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        2025-12-01

        實驗室扣式電池制作流程

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        實驗室扣式電池制作流程

        在實驗室,扣式電池測試在評估材料克容量方面起著承上啟下的作用。扣式電池指半電池,即以金屬鋰片為“負極”,我們制備的正/負極片為“正極”。因此,無論是正極還是負極材料,組裝扣式電池的流程基本都是一樣的。


        扣式電池基本組成部分包括:正極殼、負極殼、(正/負)電極片、隔膜、鋼墊片、彈簧片和電解液。扣式電池制作工藝流程如下。

        一、勻漿(混料)
        按照文件規定要求預先準備所需正/負極主材、導電劑、箔材、粘結劑和隔膜等材料,然后按照工藝單進行混料,制備所需正/負極漿料。
        二、涂布
        首先裁切固定面積箔材,并將箔材平鋪到玻璃板上,使用酒精潤濕接觸面固定,并擦平。將制備的漿料倒在箔材上,使用特定尺寸(參考值200μm或其它要求)的刮刀從漿料上均勻劃過,使是均勻鋪開,涂覆完成后,箔材四角貼膠固定,轉移至烘箱內進行烘干處理,保證極片干燥。
        三、極片制備
        取烘烤結束的極片和對應箔材(銅箔或鋁箔),用沖片機沖出直徑為12mm或其它要求的圓片,并用電子天平分別稱取圓片和箔材重量,計算涂布面密度是否符合產品要求。面密度計算公式為:(圓片重量-箔材重量)/沖片面積。

        采用輥壓機按照文件要求將烘烤完成的極片輥壓至目標厚度,再使用沖片機沖出合適尺寸的極片,用電子天平進行稱量,并做好編號記錄。隨后將極片轉移至真空烘箱中進行烘干處理,烘干時抽真空,降到常溫后轉移至氬氣氣氛手套箱中存放。

        四、扣電組裝
        在氬氣手套箱內按照以下順序依次進行組裝:負極殼—鋰片—隔膜—電解液—電極片—鋼墊片—彈簧片—正極殼,組裝時先在下方墊上無塵紙,保證絕緣。具體組裝步驟如下:
        1. 負極殼開口朝上,平整的放于水平臺面上。
        2. 用鑷子夾取鋰片置入負極殼中,并用壓塊下壓保證鋰片與負極殼平面接觸,且平整的處于負極殼正中。
        3. 用鑷子夾取鋰離子隔膜,使其完全覆蓋金屬鋰片并居中。

        4. 用微量注射器將所需體積(參考值90μL或其它要求)電解液滴加到隔膜表面。

        5. 用鑷子夾取電極片放置于鋰離子電池隔膜正中間位置。
        6. 用鑷子依次夾取鋼墊片和彈簧片放置于電極片上,并確保鋼墊片、彈簧片與電極片三者對齊居中。
        7. 將電池以正極朝下置于扣電封殼機上,搖動把手至壓力約700±100kg(約800±100psi),保持約5s后停止,完成封殼。
        扣電封口機壓力值不同單位轉化說明如下:采用科晶組裝機(如下圖),液壓氣缸直徑一般為40mm,故缸徑面積計算公式為3.1416*2*2=12.566cm2。因此單位轉化關系式為:kg=kg/cm2*缸徑面積。另,1kg/cm2=14.5Psi。
        8. 將組裝完成的電池放入固定治具內,并做好標識記錄,防止混亂。
        9. 封口后手動用無塵紙擦拭電池外表面殘留的電解液,以防影響測試結果。
        五、電池測試

        將制作完成的扣式電池采用鋰電池電化學性能測試儀進行測試,室內溫度控制在25℃±3℃,靜置6h~10h后,進行充放電測試,從而評測正負極材料性能數據。

        扣電測試數據異常需重點關注:

        1. 極片制備完成后要盡快放入手套箱進行扣電組裝,以防極片二次吸水影響測試結果。

        2. 輥壓前后計算好壓實密度和對應的碾壓厚度。因為涂布的面密度不均和輥壓機設備波動,很難保證極片壓實密度全部滿足產品要求,而不同的壓實密度對測試測試有較大影響。

        3. 沖片時觀察沖后圓片邊緣是否存在掉料、鋸齒邊等異常情況,若比例較高,需更換沖頭。沖片完成后需人工挑選良品使用。

        4. 選擇合適的隔膜型號和電解液用量,因為材料、配方差異會影響測試結果。

        5. 扣電組裝全程,使用非金屬鑷子以防短路;需保證鋰片、隔膜和電極片的居中,包覆良好;電解液滴加前后保證內部不得殘存氣泡。

        6. 扣電組裝完成后,測試完成前,需配戴橡膠手套拿取,以防內部短路放電。

        7. 扣電測試,重點關注測試間溫度、濕度和測試制度是否滿足產品要求,確認扣電全程無漏液發生。


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