锂离子模拟电池组装手册
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这类电池外壳型号开头的两个英文字母代表电池的适用体系。CR 和 BR 开 头的型号中，若开头英文字母为 C，代表电池是以锂金属为负极、二氧化锰为正 极的体系；若开头英文字母如为 B，代表电池是 Poly-carbonmonofluoride Lithium Coi合物锂电池”。第二个字母都是 R， 代表该类电池的外形为圆形（相应的，此处字母如果为 F，代表电池为方形）。 两者都可用于锂离子模拟电池组装，实验室一般采用性能更为稳定的 CR 系列的 扣式电池壳。
图 1.1.CR2032 扣式电池的正负极图示，左为正极，右为负极
[键入文字]
北京工业大学材料物理与化学系一般使用 CR2032 型，如图 1.1。该类电池 壳稳定性、密封性良好，适用温度为-20 到 70℃之间。工业上使用其作为商业化 扣式锂电池的外壳。具有价格便宜、组装简易、性能稳定的特点。在锂离子电池 材料的电化学性能表征中，经常以此为外壳组装模拟电池。研究锂离子电池的科 技人员，必须熟练掌握使用此类电池壳组装模拟电池的技术。
1.1.模拟电池的主要组件.................................................... 4 1.2.部件的简单介绍........................................................ 4
1.2.1.扣式电池壳..............................................................................................................4 1.2.2.正极片......................................................................................................................5 1.2.3.隔膜..........................................................................................................................6 1.2.4.负极片......................................................................................................................6 1.2.5.集电器......................................................................................................................7 1.2.6.支撑片......................................................................................................................7 1.2.7.电解液......................................................................................................................8 1.3.部件介绍的总结........................................................ 8 第 2 章 模拟电池部件的制备 .................................................. 9 2.1.制备正极片............................................................ 9 2.1.1.油性体系中制备正极片..........................................................................................9 2.1.2.水性体系中制备正极片........................................................................................10 2.2.裁剪电极片........................................................... 10 2.3.正极材料含量的计算................................................... 11 2.4.裁剪隔膜............................................................. 11 第 3 章 模拟电池的组装 ..................................................... 12 3.1.手套箱内组装电池..................................................... 12 3.2.手套箱内压制电池..................................................... 13 第 4 章 模拟电池的测试 ..................................................... 14 4.1.电池测试系统......................................................... 14 4.2.电池测试的单位与参数................................................. 14 4.2.1.容量性能的单位与参数........................................................................................14 4.2.2.循环性能的单位与参数........................................................................................15 4.2.3.倍率性能的单位与参数........................................................................................15 4.3.测试电池参数的设置................................................... 15
英文字母后面为四个阿拉伯数字，如 2032、2016 等。这四个数可分为前后 两部分来解释。前两个数字指的是电池直径的毫米数；后两个数字除以 10，得 到电池厚度的毫米数。以图 1.1 中的 CR2032 为例，20 指电池直径为 20mm，32 指电池厚度为 3.2mm。
1.2.2.正极片
正极片是在铝箔上涂布正极复合材料，切割成圆形使用。见图 1.2。正极复 合材料涂层的组分如表 1.2 所示。
乙烯-水性体系：即 poly(fluortetraethylene)，简称 PTFE 体系；
图 1.2.正极片（左）与铝箔（右）的圆形切片图
表 1.2.正极复合材料的组分
正极材料
钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等锂离子电池正极材料
炭导电剂
乙炔黑(AB)、科琴导电炭黑、Super P、350G 等导电材料
锂电池中稳定性良好的有机氟化物。如：聚偏氟乙烯-油性体
电极黏合剂 系：即 poly(vinylidene fluoride)，简称 PVDF 体系；聚四氟
1997 年，美国德克萨斯大学的 Goodenough 教授率先报道磷酸铁锂材料，该 材料既有无毒、环保、安全性能优异、比容量高的优点；也有电导率低、锂离子 传导率低的缺点。
经过科研工作者们的不懈努力，合成纳米颗粒、表面碳包覆、正极掺碳等技 术的应用，最终成功制出了高性能的锂离子电池，并且已经成功用于电动工具。
《锂电资讯》增刊
锂离子模拟电池
组装测试手册
编者 王琦
北京工业大学材料学院
《锂电资讯》——引领动力电池未来 Lithium-ion Battery Information——Leading Power Future
目录
2010 年 总第 31 期 增刊
知识背景与内容简介 ......................................................... 3 第 1 章 模拟电池部件的介绍 .................................................. 4
2
《锂电资讯》——引领动力电池未来 Lithium-ion Battery Information——Leading Power Future
知识背景与内容简介
2010 年 总第 31 期 增刊
随着石油资源的日益匮乏，能源危机日益临近。各国都在寻找降能耗、减排 放的新途径。由于电动车可以极大的降低石油消耗，受到各国政府的普遍重视。 电动汽车替代传统汽车，已经是不可逆转的潮流。研制性能优越的电动车的动力 电池，是当下发展电动车的关键。
部件名称
部件简介
扣式电池壳
CR2032、CR2016 等型号的工业电池壳
正极片
粉末状磷酸铁锂、钴酸锂等材料的涂片或压片
隔膜
多孔的丙烯膜、聚乙烯等薄膜
集电器
与电池壳配套的圆形铝片、铜片等
支撑片
保持电池各部件良好接触的弹簧片、泡沫镍等
负极片
锂片、石墨粉等负极材料的薄片
电解液
六氟磷锂的有机物溶液、其他聚合物体系等
本手册完全免费，希望可为祖国的电动车大业略尽绵薄之力。 由于编者水平所限，本手册难免存在不足之处。欢迎同行人士批评指正。联 系方式如下： 手机 15210644785 QQ 342695326 电邮 wgqfii@
3
第 1 章 模拟电池部件的介绍
1.1.模拟电池的主要组件
表 1.1.模拟电池主要部件的名称及简介
锂离子电池是指用两种能够可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极 的二次电池。该类电池通过锂离子在正负极之间来回运动来完成充放电，在此过 程中，正负极材料结构随充放电深度变化极小，可逆性良好。传统的锂离子电池 一般采用钴酸锂作为正极材料，石墨作为负极材料，六氟磷锂的有机溶液作为电 解液，多孔薄膜作为隔膜。该类电池常用于消费类电子器件，如手机，笔记本电 脑，音乐播放器等，使用该类材料的电池大电流放电能力较弱。无法作为动力电 池的解决方案。
锂离子电池在电池的一致性、循环性能、功率性能、储能性能都优于传统电 池，但仍未达到电动车的要求。现阶段的锂离子电池价格高昂，仍需降低价格。 因此，作为现阶段性能最为优越的电池，继续研究改进的空间仍然很大。需要大 批的锂电研究人员继续努力！
手册简要介绍了锂离子模拟电池的总体结构和零部件的功能，介绍了两种模 拟电池正极片的制作方法。并且系统介绍了锂离子模拟电池的组装方法和测试方 法。
1.2.部件的简单介绍
锂离子模拟电池的组件一般都采用工业化的成熟产品，如工业的扣式电池 壳；以及对现有工业材料进行简单加工后使用，如将 Celgard2400 型号的多孔聚 丙烯平板膜加工成直径合适的圆片，便可作为锂离子模拟电池的隔膜。
下面简单介绍下各组件的特点和功能。
1.2.1.扣式电池壳
锂离子模拟电池组装中，采用的电池壳为工业电池壳。常用工业扣式电池壳 的型号有 CR2032、CR2025、CR2016 等很多种。其他型号也有很多种，如 BR3032。 这类型号的电池壳在手册所述的锂离子模拟电池中并不常用，此处不作列举。
图 1.1.CR2032 扣式电池的正负极图示，左为正极，右为负极
[键入文字]
北京工业大学材料物理与化学系一般使用 CR2032 型，如图 1.1。该类电池 壳稳定性、密封性良好，适用温度为-20 到 70℃之间。工业上使用其作为商业化 扣式锂电池的外壳。具有价格便宜、组装简易、性能稳定的特点。在锂离子电池 材料的电化学性能表征中，经常以此为外壳组装模拟电池。研究锂离子电池的科 技人员，必须熟练掌握使用此类电池壳组装模拟电池的技术。
1.1.模拟电池的主要组件.................................................... 4 1.2.部件的简单介绍........................................................ 4
1.2.1.扣式电池壳..............................................................................................................4 1.2.2.正极片......................................................................................................................5 1.2.3.隔膜..........................................................................................................................6 1.2.4.负极片......................................................................................................................6 1.2.5.集电器......................................................................................................................7 1.2.6.支撑片......................................................................................................................7 1.2.7.电解液......................................................................................................................8 1.3.部件介绍的总结........................................................ 8 第 2 章 模拟电池部件的制备 .................................................. 9 2.1.制备正极片............................................................ 9 2.1.1.油性体系中制备正极片..........................................................................................9 2.1.2.水性体系中制备正极片........................................................................................10 2.2.裁剪电极片........................................................... 10 2.3.正极材料含量的计算................................................... 11 2.4.裁剪隔膜............................................................. 11 第 3 章 模拟电池的组装 ..................................................... 12 3.1.手套箱内组装电池..................................................... 12 3.2.手套箱内压制电池..................................................... 13 第 4 章 模拟电池的测试 ..................................................... 14 4.1.电池测试系统......................................................... 14 4.2.电池测试的单位与参数................................................. 14 4.2.1.容量性能的单位与参数........................................................................................14 4.2.2.循环性能的单位与参数........................................................................................15 4.2.3.倍率性能的单位与参数........................................................................................15 4.3.测试电池参数的设置................................................... 15
英文字母后面为四个阿拉伯数字，如 2032、2016 等。这四个数可分为前后 两部分来解释。前两个数字指的是电池直径的毫米数；后两个数字除以 10，得 到电池厚度的毫米数。以图 1.1 中的 CR2032 为例，20 指电池直径为 20mm，32 指电池厚度为 3.2mm。
1.2.2.正极片
正极片是在铝箔上涂布正极复合材料，切割成圆形使用。见图 1.2。正极复 合材料涂层的组分如表 1.2 所示。
乙烯-水性体系：即 poly(fluortetraethylene)，简称 PTFE 体系；
图 1.2.正极片（左）与铝箔（右）的圆形切片图
表 1.2.正极复合材料的组分
正极材料
钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等锂离子电池正极材料
炭导电剂
乙炔黑(AB)、科琴导电炭黑、Super P、350G 等导电材料
锂电池中稳定性良好的有机氟化物。如：聚偏氟乙烯-油性体
电极黏合剂 系：即 poly(vinylidene fluoride)，简称 PVDF 体系；聚四氟
1997 年，美国德克萨斯大学的 Goodenough 教授率先报道磷酸铁锂材料，该 材料既有无毒、环保、安全性能优异、比容量高的优点；也有电导率低、锂离子 传导率低的缺点。
经过科研工作者们的不懈努力，合成纳米颗粒、表面碳包覆、正极掺碳等技 术的应用，最终成功制出了高性能的锂离子电池，并且已经成功用于电动工具。
《锂电资讯》增刊
锂离子模拟电池
组装测试手册
编者 王琦
北京工业大学材料学院
《锂电资讯》——引领动力电池未来 Lithium-ion Battery Information——Leading Power Future
目录
2010 年 总第 31 期 增刊
知识背景与内容简介 ......................................................... 3 第 1 章 模拟电池部件的介绍 .................................................. 4
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《锂电资讯》——引领动力电池未来 Lithium-ion Battery Information——Leading Power Future
知识背景与内容简介
2010 年 总第 31 期 增刊
随着石油资源的日益匮乏，能源危机日益临近。各国都在寻找降能耗、减排 放的新途径。由于电动车可以极大的降低石油消耗，受到各国政府的普遍重视。 电动汽车替代传统汽车，已经是不可逆转的潮流。研制性能优越的电动车的动力 电池，是当下发展电动车的关键。
部件名称
部件简介
扣式电池壳
CR2032、CR2016 等型号的工业电池壳
正极片
粉末状磷酸铁锂、钴酸锂等材料的涂片或压片
隔膜
多孔的丙烯膜、聚乙烯等薄膜
集电器
与电池壳配套的圆形铝片、铜片等
支撑片
保持电池各部件良好接触的弹簧片、泡沫镍等
负极片
锂片、石墨粉等负极材料的薄片
电解液
六氟磷锂的有机物溶液、其他聚合物体系等
本手册完全免费，希望可为祖国的电动车大业略尽绵薄之力。 由于编者水平所限，本手册难免存在不足之处。欢迎同行人士批评指正。联 系方式如下： 手机 15210644785 QQ 342695326 电邮 wgqfii@
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第 1 章 模拟电池部件的介绍
1.1.模拟电池的主要组件
表 1.1.模拟电池主要部件的名称及简介
锂离子电池是指用两种能够可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极 的二次电池。该类电池通过锂离子在正负极之间来回运动来完成充放电，在此过 程中，正负极材料结构随充放电深度变化极小，可逆性良好。传统的锂离子电池 一般采用钴酸锂作为正极材料，石墨作为负极材料，六氟磷锂的有机溶液作为电 解液，多孔薄膜作为隔膜。该类电池常用于消费类电子器件，如手机，笔记本电 脑，音乐播放器等，使用该类材料的电池大电流放电能力较弱。无法作为动力电 池的解决方案。
锂离子电池在电池的一致性、循环性能、功率性能、储能性能都优于传统电 池，但仍未达到电动车的要求。现阶段的锂离子电池价格高昂，仍需降低价格。 因此，作为现阶段性能最为优越的电池，继续研究改进的空间仍然很大。需要大 批的锂电研究人员继续努力！
手册简要介绍了锂离子模拟电池的总体结构和零部件的功能，介绍了两种模 拟电池正极片的制作方法。并且系统介绍了锂离子模拟电池的组装方法和测试方 法。
1.2.部件的简单介绍
锂离子模拟电池的组件一般都采用工业化的成熟产品，如工业的扣式电池 壳；以及对现有工业材料进行简单加工后使用，如将 Celgard2400 型号的多孔聚 丙烯平板膜加工成直径合适的圆片，便可作为锂离子模拟电池的隔膜。
下面简单介绍下各组件的特点和功能。
1.2.1.扣式电池壳
锂离子模拟电池组装中，采用的电池壳为工业电池壳。常用工业扣式电池壳 的型号有 CR2032、CR2025、CR2016 等很多种。其他型号也有很多种，如 BR3032。 这类型号的电池壳在手册所述的锂离子模拟电池中并不常用，此处不作列举。