2025-12-01

实验室扣式电池制作流程

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实验室扣式电池制作流程

在实验室,扣式电池测试在评估材料克容量方面起着承上启下的作用。扣式电池指半电池,即以金属锂片为“负极”,我们制备的正/负极片为“正极”。因此,无论是正极还是负极材料,组装扣式电池的流程基本都是一样的。


扣式电池基本组成部分包括:正极壳、负极壳、(正/负)电极片、隔膜、钢垫片、弹簧片和电解液。扣式电池制作工艺流程如下。

一、匀浆(混料)
按照文件规定要求预先准备所需正/负极主材、导电剂、箔材、粘结剂和隔膜等材料,然后按照工艺单进行混料,制备所需正/负极浆料。
二、涂布
首先裁切固定面积箔材,并将箔材平铺到玻璃板上,使用酒精润湿接触面固定,并擦平。将制备的浆料倒在箔材上,使用特定尺寸(参考值200μm或其它要求)的刮刀从浆料上均匀划过,使是均匀铺开,涂覆完成后,箔材四角贴胶固定,转移至烘箱内进行烘干处理,保证极片干燥。
三、极片制备
取烘烤结束的极片和对应箔材(铜箔或铝箔),用冲片机冲出直径为12mm或其它要求的圆片,并用电子天平分别称取圆片和箔材重量,计算涂布面密度是否符合产品要求。面密度计算公式为:(圆片重量-箔材重量)/冲片面积。

采用辊压机按照文件要求将烘烤完成的极片辊压至目标厚度,再使用冲片机冲出合适尺寸的极片,用电子天平进行称量,并做好编号记录。随后将极片转移至真空烘箱中进行烘干处理,烘干时抽真空,降到常温后转移至氩气气氛手套箱中存放。

四、扣电组装
在氩气手套箱内按照以下顺序依次进行组装:负极壳—锂片—隔膜—电解液—电极片—钢垫片—弹簧片—正极壳,组装时先在下方垫上无尘纸,保证绝缘。具体组装步骤如下:
1. 负极壳开口朝上,平整的放于水平台面上。
2. 用镊子夹取锂片置入负极壳中,并用压块下压保证锂片与负极壳平面接触,且平整的处于负极壳正中。
3. 用镊子夹取锂离子隔膜,使其完全覆盖金属锂片并居中。

4. 用微量注射器将所需体积(参考值90μL或其它要求)电解液滴加到隔膜表面。

5. 用镊子夹取电极片放置于锂离子电池隔膜正中间位置。
6. 用镊子依次夹取钢垫片和弹簧片放置于电极片上,并确保钢垫片、弹簧片与电极片三者对齐居中。
7. 将电池以正极朝下置于扣电封壳机上,摇动把手至压力约700±100kg(约800±100psi),保持约5s后停止,完成封壳。
扣电封口机压力值不同单位转化说明如下:采用科晶组装机(如下图),液压气缸直径一般为40mm,故缸径面积计算公式为3.1416*2*2=12.566cm2。因此单位转化关系式为:kg=kg/cm2*缸径面积。另,1kg/cm2=14.5Psi。
8. 将组装完成的电池放入固定治具内,并做好标识记录,防止混乱。
9. 封口后手动用无尘纸擦拭电池外表面残留的电解液,以防影响测试结果。
五、电池测试

将制作完成的扣式电池采用锂电池电化学性能测试仪进行测试,室内温度控制在25℃±3℃,静置6h~10h后,进行充放电测试,从而评测正负极材料性能数据。

扣电测试数据异常需重点关注:

1. 极片制备完成后要尽快放入手套箱进行扣电组装,以防极片二次吸水影响测试结果。

2. 辊压前后计算好压实密度和对应的碾压厚度。因为涂布的面密度不均和辊压机设备波动,很难保证极片压实密度全部满足产品要求,而不同的压实密度对测试测试有较大影响。

3. 冲片时观察冲后圆片边缘是否存在掉料、锯齿边等异常情况,若比例较高,需更换冲头。冲片完成后需人工挑选良品使用。

4. 选择合适的隔膜型号和电解液用量,因为材料、配方差异会影响测试结果。

5. 扣电组装全程,使用非金属镊子以防短路;需保证锂片、隔膜和电极片的居中,包覆良好;电解液滴加前后保证内部不得残存气泡。

6. 扣电组装完成后,测试完成前,需配戴橡胶手套拿取,以防内部短路放电。

7. 扣电测试,重点关注测试间温度、湿度和测试制度是否满足产品要求,确认扣电全程无漏液发生。


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