本发明涉及锂离子电池技术领域，具体来说，涉及一种利用参比电极监测负极析锂的实验方法。
背景技术：
锂离子电池因其具有能量密度高、输出电压高、自放电率低、使用寿命长、无记忆效应和环境友好等优异特点而广泛应用于笔记本电脑、手机、摄像机、仪器仪表、电动工具等终端设备。其市场份额不断扩大，逐步取代镍镉（ni-cd）和金属镍-氢化物（ni-mh）电池，占据了主导地位。
目前市场上有软包、钢壳、铝壳等类型的锂离子电池，其中软包装锂离子电池具有安全性能好、重量轻、容量大、内阻小、设计灵活等优点，不仅应用于消费类电池中，在电动汽车（ev）、储能、军工等高技术产业里也被广泛应用。
在锂离子电池体系里，负极材料对电池的整体性能有较大的影响，目前产业化的锂离子电池负极材料主要是各种碳材料，包括石墨化碳材料和无定形碳材料，如天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软碳和硬碳等。其他非碳负极材料包括氟化物、硅基材料、锡基材料、钛基材料、合金材料等成为寻求下一代高比容量、高能量密度的锂离子电池负极材料的研究热点。
由于碳材料、硅基材料、锡基材料和过度金属氧化物作为锂离子电池负极材料的反应电位与金属锂的沉积电位相近时，负极容易发生析锂现象。锂离子电池负极析锂发生在大倍率、低温或者过充电等条件下，造成析锂的主要原因是锂离子的嵌入反应动力学和在负极材料固相中的扩散速率降低，极化增大，导致负极过电位较大，当负极电位达到析锂电位时会发生析锂和锂枝晶的生成。沉积的锂与电解液反应消耗活性锂，导致活性锂的损失和表面sei膜的增厚，引起电池的容量损失和电池寿命的降低。另外，负极锂枝晶的生长和死锂的行成，容易刺破隔膜导致电池正负极短路，进而引发安全问题。
由于锂金属非常活泼，接触空气即发生反应，且对电子不敏感，对其监测较为困难，通过能谱、xrd等手段很难监测到负极析出的锂。目前锂离子电池负极析锂的检测方法较为单一，主要是通过电池拆解，观察负极极片的形貌进行分析，一般只有当电极表面有大量的枝晶状物质生成时才能通过扫描电镜或者光学显微镜观察到，此时电池的安全性可能已经受到威胁。因此目前需要对负极析锂进行准确的检测，从而避免锂离子电池由于负极析锂导致的安全性问题，保证锂离子电池的使用寿命和安全性能。
技术实现要素：
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种利用参比电极监测负极析锂的实验方法，能够克服现有技术的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种利用参比电极监测负极析锂的实验方法，包括以下步骤：
s1：采用一定尺寸的铜丝作为基底，在电芯制作过程中预埋进电芯内部；
s2：电芯制作完成后，将电芯调节至一定充电状态，通过控制电流和时间，对铜丝进行电化学沉积锂，得到一定厚度并均匀的锂层，从而得到参比电极；
s3：将三电极电池与充放电设备连接，对正、负极施加电流，在电池充放电过程中，利用参比电极监测全电池的电位变化，并确认准确性；
s4：分析电池的负极是否析锂。
进一步的，在步骤s1之前，还应包括如下步骤：
s0：按照正常电芯制作流程准备电芯叠片。
进一步的，在步骤s1中，所述的采用一定尺寸的铜丝作为基底，在电芯制作过程中预埋进电芯内部的步骤包括：
s1.1：准备一定长度和直径的铜丝预先处理后备用；
s1.2：在电芯叠片过程中，将铜丝放置于正、负极极耳之间固定；
s1.3：按电芯制作正常流程进行封装、注液、化成。
进一步的，在步骤s2中，所述的将电芯调节至一定充电状态，通过控制电流和时间，对铜丝进行电化学沉积锂，得到一定厚度并均匀的锂层，从而得到参比电极的步骤包括：
s2.1：调节电芯至一定的充电状态；
s2.2：在铜丝表面电沉积锂得到锂参比电极。
进一步的，在步骤s3中，所述的将三电极电池与充放电设备连接，对正、负极施加电流，在电池充放电过程中，利用参比电极监测全电池的电位变化的步骤包括：
s3.1：将三电极电池放置于充放电设备上，同时将三支电极接入到设备上；
s3.2：对电池进行不同条件下的充放电测试，利用参比电极同时监测正极、负极的电位变化，并确认准确性。
优选的，在步骤s3.2中，所述的利用参比电极同时监测正极、负极的电位变化包括正极与负极的电位变化、正极与参比电极的电位变化以及负极与参比电极的电位变化。
进一步的，在步骤s4中，所述的分析电池的负极是否析锂的步骤包括：
s4.1：负极与参比电极的电势差大于零伏，则为正常无析锂电池负极；
s4.2：负极与参比电极的电势差小于或等于零伏，则为析锂电池负极。
本发明的有益效果：本发明通过电化学方法，利用参比电极来监测电池内各电极的电势变化，从而判断负极析出锂的失效点，与现有拆解观察方法相比，本发明更简单、方便，可信度更高，并且更实用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
图1是根据本发明实施例所述的一种利用参比电极监测负极析锂的实验方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，根据本发明实施例所述的一种利用参比电极监测负极析锂的实验方法，包括以下步骤：
s1：采用一定尺寸的铜丝作为基底，在电芯制作过程中预埋进电芯内部；
s2：电芯制作完成后，将电芯调节至一定充电状态，通过控制电流和时间，对铜丝进行电化学沉积锂，得到一定厚度并均匀的锂层，从而得到参比电极；
s3：将三电极电池与充放电设备连接，对正、负极施加电流，在电池充放电过程中，利用参比电极监测全电池的电位变化，并确认准确性；
s4：分析电池的负极是否析锂。
在一具体实施例中，在步骤s1之前，还应包括如下步骤：
s0：按照正常电芯制作流程准备电芯叠片。
在一具体实施例中，在步骤s1中，所述的采用一定尺寸的铜丝作为基底，在电芯制作过程中预埋进电芯内部的步骤包括：
s1.1：准备一定长度和直径的铜丝预先处理后备用；
s1.2：在电芯叠片过程中，将铜丝放置于正、负极极耳之间固定；
s1.3：按电芯制作正常流程进行封装、注液、化成。
在一具体实施例中，在步骤s2中，所述的将电芯调节至一定充电状态，通过控制电流和时间，对铜丝进行电化学沉积锂，得到一定厚度并均匀的锂层，从而得到参比电极的步骤包括：
s2.1：调节电芯至一定的充电状态；
s2.2：在铜丝表面电沉积锂得到锂参比电极。
在一具体实施例中，在步骤s3中，所述的将三电极电池与充放电设备连接，对正、负极施加电流，在电池充放电过程中，利用参比电极监测全电池的电位变化的步骤包括：
s3.1：将三电极电池放置于充放电设备上，同时将三支电极接入到设备上；
s3.2：对电池进行不同条件下的充放电测试，利用参比电极同时监测正极、负极的电位变化，并确认准确性。
在一具体实施例中，在步骤s3.2中，所述的利用参比电极同时监测正极、负极的电位变化包括正极与负极的电位变化、正极与参比电极的电位变化以及负极与参比电极的电位变化。
在一具体实施例中，在步骤s4中，所述的分析电池的负极是否析锂的步骤包括：
s4.1：负极与参比电极的电势差大于零伏，则为正常无析锂电池负极；
s4.2：负极与参比电极的电势差小于或等于零伏，则为析锂电池负极。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
在具体使用时，本发明的目的是通过电化学方法在软包电池内部预先植入锂参比电极，对三电极电池进行充放电，通过参比电极同时监测正、负极相对于参比电极的电势变化，当负极电极相对于参比电极的电势低于一定的值时则表示负极发生了析锂行为。
具体的，本发明首先按照正常电芯制作流程准备电芯叠片，准备一定长度(按照电芯尺寸、以能伸出单芯外且能焊接在极耳上为准)、直径的铜丝预先处理后备用，在电芯叠片过程中，将铜丝放置于正、负极极耳之间固定，最后，按电芯制作正常流程进行封装、注液、化成。
其次，电芯制作完成后，将电芯调节至一定充电状态，通过控制电流和时间，对铜丝进行电化学沉积锂，得到一定厚度并均匀沉积的锂层，从而得到参比电极；然后将三电极电池放置于充放电设备上，同时将三支电极接入到设备上，对正、负极施加电流，在电池充放电过程中，监测正极与参比电极、负极与参比电极以及正极与负极的电位变化，并确认它们彼此变化的准确性。
最后，分析电池的负极是否析锂；正常无析锂电池的负极与参比电极的电势差大于0v，当电池在苛刻条件下充放电时负极析锂，此时负极与参比电极的电势差小于或等于0v，通过这一电势条件即可判断负极是否析锂。
本发明利用软包电池中的参比电极，监测电池中正、负极相对于锂金属的电势变化，从而得出电池在应用过程中的极限使用条件，保证了锂电池的安全使用，使锂电池在合适的领域得到更好的应用。
综上所述，本发明通过电化学方法，利用参比电极来监测电池内各电极的电势变化，从而判断负极析出锂的失效点，与现有拆解观察方法相比，本发明更简单、方便，可信度更高，并且更实用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。