2023-05-31
一、造浆
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恒温电加热真空搅拌器
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幼型双轴行星真空搅拌机
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5升真空行星搅拌机
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200升真空行星搅拌机
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提供各式容量的搅拌机,用于锂离子电池尝试以及出产
造浆过程必要用到活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂、转子、称量瓶等。
活性物质:尝试室用正、负极资料(活性物质)能够采购,也能够自行造备,通常为粉末资料,颗粒尺寸不宜过大,便于均匀涂布,同时预防由于颗粒较大导致测试了局受到资料动力学性质的限度较大以及造成的极片不均匀性问题。尝试室钻研通常 最 大颗粒直径(Dmax)不超过50 μm,工业利用通常Dmax不超过30 μm。较大颗粒、团圆体或者纳米级别,需做研磨、过筛处置。
导电剂:常用的导电剂为碳基导电剂,蕴含乙炔黑(AB)、导电炭黑、Super P、350G 等导电资料。
粘结剂:常用粘结剂系统蕴含聚偏氟乙烯-油性系统 [即 poly(vinylidene fluoride),PVDF 系统]以及聚四氟乙烯-水性系统[即 poly(fluortetraethylene),通常为乳液,简称 PTFE 系统],SBR(丁苯橡胶)乳液等。
常用质量配比为 活性物质:导电剂:粘结剂=8:1:1(或8:1.5:0.5,能够凭据资料适当调整,但通常来说,正极资料不低于75,导电剂和粘结剂不低于5)
溶剂:常选取 NMP(N-甲基吡咯烷酮)。
NMP和PVDF溶液的配造:配造NMP和PVDF的溶液,能够配造0.02 g/mL、0.025 g/mL和0.03 g/mL的三种,选择相宜自己资料的浓度使用。配造步骤很单一,只必要将两种物质在广口瓶中混合就行,通过磁力搅拌,溶液中没有白色物质就行。
必要把稳的是:配造实现后,广口瓶要通过封口胶密封,由于NMP容易吸水或者变质。其中要把稳的是需先将粘结剂(如 PVDF)参与溶剂 NMP中,在 50℃以下搅拌至PVDF齐全溶化。
二、极片涂布
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挤压涂膜器
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尝试室涂布机
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尝试室挤压涂布机
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可定造涂布机
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集流体的选择锂离子电池极片的正、负极集流体别离为铝箔和铜箔,若是选用单面光滑的箔材,建议在粗糙的一面上涂布,以增长集流体与资料之间的结合力。箔材的厚度没有特殊要求,但对箔材的面密度均匀性有很高要求。若是是硅基负极资料,能够选用涂碳铜箔以提高黏附性,降低接触电阻,增长测试了局的巢轮性,提高循环机能。
通常使用刮刀和流延涂覆机,进行涂布,正极资料涂布在铝箔上,负极涂布在铜箔上。没有涂覆机的同学能够使用玻璃板和刮刀进行涂布。涂布过程比力单一,但是必要把稳以下几点:
(1)铝箔必要平坦,要尽可能的削减褶皱;
(2)涂布前要用酒精和脱脂棉仔细清洁铝箔和涂覆机平台;
(3)脱脂棉清洁后要用卫生纸幼心清洁一次,一往来掉可能存在的棉絮二来不要划伤铝箔。
此表,出格必要把稳的是,通常极片的面庞量设为2~4 mA·h/cm2,最低不建议低于 1 mA·h/cm2,这样的活性物质负载量与工业利用的更为靠近,便于正确对标评价资料的倍率和低温个性。个别情况下,能够超过这一负载量,例如针对厚电极的钻研。低于这一面庞量造作的极片,一方面,称量误差较大;此表,由于极片薄,动力学机能较好,体积变动较幼,电解液相对远远过量,这样有利于测到资料的最高容量, 但半电池测到的倍率、循环性有可能会显著高于现实全电池工作前提下的机能,此时的动力学及循环性数据了局并不能和大容量现实电池有较好的对应关系。当然,即便和现实系统的要求有差距,但若是所有资料依照统一极片的造作前提来对比,对于比力资料的机能差距也有肯定意思。但分歧极片造作前提下的动力学、循环机能数据对比,往往靠得住性低,而尝试室手工造作的薄极片的一致性往往很难保障。
三、极片干燥
极片的干燥通常必要思考 3点,烘烤温度、烘烤功夫、烘烤环境,对于NMP的烘烤温度必要 100℃以上,在可能烘干的前提下,尽量降低烘烤温度,增长烘烤功夫。对于一些容易氧化或者在高温空气中不不变的资料,必要在惰性空气烘箱中烘烤;鼓芄煌ü苯诱闪考趾坷慈范ǜ稍锴疤。
极片干燥的主张在于去除浆猜中大量的溶剂NMP以及其中的水分,所以要经过鼓风干燥和真空干燥两个步骤。每个步骤的具体温度和功夫,分歧工作中有分歧的报路,但必要把稳:
(1)干燥NMP的温度不必要太高,但由于溶剂太多,必要较多的热量,所以干燥功夫较长。
(2)由于水的沸点是100℃,所以鼓风干燥的温度必要较高,但由于水分含量较少,干燥功夫能够缩短,在鼓风干燥时,能够设置两个温度段,每个温度功夫分歧,最高温度能够设置为100℃。另表负极的干燥温杜爪低于正极,有时辰出现铜箔氧化的景象。(把稳:干燥温度过高和功夫过长,会出现严沉的掉粉行为,关于鼓风干燥的温度,正极不应超过120℃,负极不超过90℃。)
(3)鼓风干燥后,要经过真空干燥,温度通常设定为120℃,功夫10幼时左右。但不成以不经过鼓风干燥直接进行真空干燥,这样操作会导致NMP充斥于真空干燥箱内,而使干燥成效不好。不经过真空干燥也是能够的,但是有前提的最好不要省略这个步骤。
四、极片辊压
涂布后,干燥出的复合伙料涂层比力疏松。若直接使用,被电解液浸润后容易脱落败坏?裳∪《怨趸蛘哐蛊冉醒蛊χ,对辊机通常可将正极片涂层压造到15~60 μm。压片机能够选取约莫80~120 kg/cm2压强进行压造。压片后的电极,不变性、牢固性以及电化学机能都获得了改善,测试阐发要好于不压片的样本。
压片重要主张有两个:一是为相识除毛刺,使表表光滑、平坦,预防装电池时毛刺刺破隔阂引起短路;二是加强极片的强度,减幼欧姆阻抗。压力过大会引起极片的卷曲,不利于电池装配,压力过幼釉祓不到压片的作用。
极片的辊压过程中必要将极片压实,压实密度尽量靠近工业中极片的压实密度。为了丈量资料的动力学极限,能够按钻研主张调控压实密度。
五、裁片(冲片)
将造备好的极片,用称量纸高低夹好,放到冲压机上冲出幼极片,幼极片直径可凭据冲压机的冲口模具尺寸进行调整,尝试室常选取直径为 14 mm(对应 CR2032 扣式电池)冲口模具。对冲好的幼极片进行曲直选择,尽量遴选描摹规定、表 面及边缘平坦的极片,若极片边缘有毛刺或起料,可选取幼毛刷进行轻微处置。冲压造备的幼极片数 量凭据测试要求和涂单方面积进行调整,通常用于充放电测试的极片数量不低于 5 片(建议遴选8片以上齐全测试极片)。
六、扣式电池组装(|负极壳|弹片|垫片丨锂片丨电解液|隔阂|电解液|正极片|垫片丨正极壳|)
将筹备好的极片转移到惰性空气手套箱内,筹备扣式电池组装部件:负极壳、金属锂片、隔阂、垫片、弹簧片(泡沫镍)、正极壳、电解液,此表还必要压片模具、移液器和绝缘镊子。
| 步骤描述 | 步骤注明 | |
| 1 | 正极壳开口面向上,平放于玻璃板上 | 无需注明 |
| 2 | 用镊子将垫片和正极片顺次置入正极壳,正极片位于正中 | 用镊子将垫片置入正极壳,有毛刺的一面朝下,而后幼心夹取正极片,将涂布层向上,放于正极壳的正中央。这一步骤应该反复操练,确保镊子夹取的力度相宜,不会危险正极片,严防弯折或者扭曲正极片,维吃旖整的放在正极壳中 |
| 3 | 选取胶头滴管或注射器汲取电解液,浸润正极片表表 | 用极细的玻璃滴管酌量汲取电解液,此过程以齐全均匀的润湿电极片表表为指标。把稳在润湿的过程中,滴管/针头和电极片肯定不能碰触 |
| 4 | 夹取隔阂,覆盖正极片 | 用镊子夹取隔阂,由于裁剪的隔阂和电池壳内部直径一致,刚好能够装进电池正极壳中。这一步尤其要幼心,不要使隔阂提前接触到电解液,应该将隔阂先对准电池壳边缘,缓缓退出镊子,均匀覆盖下 |
| 5 | 再次使用胶头滴管/注射器汲取电解液,润湿隔阂表表。 | 由于隔阂是惰性且干净的物质,这时能够使用滴管前端轻轻碰触隔阂,使之越发平坦,均匀,边缘与电池壳接触更为缜密。尽量预防隔阂的褶皱 |
| 6 | 夹取锂片搁置于隔阂正中 | 锂片半径为15.8 mm,该当刚好放于电池壳中央,这是最难的一步,必须一次成功。由于锂片和电解液、隔阂会产生粘附,若是放禁绝,调整极度难题。也就意味着这次仿照电池组装的失败(其实也不愿定,多滴加一点电解液,就能够进行微调) |
| 7 | 夹取垫片置于锂片上,严格对齐 | 这一步的垫片若是略微放偏,能够进行幼心的调整 |
| 8 | 夹取弹片置于垫片上,严格对齐 | 所有步骤都尽量用镊子操作。如失慎放偏,这一步也能够进行微调。此前的步骤中,若是部件的搁置地位出现误差,都能够用双手各拿一把镊子,共同进行轻微的调整,镊子不方便使用时,可使用药匙 |
| 9 | 镊子夹取负极壳覆盖 | 无需注明 |
用绝缘镊子将扣式电池负极侧朝上置于扣式电池封口机模具上,可用纸巾垫于电池上方以吸收溢出的电解液,调整压力(通常为 800 Pa)压造5 s实现组装造备扣式电池,用绝缘镊子取出,观察造备表观是否齐全并用纸巾擦拭干净。