扣式电池制作及性能测试

扣式电池的制作及性能测试
主讲人：锂电老李
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☐扣式电池介绍
☐极片的制备☐扣式电池的组装☐扣式电池的测试☐数据分析
目录
扣式电池介绍PART
ONE
扣式电池介绍
型号尺寸（直径*厚度）
CR3032
30mm*3.2mm CR2450
24mm*5mm CR232023mm*2mm CR2032（常用）
20mm*3.2mm CR2025
20mm*2.5mm CR1025
10mm*2.5mm
纽扣电池（Coin cell ）也称扣式电池，是指外形尺寸象一颗小纽扣的电池，因
为体积小，故在各种微型电子产品中得到了广泛的应用，直径从4.8mm 至30mm ，厚度从1.0mm 至7.7mm 不等；一般用于各类电子产品的后备电源，如
电脑主板，电子表，电子词典，电子秤，遥控器，电动玩具，心脏起搏器，电子
助听器，计数器，照相机等。

极片的制备PART
TWO
手工制备极片的流程示意图
机械搅拌制备极片的流程示意图
1、正极片的制备
⚫组成：活性物质（NCM、LFP等）：导电剂（CNT、SP、科琴黑等）：粘结剂（PVDF）=85-90:5-8:5-8（质量比）⚫分散过程：将导电剂加入溶有PVDF的NMP中（NMP添加量需要实验）；
强力搅拌30min-2h；
加入活性物质；
强力搅拌2h以上；
观察浆料状态是否可以使用；
浆料的涂布（面膜密度一般在10mg/cm2以下，手动涂布或设备涂布）
烘烤（温度100℃以上）
2、负极片的制备
⚫组成：活性物质（石墨、硅碳等）：导电剂（SP）：粘结剂（CMC、SBR）=85-90:5-8:2-4:2-4（质量比）
⚫分散过程：将导电剂加入适量去离子水中（水的添加量需要实验）；
强力搅拌1h以上；
加入活性物质以及粘结剂；
强力搅拌2h以上；
观察浆料状态是否可以使用；
浆料的涂布（面膜密度一般在10mg/cm2以下，手动涂布或设备涂布）
烘烤（温度100℃以上）
注意：极片的配比、搅拌时间、烘干温度等均需要长时间摸索，根据设备、操作人的手法都有关系，一两次很难做稳定
将烘干好的极片用碾压设备压实，然后用冲片设备冲出小圆片，为了保证实验的准确性，最好用冲片数量在10片以上，如果冲片完成后发现边缘有毛刺、起皱等现象，需要用干净毛刷刷干净粉尘。

注意：如果正负极共用设备，做完一个一定要清洁设备，防止正负极相互污染造成实验失败
将冲切好的小圆片放入精密天平中称量，保证多次称量公差在3%以内，称量好的小圆片需要进行真空烘干，一般温度在100℃以上，时间12h左右，烘干好的极片尽快转移到手套箱中保存
PART
THREE扣式电池的组装
➢扣式电池组装部件：负极壳、金属锂片、隔膜、垫片、弹簧片、正极壳、电解液，还需要压片模具、移液器以及绝缘镊子；
➢组装过程：将负极壳放于绝缘台上，将锂片置于负极壳中心（已放好弹片和垫片），并用压片模具对锂片进行平整化处理，然后将隔膜放于锂片上层，滴加适量电解液于隔膜表面，用绝缘夹子依次将涂好的极片、垫片、弹簧片和正极壳依次置于隔膜上层，然后用绝缘镊子将扣式电池负极侧朝上置于扣式电池封口机模具上，并用纸巾垫在电池上方以吸收溢出的电解液，调整压力400-800Pa，压制5S后用绝缘镊子取出，观察外观，并用纸巾擦干净；
➢需要指出的是，组装手法引人而异，也可以从正极侧开始组装，需要多次组装才能熟练掌握，组装过程还有很多细节需要注意。

PART
FOUR扣式电池的测试
将组装好的扣式电池静置24h后，用充放电设备进行测试，一般正极材料/锂片扣式电池电压范围设置为3.0-4.3V，负极材料/扣式电池电压范围设置为0.005-2.0V，其他材料需要查阅文献或多次试验后确定电压范围
测试项目测试流程
首次充电0.01C充电至上限电压，恒压至电流降低至0.05C，记录充电能量以及容量
首次放电将充满电的电池用0.01C放电至下限电压，记录放电能量以及容量
倍率充电将放空电的电池分别用0.1C、0.5C、1C或更大电流充至上限电压，恒压至电流降低至0.05C，记录充电能量以及容量
倍率放电将充满电的电池分别用0.1C、0.5C、1C或更大电流放电至下限电压，记录放电能量以及容量
高低温放电将常温充满电的电池分别在-20℃、0℃、45℃放电至下限电压，记录放电容量以及能量
常温循环测试将电池用0.2C（或其他电流）在常温状态线进行循环测试，记录每次循环后的能量以及容量
仅列举了部分测试，根据需要，还可进行其他测试得到想要的数据
PART
FIVE数据分析
上图分别是三元材料以及石墨材料与锂金属组成扣电后的充放电曲线，根据数据可以计算出首次的充放电效率、电压平台等数据，为全电池的设计作指导
上图分别是一款材料的循环数据和一款材料的倍率性能，通过不同材料测试数据的比较，我们可以初步推断出一款材料的基本性能，并能找出不足之处，为后续材料的改进打好基础。

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