一种基于商业电池进行三电极电池改造的制作测试方法

本发明涉及电池制作测试，尤其是涉及一种基于商业电池进行三电极电池改造的制作测试方法。

背景技术：

1、由于具有能量密度高、循环性能好及自放电低等优点，锂离子电池已被广泛应用于社会各行各业。然而，商业化的锂离子电池，通常是以两电极形式出现，也就难以对正负极反应过程进行分析，参比电极的引入则能够使原位观测正负极反应成为可能，如何基于商业电池改造出可靠的三电极电池，已经成为了当前的研究热点。由于实际中商业化的锂离子电池形状各异，这给商业电池的三电极电池改造带来了诸多困难，因此，目前亟需设计出一种适用于各种类型商业化电池的三电极电池改造方法。

2、在现有技术中，多数三电极电池的设计是从电池制作过程开始的，这样制作的电池不涉及到商业电池的改造，也无法对实际服役过程中的电池进行监测。另外，虽有一些三电极电池制作是在商业电池的基础上进行改造，然而其改造方法繁琐，通常只适用于某一种类型的电池，其它类型的电池并不适用。此外，目前的技术通常只给出如何制作三电极电池，而缺乏评估三电极电池是否制作成功的指标，这也导致了制作的三电极电池在实际使用过程中，会发现其测量误差较大甚至根本无法使用。如何在制作过程中，能够提前发现潜在的风险、进而预先摒弃问题电池，这对于提升后续三电极电池使用的精度及可靠性而言，是十分重要的。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于商业电池进行三电极电池改造的制作测试方法，能够适用于不同类型商业电池的改造，同时通过设计测试流程，以保证改造得到的三电极电池的准确度和可靠性。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于商业电池进行三电极电池改造的制作测试方法，包括以下步骤：

3、s1、针对商用电池相应类型，对商用电池进行外壳拆解及极耳焊接操作；

4、s2、制作参比电极；

5、s3、将卷芯部分剥开，放置小片隔膜、参比电极并滴加电解液，重新合起卷芯并用绿胶粘紧；

6、s4、将植入参比电极的卷芯重新利用铝塑膜进行封装、并利用夹具夹紧；

7、s5、分别测量正极对参考电位以及负极对参考电位，并判断正极对参考电位与相应理论值之差是否在设定的对应误差范围内、判断负极对参考电位与相应理论值之差是否在设定的对应误差范围内、判断正极对参考电位与负极对参考电位的差值与全电池电压之差是否在设定的对应误差范围内，若以上三个判断结果均为是，则表明初步改造成功，执行步骤s6，否则表明初步改造失败，结束当前过程；

8、6)静置设定时长后，对植入的参比电极进行镀锂操作，当镀锂电位初次下降后，判断电位长时间尺度变化及短时间波动是否小于对应预设阈值，若以上两个判断结果均为是，则表明改造成功，否则表明改造失败。

9、进一步地，所述步骤s1中，若商用电池类型为软包电池，则先进行焊接极耳操作、再拆解电池外壳；

10、若商业电池类型为方形或圆柱电池，则先拆解电池外壳、再进行焊接极耳操作。

11、进一步地，所述步骤s1中极耳焊接的位置对应于商用电池原来正负极的极耳处，目的在于延长正负极极耳，以方便后续的密封处理。

12、进一步地，所述步骤s2的具体过程为：将设定长度的漆包线两端浸入浓硫酸中，等待第一设定时间；之后利用去离子水冲洗多次，直至ph试纸测试浸泡的部位呈中性；然后利用无水乙醇冲洗干净、去除杂质；最后利用烘箱对处理后的漆包线在设定温度、第二设定时间下进行烘制；处理后的漆包线，其两端为裸露的铜丝，在其任意一端焊接极耳，即完成参比电极的制作。

13、进一步地，所述步骤s3中卷芯包括叠片工艺和卷绕工艺。

14、进一步地，所述步骤s5具体包括以下步骤：

15、s51、根据正极材料、负极材料和参考电极材料对应的标准电极电位，确定正极对参考电极理论值、负极对参考电极理论值；

16、s52、分别测量正极对参考电位以及负极对参考电位；

17、s53、判断测量的正极对参考电位与正极对参考电极理论值之差是否在设定的对应误差范围内；

18、判断测量的负极对参考电位与负极对参考电极理论值之差是否在设定的对应误差范围内；

19、判断正极对参考电位与负极对参考电位的差值与全电池电压之差是否在设定的对应误差范围内；

20、若以上三个判断结果均为是，则表明初步改造成功，执行步骤s6，否则表明初步改造失败，结束当前过程。

21、进一步地，所述步骤s51中正极对参考电极理论值、负极对参考电极理论值具体为：

22、uca_th＝uca_st-ure_st

23、uan_th＝uan_st-ure_st

24、其中，uca_th和uan_th分别为正极和负极对参考电极的理论值，uca_st和uan_st分别为正极材料和负极材料的标准电极电位，ure_st为参考电极材料的标准电极电位。

25、进一步地，所述步骤s53具体是判断以下三个条件是否同时满足：

26、uca-ucath∈δuca

27、uan-uan_th∈δuan

28、uca-uan-uall∈δuall

29、其中，δuca、δuan和δuall分别为正极电位、负极电位与各自理论电位及全电池电压的对应误差范围，其值由统计结果获得，当电压超出对应误差范围，则表明电池存在内短路故障，三电极电池初步改造失败；当各电压均满足对应误差范围，则可判定该三电极电池无明显短路故障，即初步改造成功。

30、进一步地，所述步骤s6中判断电位长时间尺度变化及短时间波动是否小于对应预设阈值具体为：

31、ua＜ul

32、ub＜us

33、其中，ua为电位长时间尺度变化，ub为短时间尺度变化的最大值，ul和us分别为预设的长时间尺度变化阈值和短时间尺度波动阈值，其值由统计结果获得，当镀锂过程电位变化超出上述约束的预设阈值，则表明参考电极在电池内部不稳定，三电极电池改造失败；当镀锂过程电位变化满足上述约束的预设阈值，则表明三电极电池改造成功。

34、进一步地，所述步骤s6中长时间尺度具体为除去前20min的整个镀锂过程时间，所述短时间尺度具体为除去前20min的整个镀锂时间内部1min的时间区间。

35、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

36、一、本发明针对商用电池的不同类型，以进行外壳拆解及极耳焊接操作，再通过制作并植入参比电极；测量正极对参考电位以及负极对参考电位，以进行初步改造成功与否的判断；对植入的参比电极进行镀锂操作，当镀锂电位初次下降后，再通过判断电位长时间尺度变化及短时间波动是否小于对应预设阈值，以确定最终的改造是否成功。由此不仅能够适用不同类型商业电池的改造，同时基于设计的测试流程，能够准确评估三电极电池改造是否成功，从而确保制作出的三电极电池的精度和可靠性。

37、二、本发明首先判断测量的正负极电位与各自理论值之差是否在误差范围内、两者差值与全电池之差是否在误差范围内，进而判断初步改造是否成功，能够提前检测出参比电极与正负电极之间以及全电池正负极之间是否存在短路；此外，还在镀锂操作后进一步判断电位长时间尺度变化及短时间波动是否小于各自对应的预设阈值，以判断出参考电极在电池内部是否稳定。由此在改造过程中充分挖掘电池特征现象并进行相应测试，能够提前准确发现改造不成功的三电极电池，充分保证了所改造的三电极电池的准确度和可靠性。