[发明专利]一种含有锂镧锆氧三电极的锂离子电池及其制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池领域，公开了一种含有锂镧锆氧三电极的锂离子电池,包括电芯和外壳，其中电芯包括负极片、负极极耳、隔膜、正极片、正极极耳，以及参比电极，其中参比电极置于最外侧的负极片和外壳之间，并且参比电极由锂镧锆氧空心壳、金属锂和导出极构成。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及锂镧锆氧三电极的锂离子电池及其制备方法。

背景技术

市面上常见的三电极电池是由熔锂金属丝(银、金、铜等)内嵌于电池内部构成的。在隔膜与负极片之间插入熔锂金属丝，金属丝另一头与参比电极极耳焊接。

金属丝内嵌作为参比电极的缺点在于金属丝置于正负极之间在充放电过程不可避免受到Li⁺的来回冲击，其表面Li金属容易消耗，使用寿命较短。且内嵌金属丝区域附近极片受压和其他区域不均匀，容易造成电化学性能的波动。因此这类方法只能用于短期的正、负极电位的研究，无法长期应用在电池的整个寿命周期内。

发明内容

针对以上存在的问题，本发明提供一种含有锂镧锆氧三电极的锂离子电池及其制备方法，能够保证LLZO在电芯中的长期稳定。

为达到上述目的，本发明采用一种技术方案：

一种含有锂镧锆氧三电极的锂离子电池,包括外壳和电芯，所述电芯包括负极片、负极极耳、隔膜、正极片、正极极耳、参比电极，所述参比电极置于最外侧的负极片和外壳之间，其特征在于所述参比电极由锂镧锆氧空心壳、金属锂和导出极构成。

进一步地，所述锂镧锆氧空心壳包裹金属锂。

进一步地，所述锂镧锆氧空心壳的组分为Li_7-xLa₃Zr_2-xM_xO₁₂，其中M 为Nb、Ta、Hf、Al、Si和Ga中的一种，0≤x≤2。

进一步地，所述Li_7-xLa₃Zr_2-xM_xO_12，按化学式中Li、La、Zr、M的摩尔比，选取LiOH·H₂O或Li₂CO₃、La₂O₃或La(OH)₃、ZrO₂和M₂O₅作原料，其中M为Nb、Ta、Hf、Al、Si和Ga中的一种，0≤x≤2。

进一步地，所述锂镧锆氧空心壳的尺寸为长50-70mm，宽30-50mm，厚度为0.5-3mm。

进一步地，所述导出极为Cu片、Al片、Ni片中的至少一种。

为达到前述目的，本发明还提供一种前述含有锂镧锆氧三电极的锂离子电池的制备方法：

包括：

S1:将Li_7-xLa₃Zr_2-xM_xO₁₂锂镧锆氧固态电解质在酒精介质中球磨24小时；

S2:将球磨后的锂镧锆氧固态电解质烘干；

S3:将烘干后的锂镧锆氧固态电解质在900-1100℃煅烧6-24小时，升温速率1-5℃/min，得到Li_7-xLa₃Zr_2-xM_xO₁₂(LLZO)陶瓷粉；

S4:将LLZO陶瓷粉压片，得到陶瓷生坯；