制作软包和圆柱三电极电池过程及测试方法

在之前的文章中，我们已经介绍了参比电极的属性要求，在锂电池的领域中，使用参比电极在定性定量研究中提供极大的便利，就像“一只眼”的作用，例如分解充放电过程中的电流电压数据；分析各个成分对整个电池性能的贡献程度；研究正负极的脱嵌锂反应机制等等。在这里，我们主要介绍软包和圆柱三电极电池制作和相关分析测试两部分内容。

第一部分：基于商用电池的三电极体系制作

目前常见的软包，方壳和圆柱在动力和储能方面应用非常广泛，不同电池的区别其实不是太大，电池内部无非是卷绕和叠片的区别。以常见的软包电芯和圆柱为例，介绍在电芯内部植入参比电极的操作过程和注意细节，方法和图示都是来自公开的文献。

【软包电芯植入参比电极】以下图为示意，1）选择0.75mm厚锂箔切成3*80mm的尺寸，作为参比电极使用，再在参比电极的一端物理粘在一个镍带片上，作为参比电极的极耳(b,h)；2）现将参比电极放置在隔膜的右侧位置，如图b所示；采用单面的正极和负极片放置在隔膜的左侧位置，并分别在隔膜的两侧，如图d，e所示；3）正负极边沿距离参比电极有两种，一种是Baseline负极0.5mm，正极1.5mm；另一种是Aligned，正负极均是0.5mm；4）用铝塑膜将机芯进行封口，化成及测试。

【圆柱电芯植入参比电极】圆柱电芯置于参比电极的操作相对困难，需要破坏电芯壳体，a）将放空后的电芯上焊接一个镍带，以用于之后的电性能测试；b）将电芯放在水氧环境较好的手套箱中，使用割管器将上顶盖切割开；c）选择前端有金属锂覆盖的200um金属铜线作为参比电极，并做好绝缘处理，放置放进去时与底部负极发生短路；d）抽出轴芯管，再植入参比电极，补充少量电解液；e）选择合适的密封胶将开口位置做好密封，固化后转移出手套箱；f）做好绝缘，可以准备充放电测试。

该文只列出了两种不同类型的三电极电池制作，在科研当中还有其他形式的存在，每种具有不同的优缺点，针对性选择才能提高测试结果的可靠性。

第二部分：三电极电池的分析测试

常见的三电极电芯主要是性能和EIS测试。其中性能测试中最为常见的恒流充放电测试，在参比电极的加持下，除了可以采集电池整体电压之外，还可以同时获得正极和负极的电位分布和变化，这在两电极的电池体系中是不可能完成的，如下图所示，无论充电还是放电过程，电池电压始终等于正极电位减去负极电位。