[发明专利]包括电解质离子浓度测量单元的电池单体和使用该电池单体测量电解质浓度的方法

说明书

本发明涉及包括电解质离子浓度测量单元的电池单体以及使用该电池单体测量电解质浓度的方法。根据本发明的电池单体包括测量单元，在测量单元中，第一电极板、绝缘膜和第二电极板彼此顺序堆叠，其中，测量单元被插入电池单体的分隔件和其电极之间，因此能够直接测量分隔件和电极之间的电解质浓度。因此，电池单体可以简单地制造并且具有优异的稳定性。此外，根据本发明，即使在电池使用期间，使用电池单体测量二次电池的电解质浓度的方法也能够实时测量电解质浓度，并且能够比常规技术更精确和更快速地测量分隔件的电解质浓度。

技术领域

本发明涉及包括电解质离子浓度测量单元的电池单体和使用该电池单体测量电解质浓度的方法。

本申请要求基于2018年10月31日提交的韩国专利申请号10-2018-0131467的优先权的权益，并且该韩国专利申请的全部内容以引用方式并入本文。

背景技术

由于能源价格因化石燃料的枯竭而上涨，以及对环境污染的兴趣增加，对环境友好的替代能源的需求成为未来生活不可或缺的因素。尤其是，随着技术发展和对移动装置的需求不断增长，对作为能源的二次电池的需求也在快速增长。

典型地，就电池的形状而言，对棱柱形二次电池和袋型二次电池有很高的需求，这些二次电池可以应用于诸如具有小厚度的移动电话的产品。在材料方面，对具有高能量密度、放电电压和输出稳定性的诸如锂离子电池和锂离子聚合物电池这样的锂二次电池有很高的需求。

通常，为了制备二次电池，首先，通过将含有电极活性材料的电极混合物施加到集电器的表面来形成正电极和负电极，然后在正电极和负电极之间置入分隔件，从而制成电极组件，然后将该电极组件安装在圆柱形或矩形金属罐中或由铝层压板制成的袋型壳体内，并且将液体电解质注入或浸渍到电极组件或固体电解质中，以制备二次电池。

电解质中的溶剂为液体的液体电解质(以下称为“电解质”)也通常称为电解质。非水电解质通常用作锂二次电池的电解质，并且由有机溶剂和诸如LiClO₄、LiBF₄、LiPF₆、LiAsF₆、LiCF₃SO₃、LiN(CF₃SO₂)₃等有机或无机化合物的盐组成。

用于锂二次电池的电解质作为用于转移电池的离子的介质用来传输锂离子。因此，为了获得优异的电池性能，重要的是，选择在两个电极之间具有高离子电导率的电化学稳定的电解质。

离子电导率可以表示为阳离子和阴离子之和。由于只有锂阳离子通过在锂二次电池中进行电化学反应而有助于离子电导率，所以在所有离子中，阳离子的比例、即阳离子的产率是重要的。另一方面，阳离子的产率通常取决于盐的浓度、温度、离子半径和电解质中的电荷量，并且已知的是，阳离子的产率受盐的浓度和温度的影响很大。

然而，随着电池因电池的重复充电/放电循环和/或副反应所导致的劣化，锂二次电池的电解质离子浓度(以下称为“电解质浓度”)可能降低。因此，当离子电导率降低时，在充电和放电期间，没有适当地传输进入和离开两个电极的锂离子，因此不能充分实现电极活性材料的容量。

因此，可以通过测量电解质浓度的变化来检查充电/放电循环或电池劣化状态，并且电解质浓度变化值成为可以测量二次电池的整体性能的电化学指标。

就此而言，常规地，使用测量电解质的浓度的方法。根据该方法，在将杆状导电金属棒浸入电解质中之后，计算附接到所述棒的电线之间的电阻值，并且通过使用由单独的温度传感器测量的温度数据来估计电解质浓度。然而，在该方法中，由于导电金属棒的尺寸，不可能直接测量锂离子发生转移的、电池单体的电极和分隔件之间的电解质的浓度。通过在电池单体的外部的电解质中浸泡的间接方法，仅可能进行近似的预测。此外，存在这样的问题：不能实时地测量电池的电解质浓度的变化。