电池检测结构的制作方法

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种电池检测结构。

背景技术：

锂离子电池是一个极为复杂的系统，其实际性能是多种因素综合作用的结果。不同化学成分的活性材料之间、不同活性材料与制造工艺之间存在复杂的交互影响。为了评估活性材料及极片制造工艺对锂离子电池性能的影响，目前主要将活性材料与一定的导电剂和粘结剂混合，利用一定的极片制造工艺制成极片，然后组装成纽扣电池或具有多层极片的袋装电池。采用特定的流程对组装好的电池进行测试后，再进行反向分析，以进一步了解电池的运行机理。

纽扣电池一般以待评估的活性材料或极片为工作电极，以金属锂为对电极。由于金属锂可以不断提供新的锂离子来补充循环存储过程中锂离子的不可逆损耗，所以无法完全反应真实的电池容量衰减行为特征。另外纽扣电池的反向拆解研究的实施工艺难度非常大，难以对电池中的活性材料的结构和热力学信息做进一步的反向拆解研究。

袋装电池的生产工艺多达几十步，极易影响评测结果的可靠性。袋装电池制备周期长，延长了活性材料和极片工艺的开发时间。同时，制作袋装电池需要较多的电极材料、电解液、隔膜等物料，增加了活性材料和制造工艺的评估成本。此外，袋装电池的极片的层数较多，容量一般相对较大，电池充、放电过程中温度升高明显，明显的热效应也可影响评测结果的准确性和可靠性。另一方面，袋装电池结构复杂，反向分析时，电池拆解不便。并且袋装电池的电芯为多层卷绕结构或叠片结构，不便于更换极片，不利于电池的原位反向分析。

技术实现要素：

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电池检测结构，其能准确的评测极片制造工艺和活性材料特性，同时降低成本并并有助于原位反向分析。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电池检测结构，其包括电池单元和两个夹板。电池单元包括包装袋、一个第一极片、一个隔离膜、一个第二极片、一个第一极耳以及一个第二极耳。第一极片、隔离膜和第二极片依次层叠设置并收容在包装袋内，且第一极片和第二极片的极性相反。第一极耳固定于第一极片并延伸到包装袋外，第二极耳固定于第二极片并延伸到包装袋外。两个夹板分别从两侧夹持包装袋。

本发明的有益效果如下：

在根据本发明的电池检测结构中，由于电池单元的两个电极分别为一个第一极片和一个第二极片，因此评测极片制造工艺和活性材料特性所需耗费的材料少、成本低、制作周期短，同时，电池单元内部的层数较少，可减小在测试过程中产生热量堆积，降低热效应对评测结果的影响。电池单元的结构简单、拆解方便，便于实现不同状态的电极的更换和搭配，有助于进行原位反向分析。另外，两个夹板的夹持作用既可以使所述一个第一极片、所述一个隔离膜及所述一个第二极片接触良好，保证电池单元具有良好的电化学性能，也可以真实地模拟所述一个第一极片、所述一个隔离膜及所述一个第二极片在实际使用中所处的压力环境，提高评测的可靠性。

附图说明

图1为根据本发明的电池检测结构的一示意图。

图2为根据本发明的电池检测结构的电池单元的示意图。

图3为根据本发明的电池检测结构的一实施例的分解图。

图4为图3所示的电池检测结构的剖视图。

图5为根据本发明的电池检测结构的另一实施例的分解图。

图6为图5所示的电池检测结构的剖视图。

其中，附图标记说明如下：

1电池单元141第二集流体

11包装袋142第二涂层

111包装膜15第一极耳

12第一极片16第二极耳

121第一集流体2夹板

122第一涂层3缓冲层

13隔离膜4螺栓

14第二极片

具体实施方式

下面参照附图来详细说明本发明的电池检测结构。

参照图1至图6，根据本发明的电池检测结构包括电池单元1和两个夹板2。电池单元1包括包装袋11、一个第一极片12、一个隔离膜13、一个第二极片14、一个第一极耳15以及一个第二极耳16。第一极片12、隔离膜13和第二极片14依次层叠设置并收容在包装袋11内，且第一极片12和第二极片14的极性相反。第一极耳15固定于第一极片12并延伸到包装袋11外，第二极耳16固定于第二极片14并延伸到包装袋11外。两个夹板2分别从两侧夹持包装袋11。

当需要评测极片(以下所说的极片均是对第一极片12和第二极片14的统称)的制造工艺以及活性材料(例如正极性的活性材料：钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂等，负极性的活性材料：碳、硅等)的特性时，将待评测的活性材料按照特定的工艺制造成第一极片12(也可以是第二极片14，依材料的性质而定)，并将该第一极片12与一个隔离膜13和一个第二极片14依次叠加在一起，然后放入包装袋11内，注入电解液后将包装袋11完全封装。最后，用两个夹板2分别从两侧夹持包装袋11，从而制备出本发明的电池检测结构。最后，将得到的电池检测结构进行测试，从而评测该活性材料和极片的制造工艺。

具体地，可制备多个本发明的电池检测结构，通过调整不同的参数来对极片的制造工艺以及活性材料的特性进行进一步的评测。例如，制备两个电池检测结构，且两个电池检测结构采用的极片制造工艺相同，这样，就可以评测不同活性材料的特性。反之亦然。

在根据本发明的电池检测结构中，由于电池单元1的两个电极分别为一个第一极片12和一个第二极片14，因此评测极片制造工艺和活性材料特性所需耗费的材料少、成本低、制作周期短，同时，电池单元1内部的层数较少，可减小在测试过程中产生热量堆积，降低热效应对评测结果的影响。电池单元1的结构简单、拆解方便，便于实现不同状态的电极的更换和搭配，有助于进行原位反向分析(例如，本发明的电池检测结构经过多种测试后，拆解出第一极片12，然后对第一极片12进行阻抗、容量等相关测试)。另外，两个夹板2的夹持作用既可以使所述一个第一极片12、所述一个隔离膜13及所述一个第二极片14接触良好，保证电池单元1具有良好的电化学性能，也可以真实地模拟所述一个第一极片12、所述一个隔离膜13及所述一个第二极片14在实际使用中所处的压力环境，提高评测的可靠性。

进一步地，参照图5和图6，电池单元1还可包括另一个第一极片12、另一个隔离膜13以及另一个第一极耳15。所述一个第一极片12、一个隔离膜13、一个第二极片14、另一个隔离膜13以及另一个第一极片12依次层叠设置。所述另一个第一极耳15固定于所述另一个第一极片12并延伸到包装袋11外，且两个第一极耳15相互连接。本实施例的电池检测结构也可用于评测极片制造工艺和活性材料。

具体地，可以制备出两种类型的电池检测结构，第一种为一个第一极片12和一个第二极片14组成的双层极片结构(参照图4)，第二种为两个第一极片12和一个第二极片14组成的三层极片结构(参照图6)，两种电池检测结构的第一极片12采用相同的极片制造工艺和活性材料，通过测试后，比较两种不同电池检测结构的评测结果，进一步可评测极片层数对电池性能的影响。

当然，本发明的电池检测结构也可采用四层极片以上的结构，但是，为了便于电池检测结构的制作和拆解，本发明的电池检测结构优选为前述的双层极片结构或三层极片结构。

参照图3至图6，第一极片12包括第一集流体121，且第一集流体121仅在与第二极片14相对的表面设置第一涂层122；第二极片14包括第二集流体141，且第二集流体141仅在与第一极片12相对的表面设置第二涂层142。也就是说，第一涂层122需要与第二涂层142相对，两者之间仅存在隔离膜13，这样锂离子才能实现往返的嵌入和脱嵌。

第一集流体121和第二集流体141通常为金属箔材，其具体材质依照极性而定，例如当第一极片12为正极极片时，第一集流体121为铝箔，铝箔厚度大于等于10微米，第二集流体141为铜箔，铜箔厚度大于等于4微米。

当需要检测某种活性材料的特性时，可以将该活性材料、导电碳、粘接剂等材料按照一定的质量分数混合并制成浆料，然后将该浆料涂覆在第一集流体121上以形成第一涂层122，干燥后辊压并制成第一极片12；然后将该第一极片12与其它部件装配成本发明的电池检测结构，经过多种测试后可评测出该活性材料的特性。当需要检测两种分别用于正负电极的活性材料时，可将这两种活性材料分别制成浆料，然后分别涂覆在第一集流体121上以形成第一涂层122，涂覆在第二集流体141上以形成第二涂层142，从而制出第一极片12和第二极片14。第一极片12和第二极片14与其它部件装配成本发明的电池检测结构，经过多种测试后可评测出这两种活性材料的特性。

也就是说，第一涂层122和第二涂层142中的至少一个包括待检测的活性材料。

第一极耳15与第一集流体121一体成型或分体成型；第二极耳16与第二集流体141一体成型或分体成型。第一极耳15可为单独的片体并焊接到第一集流体121，也可以直接由第一集流体121裁切而成。第二极耳16可为单独的片体并焊接到第二集流体141，也可以直接由第二集流体141裁切而成。

夹板2由铝、不锈钢、聚四氟乙烯、酚醛树脂、有机玻璃、硝化纤维塑料或无机玻璃制成。

所述电池检测结构还包括两个缓冲层3，各缓冲层3夹持在一个夹板2与包装袋11之间。各缓冲层3能够分散夹板2与电池单元1之间的应力，保证应力在包装袋11表面均匀分布，从而使电池单元1具有良好的电化学性能。

缓冲层3可为硅胶片、橡胶片、海绵或泡沫塑料。

可替代地，缓冲层3也可包括缓冲袋以及收容在缓冲袋中的缓冲材料，缓冲材料包括硅油、五氟丙醇、n-甲基吡咯烷酮、石蜡油、碳粉、无机矿物粉末中的一种或几种。无机矿物粉末可为刚玉粉、tio2粉末或baso4粉末。优选地，缓冲材料采用粒径小于或等于1微米的无机矿物粉末。

两个夹板2可通过螺栓4固定连接。螺栓4可自由地调节夹板2对电池单元1的夹持力，同时还便于拆解和安装。

包装袋11由两层包装膜111封装而成。包装膜111可为铝塑膜，两层铝塑膜可通过热压密封连接。

下面详述本发明的电池检测结构的一实施例，用于评测钴酸锂的克容量。

1)将待评测的钴酸锂与导电碳、粘接剂分别按照一定的质量分数混合制成正极浆料；然后将石墨、导电碳、粘接剂分别按照一定的质量分数混合制成负极浆料。

2)将正极浆料涂覆在铝箔上以形成正极涂层，经过辊压后制成一个正极极片(此时，以正极极片作为第一极片12)；将负极浆料涂覆在铜箔上以形成负极涂层，经过辊压后制成一个负极极片(此时，以负极极片作为第二极片14)。

3)分别在正极极片和负极极片上焊接极耳(即第一极耳15和第二极耳16)，然后将正极极片、隔离膜及负极极片叠在一起，并保证正极涂层和负极涂层与隔离膜相对。

4)将叠在一起的正极极片、隔离膜及负极极片放入包装袋11中，灌入电解液并将包装袋11热压密封，从而形成电池单元1。

5)将一个夹板2、一个缓冲层3、电池单元1、另一个缓冲层3以及另一个夹板2依次叠放，然后用螺栓4监管两个夹板2紧固，从而得到一个电池检测结构。

6)对得到的电池检测结构进行充放电测试，并得到充放电曲线，从而测得钴酸锂的克容量。