，其由于采用负极极片、隔膜、铜丝、隔膜、正极极片的放置顺序，先将铜丝放置于电芯的内部正负极之间进行镀锂后，形成锂参比电极，再在快充过程中+针对负极电位的实时电位监测并记录析锂边界(vsLi/Li0V)，由于整个实验是在大倍率、高电流环境下进行，在这种情况下放置于电芯内部正负极之间的参比电极由于离子流的存在而出现流场扰动，导致循环过程中往返正负极的锂离子在参比电极上会出现锂的沉积与脱出，整个参比电极上的锂层会发生结构上的重构以及再分布，严重会导致活性材料形成死锂以及参比电极铜丝集流体裸露与活性锂发生严重电偶腐蚀，进而加速锂参比电极失效，严重影响了锂参比电极的使用寿命。本发明在保证锂参比电极稳定放置于电池内的同时与电芯有效分离，整个新三电极体系在快充实验大电流条件下有效避免了电芯内部离子流场扰动对参比电极锂层结构的影响，避免了参比电极的加速失效，有效延长了参比电极的使用寿命。附图说明[0042] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。[0043] 图1为含有本发明软包锂离子电池多电极体系的软包锂离子电池外观结构图；[0044] 图2为含有本发明软包锂离子电池多电极体系的软包锂离子电池结构局部剖面图；[0045] 图3为含有本发明软包锂离子电池多电极体系的软包锂离子电池内部结构拆解示意图；[0046] 图4为对比例电池内部传统三电极体系结构示意图；[0047] 图5为本发明软包锂离子电池多电极体系中参比电极的电化学镀锂图；[0048] 图6为实施例和对比例参比电极稳定性测试图；[0049] 图7为本发明软包锂离子电池多电极体系中参比电极析锂窗口测试图。[0050] 图标：1?第一隔膜；2?第一正极片；3?第二隔膜；4?负极片；5?第三隔膜；6?第四隔膜；7?第五隔膜；8?参比电极；9?导电体；10?第二正极片；11?第一正极极耳；12?负极极耳；13?参比电极极耳；14?第二正极极耳；15?极片极耳；16?壳体。具体实施方式[0051] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。下列实施例中未注明具体条件的工艺参数，通常按照常规条件。[0052] 在本发明的描述中，术语“相背”、“垂直”、“上”、“下”、“平行”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。[0053] 在本发明中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本发明中具体公开。[0054] 根据本发明的第一个方面，一种软包锂离子电池多电极体系，所述软包锂离子电池多电极体系包括均有隔膜分隔的第一正极片、负极片、参比电极和第二正极片；所述第一正极片和负极片交替层叠形成叠片电芯于壳体内；所述第二正极片设于所述叠片电芯最外层负极片和壳体之间，并设有导电体；所述参比电极为镀锂铜丝，设于所述第二正极片与叠片电芯最外层负极片之间；所述镀锂铜丝中的锂以所述第二正极片为锂源通过导电体外连完成电化学镀锂获得。[0055] 本发明软包锂离子电池多电极体系，改良了传统三电极体系结构，使之既能形成额外的电化学镀锂体系来实现铜丝电化学镀锂得到参比电极，也能形成新的三电极体系来进行析锂原位监测并有效保证参比电极的稳定性、保证测试准确并延长其使用寿命。具体通过在正常软包叠片基础上，即包括第一正极片、隔膜、负极片、隔膜、第一正极片、隔膜、...负极片的叠片电芯基础上，充分利用叠片电芯最外侧的冗余负极片，额外引入一块正极片作为第二正极片与其对应，同时在两者之间插入铜丝作为参比电极集流体，以在最外侧冗余负极片上构建一个小型电池体系，即包括冗余负极片、隔膜、铜丝、隔膜、第二正极片的小型电池体系，通过该小型电池体系来完成铜丝的正、反电化学镀锂，得到一个镀锂铜丝参比电极，同时形成一个多电极结构，即包括第一正极片、隔膜、...、负极片、隔膜、参比电极、隔膜、第二正极片的多电极结构。本发明，一方面外加正极片成为电化学镀锂过程中活性锂损失的锂源，有效避免了镀锂过程对整个电芯体系的影响；另一方面，参比电极置于叠片电芯与壳体之间，有效避免了参比电极引入电芯正、负极内部在后续二封裁切等工序段对电芯内部正、负极片的影响以及阻碍充放电过程中锂离子传输，保持多电极析锂测试电芯接近正常电芯状态，使得测试准确。[0056] 作为本发明软包锂离子电池多电极体系的一种可选实施方式，所述隔膜包括第一隔膜、第二隔膜、第三隔膜、第四隔膜和第五隔膜，所述第一隔膜用于分隔所述叠片电芯最外层的第一正极片和壳体；所述第二隔膜用于分隔所述叠片电芯内层的第一正极片和负极片；所述第三隔膜用于分隔所述叠片电芯最外层的负极片和壳体，且沿着负极片与壳体的方向(即电芯最外层负极片与内层第一正极片相对的另一侧，与壳体相对并至相对壳体的方向)，所述第三隔膜、参比电极、第四隔膜、第二正极片、第五隔膜依次设置于负极片与壳体之间。[0057] 本发明中，隔膜的作用是阻隔极片，避免极片接触短路。第四隔膜和第五隔膜的隔膜大小一致，其隔膜宽度W2比所述第二正极片的宽度W3大5.0～6.0mm，若是过大则影响不大，但会用料较多造成浪费，若是过小就包不住正极，和铜丝就有短接风险。[0058] 作为本发明软包锂离子电池多电极体系的一种可选实施方式，所述第一正极片与所述第二正极片除尺寸外完全相同。比如第二正极片上的正极材料、面密度、集流体厚度等等与原来电池体系(叠片电芯)中的正极片(第一正极片)完全相同，而第一正极片的最大横截面积大于第二正极片的最大横截面积。进一步地，第二正极片经过第一正极片裁切得到，且第二正极片上有部分裸露的集流体作为极片极耳。可选地，所述第二正极片至极耳的长度L1小于所述负极片的宽度W1。[0059] 上述技术方案中，第二正极片不能太大，否则不利于封装，特别是负极片的宽度较小的话，会使第二正极片长度超过电芯宽度无法封装。通常，第二正极片的长度小于负极片宽度1～2cm即可。[0060] 作为本发明软包锂离子电池多电极体系的一种可选实施方式，所述第一正极片上设置第一正极极耳；和/或，所述负极片上设置负极极耳；和/或，所述参比电极上设置参比电极极耳；和/或，所述导电体上设置第二正极极耳。进一步地，所述第一正极极耳与负极极耳相互平行，所述参比电极极耳与第二正极极耳相互平行，所述第二正极极耳与第一正极极耳相互垂直；和/或，所述第二正极极耳的材质为铝；和/或，所述参比电极极耳的材质为镀镍铜。[0061] 作为本发明软包锂离子电池多电极体系的一种可选实施方式，所述参比电极的集流体和/或所述导电体为铜丝，所述铜丝来源于部分脱漆处理的漆包铜丝，漆包铜丝能够避免与其他极片短接风险，而完全漆包铜丝会不导电，故对漆包铜丝需要镀锂的部分以及与极片/极耳连接点进行部分脱漆处理，脱漆处理的长度一般为1～2cm。[0062] 作为本发明软包锂离子电池多电极体系的一种可选实施方式，所述壳体为铝塑膜、铝壳、钢壳或聚丙烯塑料壳中的任意一种。[0063] 根据本发明的第二个方面，一种所述软包锂离子电池多电极体系的制备方法，包括以下步骤：[0064] S1、将第一正极片、隔膜和负极片交替叠片，组成叠片电芯，将叠片电芯置于壳体中；[0065] S2、将漆包铜丝进行部分脱漆处理，得到作为参比电极集流体的第一脱漆铜丝，同时将导电体设置于第二正极片上；[0066] S3、将第二正极片设于叠片电芯最外层的负极片和壳体之间，将第一脱漆铜丝设于第二正极片与叠片电芯最外层的负极片之间，然后将第一脱漆铜丝和导电体从壳体内引出以能够进行电化学镀锂，之后封装壳体，得到中间品；[0067] S4、将中间品进行烘烤、注液、化成、分容；再对第一脱漆铜丝进行电化学镀锂，得到镀锂铜丝作为参比电极，同时得到软包锂离子电池多电极体系。[0068] 本发明多电极体系的制备方法也可直接在常规正极极片、隔膜、负极极片交替叠片组成锂离子电池电芯的结构基础上进行。由于整个叠片软包锂离子电池电芯的结构中最外侧的负极极片只有一侧与正极对应，另一侧则是由隔膜包覆后与壳体如铝塑膜对应，故可以另外取一块正极极片裁切，裁切尺寸以利于封装为准，可裁切正极极片底部至裸露集流体的长度小于负极片宽度，并用合适宽度的隔膜对裁切得到的正极极片进行包覆处理，然后可利用胶带将包覆好的正极极片固定在最外侧与负极对应，同时将铜丝按照正极极片、隔膜、铜丝、隔膜、负极极片的顺序在电芯最外侧组装成一个小的电池体系，随后按照正常的工序进行封装，对铜丝进行镀锂，得到镀锂铜丝参比电极，同时得到软包锂离子电池多电极体系。[0069] 作为本发明制备方法的一种可选实施方式，在步骤S1中，叠片后在第一正极片上设置第一正极极耳，在负极片上设置负极极耳，将第一正极极耳和负极极耳均从壳体的顶部引出；[0070] 和/或，在步骤S2中，将漆包铜丝进行部分脱漆处理后，还得到了作为导电体的第二脱漆铜丝，同时所述第二正极片通过另取一块第一正极片裁切缩小得到，第二正极片上有部分裸露的集流体作为极片极耳，在极片极耳上焊接第二脱漆铜丝，将第一脱漆铜丝和第二脱漆铜丝从壳体的侧面引出。[0071] 上述技术方案中，第二正极片经第一正极片裁切得到，既能为电化学镀锂提供锂源，避免电芯锂源损失，还能不影响封装，保证封装稳定。而第一正极极耳与负极极耳相互平行，参比电极极耳与第二正极极耳相互平行，第二正极极耳与第一正极极耳相互垂直，这使得封装时能够按照正常工序进行顶侧封的同时，在电化学镀锂和析锂原位监测过程中，极耳接线连接易识别操作，不易混淆出错。[0072] 作为本发明制备方法的一种可选实施方式，在步骤S3中，所述第一脱漆铜丝为两根，防备后续如果一根隔膜包覆不严造成铜丝与负极片短接，还可以利用另外一根。[0073] 作为本发明制备方法的一种可选实施方式，所述电化学镀锂的电流为5～15μA；[0074] 和/或，所述电化学镀锂的时间为2～3h；[0075] 和/或，所述漆包铜丝的铜丝线径为40～60μm，避免了顶侧封封装过程中的线径过大导致的侧面封装不严出现漏液现象；[0076] 和/或，所述漆包铜丝的部分脱漆处理部位为端部，处理长度为1?2cm；[0077] 和/或，在第一脱漆铜丝的引出端设置参比电极极耳，在第二脱漆铜丝的引出端设置第二正极极耳，通过电化学镀锂装置电连接第二正极极耳和参比电极极耳进行电化学正向镀锂；通过电化学镀锂装置电连接负极极耳和参比电极极耳进行电化学反向镀锂。考虑铜丝很细，所以一般都会焊接极耳，以便于操作，保证连接稳固。[0078] 根据本发明的第三个方面，一种所述软包锂离子电池多电极体系的应用，所述软包锂离子电池多电极体系用于软包锂离子电池。进一步地，所述软包锂离子电池用于电子设备或新能源汽车。[0079] 下面结合具体实施例和对比例对本发明作进一步详细地描述。[0080] 实施例1[0081] 一种软包锂离子电池多电极体系，如图1?3所示，所述软包锂离子电池多电极体系包括均有隔膜分隔的第一正极片2、负极片4、参比电极8和第二正极片10；所述第一正极片2和负极片4交替层叠形成叠片电芯于壳体16内；所述第二正极片10设于所述叠片电芯最外层负极片4和壳体16之间，并设有导电体9；所述参比电极8为镀锂铜丝，设于所述第二正极片10与叠片电芯最外层负极片4之间；所述镀锂铜丝中的锂以所述第二正极片10为锂源通过导电体9外连完成电化学镀锂获得；其中，[0082] 如图2、3所示，所述隔膜包括第一隔膜1、第二隔膜3、第三隔膜5、第四隔膜6和第五隔膜7，所述第一隔膜1用于分隔所述叠片电芯最外层的第一正极片2和壳体16；所述第二隔膜3用于分隔所述叠片电芯内层的第一正极片2和负极片4；所述第三隔膜5用于分隔所述叠片电芯最外层的负极片4和壳体16，且沿着负极片4与其一侧对应的壳体16的方向，所述第三隔膜5、参比电极8、第四隔膜6、第二正极片10、第五隔膜7依次设置于负极片4与壳体16之间；[0083] 再如图3所示，第一正极片2的最大横截面积大于第二正极片10的最大横截面积；第一正极片2上设置第一正极极耳11；负极片4上设置负极极耳12；参比电极8上设置有材质为镀镍铜的参比电极极耳13；第二正极片10上设置有与导电体9连接的极片极耳15，导电体9的另一端设置有材质为铝的第二正极极耳14；第一正极极耳11与负极极耳12相互平行，参比电极极耳13与第二正极极耳14相互平行，第二正极极耳14与第一正极极耳11相互垂直；壳体16为铝塑膜、铝壳、钢壳或聚丙烯塑料壳中的任意一种。[0084] 其制备方法具体如下：[0085] (1)将第一正极片2、隔膜和负极片4交替叠片组成叠片电芯，即第一隔膜1、第一正极片2、第二隔膜3、负极片4......第一正极片2、第二隔膜3、负极片4、第三隔膜5所构成的叠片电芯，其中，叠片后于第一正极片2上设第一正极极耳11，负极片4上设负极极耳12；或者：直接选择一个常规软包锂离子电池的正极片、隔膜、负极片交替叠片组成叠片电芯，整个叠片电芯的结构中最外侧的负极片只有一侧与第一正极片2对应，另一侧则是由隔膜包覆后与壳体16如铝塑膜对应；[0086] 将叠片电芯置于壳体16中，将第一正极极耳11和负极极耳12均从壳体16的顶部引出；[0087] (2)将漆包铜丝进行部分脱漆处理，得到作为参比电极8集流体的第一脱漆铜丝以及作为导电体9的第二脱漆铜丝；其中，漆包铜丝的铜丝线径为40～60μm，部分脱漆处理部位为端部，处理长度为1?2cm；[0088] (3)另取一块与叠片电芯正极相同的带有极耳的正极片，将其进行裁切缩。纬捎胁糠旨魈迓懵蹲魑15的第二正极片10，第二正极片10经第四隔膜6与第五隔膜7包覆后，在极片极耳15上焊接第二脱漆铜丝；[0089] 具体地，裁切第二正极片10至极片极耳15的长度L1小于负极片4宽度W1，约小于1?2cm，并用合适宽度的第四隔膜6和第五隔膜7对第二正极片10进行包覆处理，第四隔膜6和第五隔膜7大小相等，其宽度W2比第二正极片10的宽度W3大5.0～6.0mm；[0090] (4)将第二正极片10设于叠片电芯最外层的负极片4和壳体16之间，将两根第一脱漆铜丝设于第二正极片10与叠片电芯最外层的负极片4之间，然后将两根第一脱漆铜丝和第二脱漆铜丝从壳体16的侧面引出，随后按照正常的工序进行顶侧封，得到中间品；[0091] (5)按照正常工序将中间品进行电芯烘烤、注液、化成、分容等一系列工序，电芯下线后将第二脱漆铜丝的引出端焊接在铝极耳上(第二正极极耳14)，第一脱漆铜丝的引出端焊接在镀镍铜极耳上(参比电极极耳13)，然后利用电化学工作站连接第二正极极耳14和参比电极极耳13在5～15μA的电流大小下对第一脱漆铜丝进行电化学正向镀锂，镀锂的时间保持在2～3h，具体如图4镀锂曲线所示，在2～3h中电压保持稳定，说明锂被均匀沉积到铜丝上，使得两者之间电位保持稳定(反之电位不稳定则说明镀锂过程并不理想，锂未均匀沉积到铜丝上，后续参比电极稳定性会较差)；同理连接电芯负极极耳12和参比电极极耳13进行反向镀锂，获得参比电极8(镀锂铜丝)，同时得到软包锂离子电池多电极体系。[0092] 对比例[0093] 软包锂离子电池传统三电极体系，其内部结构如图4所示，包括依次设置的第一隔膜1、第一正极片2、第二隔膜3、参比电极8、第四隔膜6、负极片4和第三隔膜5；其中，第一正极片2上设置第一正极极耳11，负极片4上设置负极极耳12，参比电极8上设置有材质为镀镍铜的参比电极极耳13；第一正极极耳11与负极极耳12相互平行，参比电极极耳13与第一正极极耳11相互垂直；壳体为铝塑膜、铝壳、钢壳或聚丙烯塑料壳中的任意一种。[0094] 其制备方法与实施例制备方法相似，区别仅在于，没有第二正极片10的相关操作步骤，同时将第一脱漆铜丝置于第四隔膜6和第二隔膜3之间，其他操作相同。[0095] 测试与分析[0096] 通过连接实施例和对比例中三电极体系中的负极和参比电极进行电位监控和稳定性测试，在25℃下，采用电化学工作站或者蓝电测试系统，电化学工作站正极接线柱连接负极极耳12，电化学工作站负极接线柱连接参比电极极耳13，稳定性测试监测负极与参比电极之间的开路电压值，测试过程中电压保护范围设置为0～3.0V，数据采样间隔设置为1～2s，对电压值进行实时监测，共200h。200h电位监测测试图如图6所示，本发明实施例负极?参比电极电位变化仅1mV，而传统制作方式的三电极中负极?参比电极即对比例中电位变化达到11.5mV，电位波动较大，由此可见，本发明实施例电极体系稳定性明显优于对比例传统电极体系。因此，本发明电极体系具有更好的析锂监控准确性以及更长的使用寿命，因为在整个三电极体系中，参比电极的电位应该是保持不变的，正负极的电位变化都是以参比电极为参照，如果检测过程中参比电位发生较大变化，说明这个测试系统中伴随有电化学副反应发生，有得失电子造成电位波动，波动较大测试准确性和参比电极寿命也会受到影响。[0097] 如图7所示，本发明实施例电极体系在2.0C(充电电流5.6～6.0A)的充电倍率下充电至100％SOC，通过三电极实时检测到在78.90％SOC时负极电位降至0V存在析锂风险，同时对不同倍率下的析锂边界进行分析，结果如表1所示。[0098] 表1不同倍率下的析锂窗口测试结果[0099]充电倍率(C) 析锂边界(SOC) 负极电位10mV(SOC)2.0C 78.90％ 69.51％2.3C 77.52％ 68.39％2.5C 74.17％ 64.74％3.0C 65.93％ 56.41％3.5C 61.85％ 52.39％4.0C 56.08％ 46.61％[0100] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

专利地区：湖北

专利申请日期：2024-06-18

专利公开日期：2024-10-08

专利公告号：CN118748275A