扣式电池极片制备和电池组装教程（教学篇）.pdf

2018/12/3 材料匠 扣式电池极片制备和电池组装教程 （教学篇 ） V 材料 匠 5天前 本文授权转载于微算云平台 ，深圳华算科技有限公司采用第一性原理计算和分子动力学方法 ，结合量子化学模拟软件 ，专注 为海 内外催化、纳米 、能源材料、高分子及 医药领域科研人员提供材料计算模拟整体技术咨询方案。 正文 实验室锂离子扣式样品电池 ，包括半电池 （half cell ，正极极片/金属锂片、负极极片/金属锂 片）、全电池 （正极极片/负极极片）以及对称电池 （正极极片/正极极片、负极极片/负极极片）。 扣式电池 由成套的扣式电池壳及 内部组件构成 ，不锈钢电池壳电化学稳定性好、密封性 良好、尺寸较 小、组装较为简单、价格便宜、适用温度为40 ～80℃ ，适合大量测试使用。 最近国内外企业开始研制高通量扣式电池 自动组装设备 ，用于电池关键材料的批量加速验证和研 发。一般的扣式电池壳型号有CR2032、CR2025、CR2016等 ，实验室中常采用CR2032 型电池壳 （即直径为20 mm ，厚度为3.2 mm）。扣式电池壳用后则报废 ，需增加金属 回收环节以免浪费和 污染环境。还有一种可重复使用的电池—— Swagelok电池 ，又称为模拟电池 ，也经常用于实验室 测试 ，其电池壳采用不锈钢外壳和聚 四氟乙烯 内胆 ，可重复使用。Swagelok型电池拆解便捷 ，适合 用于电池拆解分析。但模拟电池相对成本较高 ，且组装 出一致性较好的电池需要规范的训练和一定 经验。 一套CR2032 型电池壳包括 ：负极壳 ，弹片 ，两个垫片。组装一个扣式电池的基本步骤包括 ： 制浆、涂布、烘干、裁片、组装。下面进行详细解释。 极片的制备 实验室用极片制备过程可分为混料和涂覆两个步骤。其 中混料工艺主要包括手工研磨法和机械混 浆法 ，涂覆工艺则包括手工涂覆和机械涂覆。实验室进行混料时 ，依据供料的多少来确定采用手工 研磨法或机械混浆法 ，如活性材料 的质量在0.1 ～5.0 g时建议采用手工研磨法 ，活性材料 的质量超 过 5.0 g时 ，建议采用实验室用混料机进行混料。实验室 中每次混浆量有限 ，常采用手工涂覆 ，当浆 料足够时可采用小型涂覆机 。整个极片制作过程需要在干燥环境下进行 ，所用材料 、设备都需要保 持干燥。图1为手工混料、手工涂覆方法制备极片过程 ，包括材料准备 、活性材料和导电剂的称取和 /s?__biz=MzU4NDY3ODkzNA mid=2247485493idx=2sn=92aa548355e7cba1c310aee85ce50f1dchksm=fd976… 1/12 2018/12/3 材料匠 研磨、加入黏结剂、浆料研磨、取 出浆料手工涂布极片、极片烘烤等步骤。 （1）制浆 制浆过程需要用到活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂、转子、称量瓶等。 活性物质 ：实验室用正、负极材料 （活性物质 ）可以采购 ，也可以 自行制备 ，一般为粉末材料 ， 颗粒尺寸不宜过大 ，便于均匀涂布 ，同时避免 由于颗粒较大导致测试结果受到材料动力学性质 的限 制较大以及造成的极片不均匀性问题。实验室研究一般 最 大颗粒直径 （Dmax ）不超过 50 μm ，工 业应用一般 Dmax不超过30 μm。较大颗粒、团聚体或者纳米级别 ，需做研磨、过筛处理。 导电剂 ：常用 的导 电剂为碳基导 电剂 ，包括 乙炔黑 （A B）、导 电炭黑 、Super P、350G 等导 电材料。 粘结剂 ：常用粘结剂体系包括聚偏氟 乙烯 -油性体系 [即 poly (v iny lidene fluoride) ，PV DF 体 系 ] 以及 聚 四氟 乙烯 -水 性 体 系 [即 poly (fluortet raet hy lene) ，一 般 为乳 液 ，简 称 PT FE 体 系 ] ，