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扣式锂电池的制备工艺研究

放大字体 缩小字体 发布日期:2016-06-15 08:13:15   来源:新能源汽车网  编辑:全球新能源汽车网  浏览次数:559


  锂离子电池具有开路电压高、比能量大、循环寿命长、安全性能好、自放电小等优点,经过10多年的发展,圆柱形和方形结构的锂离子电池已经得到了很大的进步。今年来,扣式电池因轻巧方便得到了广泛的应用,扣式锂离子电池(CLIB)质量轻、体积小,更能满足现代社会用电设备的小型化和轻量化的要求,因此CLIB被广泛应用已是大势所趋。

  目前CLIB已商品化,主要用作小型电子产品电源,如:电脑主板、MP3手表、计算器、礼品、钟表、玩具、蓝牙耳机、PDA、电子匙、IC卡、手摇充电手电筒等产品中,寿命可达5~10年,受到了锂电池生产商的青睐。另外,CLIB较圆柱形和方形锂离子电池成本低,封口容易,设备要求简单,因此,近年来很多电池公司、大专院校和科研院所的研发部门对开发CLIB越来越重视。本文采用正交实验法(OE)优化了C/LiCoO2LIR2016型扣式电池的制备工艺,通过电化学阻抗(EIS)和充放电等测试手段研究了该电池的电化学性能,为人们深入研究和开发这类电池提供一定的依据和借鉴。

  1  实验

  1.1 LIR2016电池制备工艺

  LIR2016电池工艺研究主要包括配膏、制极片、电池装配和封口。

  (1)配膏工艺

  按照正交表1称量活性物质(正极活性物质Li-CoO2,负极活性物质为C)、导电剂SP和粘结剂PVDF进行配膏,其基本过程是:首先将PVDF加入NMP中,在50℃下恒温50min使PVDF完全溶解;然后将SP与活性物质在磁力搅拌器下干混10min,使其混合均匀并在干燥箱中干燥;最后将干混材料SP与活性物质加入已均匀溶解PVDF的NMP中搅拌20min涂膏。

  (2)极片制作工艺

  极片的制作工艺对电池的性能有很大的影响,其基本过程为:

  ①涂片,用玻璃棒把正/负极浆料分别均匀平整地涂在铝箔/铜箔上;

  ②干燥,把极片放在一定温度的烘箱中干燥,除去大量的溶剂NMP;

  ③预压片,极片在油压机上以5MPa的压力进行压片,并且在达到预定的压力后停顿10s;

  ④打片,用模具把极片冲成Φ=18mm的正负极片;

  ⑤二次压片,极片放在油压机上进行压片,达到预定的压力后静止30s;

  ⑥二次干燥,在一定温度下干燥极片,主要是除去压片、冲片和二次压片时在空气中操作所吸收的水分。

  (3)电池装配工艺

  电池装配在充满Ar气的手套箱中进行,隔膜采用Cellgard2000,电解液为1mol/LLiPF6/EC-DMC(体积比1∶1),具体装配流程如图1所示。

 扣式电池装配工艺流程图

图1 扣式电池装配工艺流程图

  1.2 电化学性能测试

  采用CHI660B型电化学工作站进行EIS(频率为10mHz~100kHz)的测试;用新威BTS5V/10mA型进行恒电流充放电性能测试(充放电电压区间为2.75-4.2V)。

  1.3 正交实验设计

  根据实验经验,分别选取4因素为:A-SP含量/%;B-PVDF含量/%;C-搅拌方式(I:磁力搅拌;Ⅱ:研磨搅拌+磁力搅拌;III:研磨搅拌+强力搅拌);D-干燥温度(I:90℃下干燥8h;Ⅱ:120℃下干燥3h;III:120℃下真空干燥3h),每个因数选择了3个水平,其设计如表1所示。

表1 正负极L9(34)正交实验因子、水平表

正负极L9(34)正交实验因子、水平表

 
关键词: 锂电池 工艺


 
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