发布时间 : 星期二 文章2018-11-13 终于找到了!史上最详细扣式电池极片制备和电池组装教程更新完毕开始阅读6b3bf78553ea551810a6f524ccbff121dd36c5e0
不宜作为负极的集流体。如果使用铝箔作为负极的集流体，铝会和锂形成合金，然后粉化，严重影响电池的寿命和性能。
最后，铜在高电位下容易氧化，不宜作为正极的集流体，铜表面的氧化层属于半导体，电子导通，氧化层太厚时，阻抗会增加。同时锂不会与同在地点为下形成嵌锂合金。
极片干燥条件、辊压工艺、极片压切与称量、真空烘烤 a． 极片的干燥
极片的干燥一般需要考虑 3点，烘烤温度、烘烤时间、烘烤环境，对于NMP的烘烤温度需要 100℃以上，在能够烘干的前提下，尽量降低烘烤温度，增加烘烤时间。对于一些容易氧化或者在高温空气中不稳定的材料，需要在惰性气氛烘箱中烘烤。还可以通过直接测量极片水分含量来确定干燥条件。
极片干燥的目的在于去除浆料中大量的溶剂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时间，不同工作中有不同的报道，但需要注意：
（1）干燥NMP的温度不需要太高，但由于溶剂太多，需要较多的热量，所以干燥时间较长；
（2）由于水的沸点是100℃，所以鼓风干燥的温度需要较高，但由于水分含量较少，干燥时间可以缩短，在鼓风干燥时，可以设置两个温度段，每个温度时间不同，最高温度可以设置为100℃。另外负极的干燥温度应低于正极，有时候出现铜箔氧化的现象；
注意：干燥温度过高和时间过长，会出现严重的掉粉行为，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，温度一般设定为120℃，时间10小时左右。但不可以不经过鼓风干燥直接进行真空干燥，这样操作会导致NMP充满于真空干燥箱内，而使干燥效果不好。不经过真空干燥也是可以的，但是有条件的最好不要省略这个步骤。
b．压片、裁片
涂布后，干燥出的复合材料涂层比较疏松。若直接使用，被电解液浸润后容易脱落损坏。可采用对辊机或者压片机等进行压片处理，对辊机一般可将正极片涂层压制到15~60 μm。压片机可以采用大约80~120 kg/cm2压强进行压制。压片后的电极，稳定性、牢固性以及电化学性能都获得了改善，测试表现要好于不压片的样本。
压片主要目的有两个：一是为了消除毛刺，使表面光滑、平整，防止装电池时毛刺刺破隔膜引起短路；二是增强极片的强度，减小欧姆阻抗。压力过大会引起极片的卷曲，不利于电池装配，压力过小又起不到压片的作用。
极片的辊压过程中需要将极片压实，压实密度尽量接近工业中极片的压实密度。为了测量材料的动力学极限，可以按研究目的调控压实密度。
将制备好的极片，用称量纸上下夹好，放到冲压机上冲出小极片（图 2），小极片直径可根据冲压机的冲口模具尺寸进行调整，实验室常采用直径为 14 mm（对应 CR2032 扣式电池）冲口模具。对冲好的小极片进行优劣选择，尽量挑选形貌规则、表 面及边缘平整的极片，若极片边缘有毛刺或起料，可采用小毛刷进行轻微处理。冲压制备的小极片数 量根据测试要求和涂片面积进行调整，一般用于充放电测试的极片数量不低于 5 片（建议挑选8片以上完整测试极片）。
图2 手工冲压极片流程
将挑选合格后的小极片移到精度较高的天平（精度不低于 0.01 mg）进行称量，称好的极片放到 待装电池的袋子里，并记录对应数据（图 4）。除了 极片的质量称量之外，在采用厚度仪对极片的厚度 进行测量时，多
个极片的测量数值误差在 3%以内 则认为该极片厚度均一性良好，并记录厚度平均值。
图3 冲压后的极片称量及标记
将称好的极片放入真空干燥箱，抽真空至0.1 MPa，设定干燥温度和时间，可以采用120℃烘烤6 h，这一步骤的目的是进一步去除极片中的水分。启动运行升温后建议标注实验信息（图5），防止其它人误操作。
图4 极片干燥烘烤流程
c．双面极片处理方法
在实验室测试分析中，还包括对一些工业生产线上制备极片以及从电芯拆解取出极片的电化学性能进行分析评估。上述极片多为双面涂覆极片，因此在组装扣式电池测试之前需将双面极片处理成单面极片（暴露出集流体）。常用的处理方法包括刮刀法、擦拭法以及背面贴胶法。
刮刀法主要采用手术刀对目标极片一侧进行刮划，可直接在手套箱内操作，但该方法较易损伤集流体，且耗时较长，不建议采用。
擦拭法需要采用水作溶剂对负极片一侧进行擦拭，正极片则可采用NMP（N-甲基吡咯烷酮）作溶剂擦拭。擦拭至背面无明显活性材料（目视观测即可）后，用冲压机进行冲片处理，制备成标准尺寸的单面极片。该方法操作简单，但易出现溶剂渗透或气氛渗透，对极片另一侧表面产生影响。另外，该方法难以制备极片边缘处样品，多用于制备极片 中心区域样品。
背面贴胶法是中国科学院物理研究所（以下简称物理所）失效分析团队近期发展的一种双面极片处理方法，即采用边缘折叠和背面贴导电胶，将目标极片的背面包裹于集流体和导电胶内部，形成单面极片。该方法操作简便，可以方便地在双面极片上任意部位取样制作单面极片，整个过程可以在手套箱内完成。
单面处理后的目标极片样品需要进行清洗，目的是去除极片表面的锂盐和残余电解液。常采用的方法是将单面极片浸泡于DMC等溶剂中6～8 h，或用钝头镊子夹起目标极片样品，并利用移液器或滴管吸取 DMC，对目标极片含活性物质一侧进行正面冲洗数次，或者两种方法结合使用。清洗后，将极片置于真空舱内，真空干燥去除溶剂。清洗及真空 干燥均在手套箱内进行。干燥后的极片可置于平整 的模具中以保持极片平整，方便后期扣式电池组装。
扣式电池组装方法
将准备好的极片转移到惰性气氛手套箱内，准备扣式电池组装部件：负极壳、金属锂片、隔膜、垫片、弹簧片（泡沫镍）、正极壳、电解液，此外还需要压片模具、移液器和绝缘镊子。