ボタン電池の準備と組み立て
1. リチウムイオンボタン電池のコンポーネント:
1.1 コイン型電池ケース
以下は CR2032 コイン型電池シェルです。正極シェルは大きく、負極シェルは表面に網目構造があり小さいため、一般的な組み立てプロセスは負極シェルから始まります。
1.2 極板
電極シートの作製プロセスは、電気化学的特性を最大限に活用できるかどうかに重要な影響を与えます。
次の図は、正極材料で作成された電極板を示しています。
正極シートと負極シートの作製プロセスは同じですが、違いは、正極がアルミニウム箔に塗布され、負極が銅箔に塗布されることです。なぜですか?
まず、どちらも導電性が比較的良く、質感が比較的柔らかく、価格が比較的安いです。
第二に、アルミニウム自体は比較的活性であり、低電位では、アルミニウムは負極集電体としてではなく、リチウム、リチウムアルミニウム合金として現れます。アルミニウム箔を負極集電体として使用すると、アルミニウムがリチウムと合金を形成し、粉末になり、電池の寿命と性能に重大な影響を与えます。
最後に、銅は高電位では酸化しやすいため、正極集電体としては適していません。銅の表面の酸化層は半導体であり、電子は伝導性を持っています。酸化層が厚すぎると、インピーダンスが増加します。同時に、リチウムは同じサイトでリチウム合金を形成しません。
良いポールフィルムとはどのようなポールフィルムですか？
次の側面を満たしている必要があります。
1）スラリーコーティングは均一で、明らかな厚さの不均一はなく、特に薄い場所では明るいアルミニウム箔さえ観察できます。
2) ポールピースは損傷なく丸く残っており、その周囲にできる限りバリがありません。
3) 塗装エリアに粒子状物質がなく、明らかな粉落ち現象もありません。
1.3 セパレータ
のセパレーター実験室で使用されるのは一般的に セルガード2400 などの セルガード シリーズの製品で、これを小さな円形シートに打ち抜き、直径を正負の電極シートよりわずかに大きくして使用します。
の機能は何ですかセパレーター?
簡単に言えば、それが無い場合は、セパレーター正極と負極が直接接触すると、短絡が発生します。そのため、一部の電池はリチウム樹枝状結晶の生成を抑制する必要があります。つまり、電池が穴を開けるのを防ぐ必要があります。セパレーター局部短絡を引き起こし、安全上の事故を引き起こす可能性があります。
1.4 リチウム金属チップ
負極板の直径は負極シェルの直径よりわずかに小さい。 CR2032のリチウム金属チップの直径は15.8mmで、対応する正極板も15.8mmです。
リチウムチップは比較的柔らかく変形しやすいため、変形しやすいことに注意してください。リチウムチップバッテリーを取り付ける前に、プラスのシェル (比較的大きいため) で平らに押すことができます。さらに、リチウム金属は空気中で非常に酸化して劣化しやすく、水の場合には爆発しやすいため、購入したリチウム金属チップはグローブボックス内で開封し、手袋を傷つけないように注意する必要があります。開くとき。
1.5 スペーサー
のスペーサーは円形のアルミニウムシートで、直径はリチウムチップのサイズと同じで、実験では需要に応じてさまざまな仕様と厚さを購入できます。
注記：スペーサー、正極および負極のコイン電池ケースおよびその他のコンポーネントは、使用前にアルコール超音波で繰り返し洗浄し、空気乾燥オーブンで乾燥させる必要があります。
1.6 春
春バッテリーがない場合、主にバッテリーをサポートする役割を果たします。春、バッテリーを押すステップでバッテリーが非常に平らに押されるため、内部コンポーネントが押しつぶされる可能性があります。春はマイナス側にのみ追加されますが、プラスとマイナスの両方の端子に追加すると、春、電圧バッテリーのステップ中にバックルを閉じることができず、電解液が空気と接触してしまい、実験は失敗します。
1.7 電解質
一般に、異なる材料は異なる電解質に対応します。
2. コイン型電池の組み立て
2.1 正極板の準備
ポールシートの準備は主に 2 つのステップに分かれています。
１）スラリーの調製；
2) 塗布、乾燥、プレス等の工程。
2.1.1 スラリーの調製
スラリーは、溶媒、カソード材料、導電剤、およびバインダーで構成されます。
正極材料：導電剤：結着剤の質量比は８０：１０：１０である。
2.1.2 プレートのコーティング
一般的にスクレーパーと鋳物塗装機塗工には正極材をアルミ箔、負極材を銅箔に塗工します。コーティング機を持っていない学生は、ガラス板とスクレーパーを使ってコーティングすることができます。塗装工程は比較的簡単ですが、以下の点に注意してください。
1) アルミホイルは平らである必要があり、折り目はできるだけ少なくする必要があります。
2) コーティングする前に、アルミホイルとコーティング機のプラットフォームをアルコールと脱脂綿で注意深く清掃してください。
3) 脱脂綿は洗浄後、トイレットペーパーで注意深く洗浄する必要があります。1 つは存在する可能性のある脱脂綿を除去するため、2 つはアルミホイルを傷つけないようにするためです。
2.1.3 極シートの乾燥とプレス
乾燥の目的はスラリー中の多量の溶剤と水分を除去することであるため、送風乾燥と真空乾燥の2段階を経る必要があります。各ステップの具体的な温度と時間は、ジョブごとに異なる方法で報告されます。
2.1.4 打錠機のプレス
コーティング後の乾燥複合コーティングは比較的緩いです。直接使用すると電解液に浸ると剥がれやすく破損しやすくなります。ローリングマシンまたは打錠機を使用して錠剤を処理することもできます。一般に、ローラー マシンは正極コーティングを 15 ～ 60 μ m までプレスできます。打錠機は80～120kg/cm2程度の圧力で打錠できます。プレス後の電極の安定性、堅さ、電気化学的特性が向上し、試験性能はプレスなしのサンプルよりも優れていました。
打錠には主に 2 つの目的があります。
まず、バリを除去して表面を滑らかで平らにするため、短絡によってバリがダイヤフラムに突き刺さるときにバッテリーが破損するのを防ぎます。
2つ目は、極板の強度を高め、オームインピーダンスを下げることです。圧力が大きすぎるとポールが丸まってしまい、バッテリーの組み立てに役立ちません。また、圧力が小さすぎるとプレスの役割を果たせません。
2.1 コイン型電池の組み立て
2.1.1 必要なもの:
グローブボックス: 打錠機 (デジタル ディスプレイ付きが望ましい)、ピンセット 2 個 (少なくとも 1 つはプラスチック製ピンセット)、薬用スプーン 1 個、電解液、リチウム錠剤、粉砕用ガラス瓶 (プラスチック製ヘッドスポイト付き)、注射器、乾いたペーパータオル、その他の清掃用品。
グローブボックスの外側: コイン電池ケース、コレクター、スプリングプレート (またはニッケル) フォーム )、正極板、セパレーター皿;
注記: バッテリーアセンブリ部品は、グローブボックスに入れる前に約 4 時間真空乾燥する必要があり、温度は高すぎず、60 ～ 80 ° C に設定できます。大容量のグローブボックスに保管できます。バッテリー部品を事前に交換し、よりクリーンにします。原料が入口ボックスの扉に入った後、操作手順に従い、排気・吸気操作を少なくとも３回以上実施すること。試薬によるグローブ ボックスの腐食を防ぐために、グローブ ボックス内に小さな手術台を置くことをお勧めします。電解液は手袋やグローブボックスの内壁を腐食させるため、できるだけ避けてください。
2.1.2 水の酸素含有量を測定する
一般的なグローブボックスには水中酸素濃度のデジタル表示検出器が付いており、ブライアン社のグローブボックスの水中酸素濃度は0.05PPM未満に制御できますが、異なるグローブボックスの基準は同じではありません。バッテリーの組み立てプロセスは、酸化、湿気、その他の干渉から厳密に隔離された、厳密に排気・吸気操作が行われたグローブ ボックス内で実行されます。グローブ ボックスの水の酸素含有量が一貫して高い場合は、グローブに損傷がないか確認するか、グローブ ボックスを再生する必要があります。
2.1.3 組立工程
コイン型電池の主な組み立て順序は 2 つあり、実験室では通常、マイナスのコイン型電池ケースから開始しますが、プラス側のコイン型電池ケースから開始することもできます。
1) 正極コイン電池ケースの開口部を上に向け、ガラス板上に平らに置きます。
2) を配置します。 スペーサー ピンセットを使用して正極プレートを正極コイン電池ケースに挿入し、正極プレートが中央に位置するようにします。
3) プラスチックヘッドスポイトまたはシリンジで電解液を吸収し、正極板の表面に浸透させます。
4) クランプします。セパレーターそしてプラスプレートをかぶせます
5) 再度スポイト/シリンジを使用して電解液を吸収し、表面を濡らします。セパレーター。
6) リチウムチップを取り出し、中央に置きます。セパレーター
7) クランプします。スペーサーそしてそれをリチウムの上に置きますチップ、厳密に調整されています
8) スプリングをつかみ、厳密に位置を合わせてスペーサー上に置きます。
9) ピンセットでマイナスのコイン電池ケースのカバーをクランプします。
