参比电极结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种参比电极结构，其包括：芯片，具有一框部以及位于框部内的一镂空部，镂空部作为电化学装置的正极极片与负极极片之间的离子通道；多个探针，各探针为锂参比电极，位于芯片的镂空部内的不同位置；多条引线，各引线绝缘固定于芯片的框部上，各引线的一端电连接对应的探针以使该探针悬臂式位于芯片的镂空部内；多个导电垫，各导电垫绝缘固定在芯片的框部上且电连接对应的引线的另一端，以用于电连接于外部的检测装置。采用所述参比电极结构，能够原位地提供电化学装置内各个不同位置的电化学极化信息，以有助于了解电化学装置内部的极化分布规律，从而在设计或工艺上对电化学装置进行改进优化，进一步提高电化学装置的综合性能。
【专利说明】参比电极结构
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种电化学表征装置，尤其涉及一种参比电极结构。
【背景技术】
[0002]锂离子电池中的电极过程动力学是决定锂离子电池的能量、功率乃至循环寿命等各种关键性能表现的关键因素，了解锂离子电池的充放电过程动力学对电池材料改性、优化电池设计以及改进电池制作工艺等方面都具有极为重要的指导意义。
[0003]参比电极是表征电极过程动力学的一项重要研究方法。在目前的软包装锂离子电池研究中，常通过在电池制作阶段于正负极之间预先置入金属细丝(常为细铜丝)的方法来制备参比电极，来实现对正负极电极过程的原位表征。这种含单参比电极的软包装锂离子电池三电极体系工艺成熟、制备简单，已经得到比较广泛的应用。但是这种单参比电极的活性面积很小，仅能提供电池内部某一个局部区域的电化学信息。而随着锂离子电池的能量和功率需求的不断增大，电池的极片面积也不断增大，结构也日趋复杂，导致电池内部不同区域的电化学极化过程可能存在很大的区别。尤其对于大功率的锂离子电池而言，电池内部极化分布的不均匀性是导致其功率、循环性能衰变的一个关键原因。而这种单参比电极表征技术，不能够原位地提供电池各个不同位置的电化学极化信息，以至于不能够得到电池内部的极化分布规律，从而给优化电池结构、提高锂离子电池的综合性能带来困难。
实用新型内容
[0004]鉴于【背景技术】中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种参比电极结构，其能够同时对电化学装置内部的各个不同区域的电化学极化过程进行表征，以实现对其局部极化差异的原位分析。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种参比电极结构，其包括:芯片，具有一框部以及位于框部内的一镂空部，镂空部作为电化学装置的正极极片与负极极片之间的离子通道；多个探针，各探针为锂参比电极，位于芯片的镂空部内的不同位置；多条引线，各引线绝缘固定于芯片的框部上，且各引线的一端电连接对应的探针以使该探针悬臂式位于芯片的镂空部内；以及多个导电垫，各导电垫绝缘固定在芯片的框部上且电连接对应的引线的另一端，以用于电连接于外部的检测装置。
[0006]本实用新型的有益效果如下:
[0007]采用具有多个探针的参比电极结构，能够原位地提供电化学装置内各个不同位置的电化学极化信息，以有助于了解电化学装置内部的极化分布规律，从而在设计或工艺上对电化学装置进行改进优化，进一步提高电化学装置的综合性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为根据本实用新型的参比电极结构的示意图，其中为了清楚起见，框部和热封条以不同的填充线示出；[0009]图2为采用根据本实用新型的参比电极结构的叠片式软包装锂离子电池的一实施例的示意图，其中为了清楚起见，框部和热封条以不同的填充线示出；
[0010]图3为图2的叠片式软包装锂离子电池的封装后的示意图；
[0011]图4为根据本实用新型另一实施例的用于卷绕式软包装锂离子电池的参比电极结构的不意图；
[0012]图5为图4的变化实施例的示意图。
[0013]其中，附图标记说明如下:
[0014]I芯片5热封条
[0015]11框部 6正极极片
[0016]12镂空部 61极耳
[0017]2探针7负极极片
[0018]21通孔 71极耳
[0019]3引线8隔离膜
[0020]4导电垫 9软包装袋
【具体实施方式】
·[0021]下面参照附图来详细说明根据本实用新型的参比电极结构。
[0022]参照图1、图2、图4、图5，根据本实用新型的参比电极结构包括:芯片1，具有一框部11以及位于框部11内的一镂空部12，镂空部12作为电化学装置的正极极片6与负极极片7之间的离子通道；多个探针2，各探针2为锂参比电极，位于芯片I的镂空部12内的不同位置；多条引线3，各引线3绝缘固定于芯片I的框部11上，且各引线3的一端电连接对应的探针2以使该探针2悬臂式位于芯片I的镂空部12内；以及多个导电垫4，各导电垫4绝缘固定在芯片I的框部11上且电连接对应的引线3的另一端，以用于电连接于外部的检测装置。框部11本身可以由支撑层和绝缘覆盖层组成(换句话说，将各引线3绝缘固定于芯片I的框部11上可以支撑在支撑层上且支撑在支撑层的部分由绝缘覆盖层来覆盖，当然各引线3也可通过采用另外的绝缘覆盖层而固定于芯片I的框部11)，主要用于支撑整个芯片I形成一个整体；镂空部12占据芯片I的绝大部分区域，这些区域作为电化学装置的正极极片6与负极极片7之间的离子通道，使所述参比电极结构对电化学装置内部界面的干扰减小至最低；各导电垫4作为外部检测装置监测探针2的信号的接口，使检测信号独立输出；利用多个独立的探针2以及镂空部12，本实用新型的参比电极结构可原位地提供电化学装置内各个不同位置的电化学极化信息，获得电化学装置内部的极化分布规律，进而分析影响电化学装置性能的决定性因素。
[0023]在芯片I的一实施例中，芯片I可为柔性电路板。利用柔性电路板的柔软特性,所述参比电极结构能够适用于各种软包装卷绕结构的电化学装置。
[0024]在根据本实用新型的参比电极结构中，镂空部12的面积与电化学装置的正极极片6和负极极片7的工作面积相匹配。镂空部12的宽度和长度均能够达到现有工艺的极限水平，从而最大限度地减少了所述参比电极结构对电化学装置内部界面的影响。
[0025]在探针2的一实施例中，参照图1和图2，探针2为带通孔21的环状焊点。优选地，环状焊点至少表面为金层。环状焊点至少表面为金层可以增强其耐腐蚀性并提高信号传输的可靠性和稳定性。更为优选地，多个探针2以阵列排列。
[0026]在引线3的一实施例中，引线3可以为依次由支撑层、导电层和绝缘覆盖层组成，优选地，导电层为金层，从而提高信号传输的可靠性和稳定性。
[0027]在导电垫4的一实施例中，导电垫4至少表面为金层。导电垫4至少表面为金层可以增强其耐腐蚀性并提高信号传输的可靠性和稳定性。
[0028]在根据本实用新型的参比电极结构中，参照图1、图2、图3，所述参比电极结构还可包括:热封条5，设置于芯片I的镂空部12和导电垫4之间，以用于电化学装置成型后的热封装。优选地，热封条5位于与正极极片6和负极极片7的极耳61、71所在的一端相反的一端。热封条5通过热压预处理形成，可方便地实现参比电极结构置入电化学装置后的热封装。
[0029]在根据本实用新型的参比电极结构中，所述电化学装置可为叠片式软包装锂离子电池、卷绕式软包装锂离子电池或电容器。
[0030]对于卷绕式结构，应用本实用新型的参比电极结构时，与上述优选实例类似，只需根据电芯的卷绕结构和尺寸，设计相应的框架11的尺寸，使其与卷绕电芯的隔离膜、正负极尺寸匹配，利用其柔性特点，在电芯的卷绕工序中插入新型参比电极芯片进行电芯的卷绕。不同点在于导电垫4的结构设计，卷绕电芯中的导电垫4的引出设计可分为底部引出和侧面引出两种模式，底部引出需要将导电垫4的宽度设计为比电芯卷绕的单元宽度略小，置于框架11尾部的底端(参照图4所示)，热封条5同样预固定于导电垫4上方，设定电芯底封对应的位置；卷绕完成后，带有导电垫4的芯片框架11尾端正好处于电芯的最外层，在封装时，热封条5与电芯的底部封装(参照图3)对应形成稳定的密封，导电垫4由电芯的下部伸出用于参比芯片的测量。侧面引出的模式则相对简单，即直接把导电垫4设计在框架11的尾部侧端(参照图5)，热封条5设定对应电芯侧封的位置，在卷绕完成后导电垫4由侧面引出电芯用于参比芯片的测量。对于叠片式结构，如图1至图3所示，除电芯形成过程不同外，封装过程与上述相同，设计适当的所述参比电极结构的芯片I的框部11和镂空部12的尺寸，将正极极片6和负极极片7的工作区域分别正对于参比电极结构的镂空部12 ;分别在正极极片6和负极极片7与参比电极结构之间插入一层隔离膜8以防止参比电极结构的探针2和正极极片6或负极极片7短路；用适当尺寸的软包装锂离子电池包装袋对上述叠好的软包装锂离子电池进行注液封装。包装袋的尺寸必须与电芯的设计结构相对应(参照图3)，首先进行正极极耳61和负极极耳71处的顶封装，然后将包装袋底部与参比芯片预封压的热封条5对齐，进行底部封压，在对其一个侧边进行热封，留一侧边进行注液，注液后进行最后一个侧边的热封，完成封装。电芯封装完成之后即可采用该参比电极结构进行正负极电位的多点同步测量。
【权利要求】
1.一种参比电极结构，其特征在于，包括: 芯片(1)，具有一框部(11)以及位于框部(11)内的一镂空部(12)，镂空部(12)作为电化学装置的正极极片(6)与负极极片(7)之间的离子通道； 多个探针(2)，各探针(2)为锂参比电极，位于芯片(I)的镂空部(12)内的不同位置；多条引线(3)，各引线(3)绝缘固定于芯片(I)的框部(11)上，且各引线(3)的一端电连接对应的探针(2)以使该探针(2)悬臂式位于芯片(I)的镂空部(12)内；以及 多个导电垫(4)，各导电垫(4)绝缘固定在芯片(I)的框部(11)上且电连接对应的引线(3)的另一端，以用于电连接于外部的检测装置。
2.根据权利要求1所述的参比电极结构，其特征在于，芯片(I)为柔性电路板。
3.根据权利要求1所述的参比电极结构，其特征在于，镂空部(12)的面积与电化学装置的正极极片(6)和负极极片(7)的工作面积相匹配。
4.根据权利要求1所述的参比电极结构，其特征在于，探针(2)为带通孔(21)的环状焊点。
5.根据权利要求4所述的参比电极结构，其特征在于，环状焊点至少表面为金层。
6.根据权利要求1所述的参比电极结构，其特征在于，多个探针(2)以阵列排列。
7.根据权利要求1所述的参比电极结构，其特征在于，导电垫(4)至少表面为金层。
8.根据权利要求1所述的参比电极结构，其特征在于，所述参比电极结构还包括: 热封条(5)，设置于芯片(I)的镂空部(12)和导电垫(4)之间，以用于电化学装置成型后的热封装。
9.根据权利要求8所述的参比电极结构，其特征在于，热封条(5)位于与正极极片(6)和负极极片(7)的极耳(61、71)所在的一端相反的一端。
10.根据权利要求1所述的参比电极结构，其特征在于，所述电化学装置为叠片式软包装锂离子电池、卷绕式软包装锂离子电池或电容器。
【文档编号】G01N27/30GK203414439SQ201320527797
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】黄世霖, 魏奕民 申请人:宁德时代新能源科技有限公司