扣式电池的组装工艺

锂离子纽扣电池的组装及性能测试实验设计
盛英卓;苏庆;张振兴
【期刊名称】《高校实验室工作研究》
【年(卷),期】2018(000)003
【摘要】化学电源是新能源技术中的重要领域,而锂离子电池是当今国际公认的理想化学能源,具有体积小、电容量大、电压高等优点,被广泛用于移动电话、手提电脑等电子产品,日益重要的电动汽车的动力电池将给锂离子电池带来巨大的发展空间。

本实验中,学生通过对锂离子纽扣电池的组装及电池充放电性能的测量,可以全面理解和掌握锂离子电池的原理与制备工艺。

通过本实验的开展,提高学生综合运用所学的专业基础知识的能力,通过完整的实验工艺提高学生的科研动手能力,激发学生科技创新和将来从事新能源材料领域研究和工作的兴趣。

【总页数】4页(P42-45)
【作者】盛英卓;苏庆;张振兴
【作者单位】[1]兰州大学物理国家级实验教学示范中心,甘肃兰州730000;;[2]兰州大学物理科学与技术学院,甘肃兰州730000;;[2]兰州大学物理科学与技术学院,甘肃兰州730000
【正文语种】中文
【中图分类】G424.31
【相关文献】
1.酚醛树脂碳化产物作为锂离子电池碳电极材料(II)--锂离子电池充放电性能测试[J], 汪树军;刘庆国
2.固体氧化物燃料电池纽扣电池的电化学性能测试技术研究 [J], 刘亮光;罗凌虹;程亮;石纪军
3.糠醇树脂炭化产物作为锂离子电池炭电极材料的研究(II)--炭化产物制备的电极材料组装的锂离子电池电化学性能测试 [J], 汪树军;赵飞明
4.扣式锂离子电池的制备及性能测试综合实验设计 [J], 周学酬
5.纽扣电池的制作、组装与测试分析 [J], 李志彬
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实验⼋锂离⼦电池制备及性能测试实验指导书实验⼀：锂离⼦电池制备及性能测试实验学时：6实验类型：综合实验要求：必修⼀、实验⽬的(1）了解锂离⼦⼆次电池的⼯作原理；(2）了解电解质溶液的导电机理和锂离⼦电池电极材料的合成⽅法；(3）掌握扣式锂离⼦电池电极的制备⼯艺及电池的装配过程；(4）掌握锂离⼦电池电性能测试⽅法。

⼆、实验内容扣式锂离⼦电池电极的制备⼯艺及电池的装配过程和扣式锂离⼦电池电化学性能测试。

三、实验原理、⽅法和⼿段液态锂离⼦⼆次电池通常采⽤层状复合氧化物为正极，⼈造⽯墨或者天然⽯墨为负极，充放电过程中通过锂离⼦的移动实现。

以商品化的液态电解质锂离⼦电池为例，如下图1- 1，正极材料和负极材料分别为LiFePO4和⽯墨，以LiPF6- EC-DEC为电解液，其电池⼯作原理如下：锂离⼦电池实质上是⼀种锂离⼦浓差电池，正负电极由两种不同的锂离⼦嵌⼊化合物组成。

正极材料是⼀种嵌锂式化合物，在外界电场作⽤下化合物中的Li 从晶体中脱出和嵌⼊。

当电池充电时，Li+离⼦从正极嵌锂化合物中脱出，经过电解质溶液嵌⼊负极化合物晶格中，正极活性物处于贫锂状态；电池放电时，Li+则从负极化合物中脱出，经过电解质溶液再嵌⼊正极化合物中，正极活性物为富锂状态。

为保持电荷平衡，充放电过程中应有相同数量的电⼦经外电路传递，与Li+⼀起在正、负极之间来回迁移，使正、负极发⽣相应的氧化还原反应，保持⼀定的电位。

⼯作电位与构成正、负极的可嵌锂化合物的化学性质、Li+离⼦浓度等有关。

在正常充放电过程中，负极材料的化学结构不变。

因此，从充放电反应的可逆性看，锂离⼦电池反应是⼀种理想的可逆反应。

锂离⼦电池在⼯作电位与构成电极的插⼊化合物的化学性质、Li+的浓度有关。

充电：LiFePO4 - xLi+ - xe- →xFePO4 + (1-x)LiFePO4放电：FePO4 + xLi+ + xe- →xLiFePO4 + (1-x)FePO4图1- 1. 锂离⼦电池⼯作原理，LiFePO4为正极，⽯墨为负极.研究表明，Li+的脱嵌过程是⼀个两相反应，存在着LiFePO4和FePO4两相的转化，充电时，铁离⼦从FeO6层⾯间迁移出来，经过电解液进⼊负极，发⽣Fe2+→Fe3+的氧化反应，为保持电荷平衡，电⼦从外电路到达负极。

Al2O3涂覆PE膜制备锂离子电池的高倍率性能雷京;朱丹;容亮斌;张国恒【摘要】采用三氧化二铝(Al2O3)单面涂覆聚乙烯隔膜(涂覆层厚度3 μm,聚乙烯层厚度9 μm),将涂覆层分别面对正极和负极,制作32700型6 Ah磷酸铁锂锂离子电池,并与使用9 μm和12 μm厚聚乙烯隔膜的对比.对电芯进行内阻、容量、倍率性能、循环性能和循环伏安测试.使用陶瓷隔膜的电芯与使用未涂覆隔膜的电芯相比,内阻均降低0. 2 mΩ,6. 00 C充电恒流比提升2%左右,以6. 00 C在2. 00~3.65 V循环566次的容量保持率提高8%,涂覆层面对负极的电芯与使用未涂覆隔膜的相比,6. 00 C放电温升可降低约3 ℃.使用陶瓷隔膜还可降低极化电压.【期刊名称】《电池》【年(卷),期】2018(048)005【总页数】3页(P341-343)【关键词】三氧化二铝(Al2O3);磷酸铁锂(LiFePO4);锂离子电池;电化学性能;隔膜【作者】雷京;朱丹;容亮斌;张国恒【作者单位】深圳市沃特玛电池有限公司,广东深圳 518118;深圳市沃特玛电池有限公司,广东深圳 518118;深圳市沃特玛电池有限公司,广东深圳 518118;深圳市沃特玛电池有限公司,广东深圳 518118【正文语种】中文【中图分类】TM912.9隔膜作为锂离子电池关键材料之一，既可防止电池正负极直接接触导致短路，又能允许离子在充放电时自由快速地通过[1]。

隔膜的性能会影响电池的内阻和界面结构，进而影响电池的容量、倍率充放电和循环性能等特性。

陶瓷涂覆隔膜由于三氧化二铝(Al2O3)表面存在亲水的羟基，可较好地提高隔膜和电极接触面的浸润性和保液能力，提高电池的循环性能。

饶睦敏等[2]在32650型5 Ah磷酸铁锂(LiFePO4)锂离子电池中使用Al2O3涂覆隔膜，提高了循环性能。

本文作者进一步研究单面涂覆Al2O3的陶瓷隔膜对32700型LiFePO4动力锂离子电池性能的影响。

动力锂离子电池的组装过程
动力锂离子电池的工艺及技术要求非常严格､复杂,其中的几个主要工序是制浆､涂布､装配､化成｡
（一）制浆
用专门的溶剂和粘贴剂分别与粉末状的正､负极活性物质混合,经高速搅拌均匀后,制成浆状的正､负极物质,正极浆料的黏度一般为5000～12000cP(1cP=10-3Pa·s),负极浆料一般为1500～5500cP｡组成浆料的原材料密度和颗粒粒度不同,而且又是固液混合,搅拌起来难度较大,一般采用行星式真空高速搅拌机来实现｡
（二）涂布
将制成的浆料均匀地涂覆在集流体的表面,烘干去除溶剂,分别制成正极极片和负极极片｡锂离子电池通常采用的涂布方式有挤出涂布､转移拷贝涂布和刮刀涂布，如下图所示：
（三）装配
按正极片､隔膜､负极片､隔膜自上而下的顺序放好,经卷绕制成电池极芯,再经注入电解液､封口等工艺过程,即完成电池的装配过程,制成成品电池｡下图是主要的几种封装工艺流程：
（四）化成
用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试,对每一只电池都进行检测,筛选出合格的成品电池待出厂｡下图所示为组装成的扣式模拟电池,并将封盖后的电池封蜡以防止大气的进入｡。