Строительство и испытания монет клетки литий-ионных батарей

1. Подготовка рабочего электрода

1. Приготовить смесь из ~ 6 мас. % Поливинилиденфторида (PVDF) связующего в N-метил-2-пирролидон (NMP).
2. Взвесить 80 мас. % Активного вещества (LiCoO ₂ в данном случае) и 10 мас. % С черный (ацетилен, 99,9 +%), а затем смешать их в вихрь в течение 1 мин.
3. Добавить NMP-связующего смесь, что связующее составляет 10 мас. % От общей массы смеси.
4. Передача вышеуказанной смеси в небольшой флакон из стекла и смеси в вихревой смеситель на максимальных оборотах в течение примерно 30 мин. Два циркония шары диаметром 5 мм может использоваться в качестве средства массовой информации для лучшего перемешивания. Если необходимо, добавьте больше NMP для получения раствора необходимой консистенции.
5. Распространение металлической фольги из коллектора тока (как правило, алюминий и медь катод для анода) на стеклянную пластинку. Использование ацетона и убедитесь, что нет воздушных пузырей между пленкой и стеклом. Используйте два слоя клейкой ленты, чтобы сформировать трек и четкостиНИС региона, которые будут покрыты.
6. Применение суспензии на металлическую фольгу помощью шпателя из нержавеющей стали и распространение суспензии равномерно на дорожку при помощи лезвия бритвы.
7. Высушите покрытие на воздухе или в вакууме при ~ 90-120 ° C в течение 2-8 часов (которые должны быть скорректированы в зависимости от материала и связующего используется).
8. Поместите покрытый металлической фольги между двумя стальными пластинами (и два взвешивания документы для защиты покрытия) и нажмите кнопку под нагрузкой ~ 3000 фунтов с помощью гидравлического пресса.
9. Пробейте сухой покрытый металлической фольгой на диски диаметром 8 мм (желательно внутри перчаточного ящика). Взвесьте катодов и обернуть их до передачи в перчаточном ящике.
10. Пробейте без покрытия металлической фольги из того же материала на диски диаметром 8 мм и весят эти диски.

2. Подготовка электролита

1. Как электролита светочувствительная, хранения электролита (1M LiPF ₆ в ЕС: DMC: DEC в данном случае) в Nalgene bottlэлектронной обернуты алюминиевой фольги.

3. Подготовка счетчиков электрода (литий фольги в этом случае)

1. Очистить поверхность от литий фольги помощью нейлоновой щетки / нержавеющая сталь скальпеля до блестящей серебристой поверхности появляется (в аргоне перчаточный ящик).
2. Пробейте литий фольги в диски диаметром ½ дюйма (внутри перчаточного ящика аргон).

4. Ассамблея монет сотовых

1. На рисунке 2 показана схема сборки ячейки монеты.
2. Удар Celgard C480 мембран на диски от 19 мм в диаметре и использовать их в качестве разделителей.
3. Передача монеты клетки случаях (CR2032), пружины и прокладки (приобретенные у корпорации MTI), сепараторы и рабочих электродов в перчаточном ящике (после промывки теплообменника в пять раз с аргоном).
4. Соберите монеты клеток в перчаточном ящике.
5. Добавить две капли электролита на клетку чашку и поместить рабочего электрода на нем. Добавить еще трикапли электролита и за два сепараторов две капли электролита между ними. Добавьте еще две капли электролита до размещения электродов литий счетчиком. Разместить две прокладки из нержавеющей стали и весной на литий диск.
6. Закройте ячейку с помощью крышки клетки и обжимной 3-4 раз, используя компактный обжимной машины (приобретенные у MTI Corp.)
7. После сборки клеток, готовых справиться с клетками с использованием пластиковых пинцетом (чтобы избежать короткого замыкания).
8. Очистите избыток электролита утечки из сторон ячейки с помощью бумажной салфетки.
9. Клетка готова к тестированию и могут быть вывезены из перчаточного ящика.

5. Тестирование монет сотовых

1. Держите монеты ячейка соединена с батареей тестер в разрыв цепи питания (ПХВ), режим в течение одного часа, как только он будет готов.
2. Определение напряжений для проверки ячейки на основе активного вещества, используемые в рабочем электроде.
3. Рассчитатьтеоретический потенциал для ячейки с помощью расчетов показано ниже.

Масса электрода диск с коллектором тока = W _EO

Масса без покрытия текущего диска коллектора того же диаметра = W _CC

Вес материала электрода, W _Е.М., дается

Масса активного материала в электроде, W _AM, дается

Теоретический потенциал для электродов диска C _ED, дается

где С-теоретического сpecific способности активного вещества.

4. Проверьте монеты клетки циклов заряд-разряд в нужном C-ставки.

6. Представитель Результаты

Например, монеты клетки был построен с использованием LiCoO ₂ в качестве активного вещества для рабочего электрода. После завершения строительных работ, клетка была опробована на C / 5 ставки. Полученный профиль показан на рисунке 3. Напряжений было установлено, что между 3 и 4,3 В для этой монеты клетки. Емкость составляет 155 мАч / г для первого цикла заряда и 140 мАч / г для первого цикла разряда.

Рисунок 1. Блок-схема процедуры построения ячейки монеты. Во-первых, рабочий электрод изготавливается из порошка активного материала. Затем счетчик электродов получают из чистой пленкой лития и сепараторы штампуют. Наконец, клеткасобранный в атмосфере аргона бардачок.

Рисунок 2. Схема сборки монеты клетки процесса с указанием всех компонентов в порядке, что они находятся внутри корпуса ячейки монеты.

Рисунок 3. Представитель результаты, полученные монеты клетки построены с использованием рабочего электрода из LiCoO ₂ и литий фольги противоположному электроду. Из графика видно, первое обвинение и первые кривые разряда для монет клетки, который был заряжен и разряжен на C / 5 ставки.

Рисунок 4. Сравнение хорошее и плохое покрытие после того как они были высушены. Трещин покрытия обычно возникает в результате суспензия, которая имеет избыточный NMP и пористым покрытием обычно является результатом свагонетка, что не имеет достаточных NMP.

Рисунок 5. Сравнение и гофрированные клетки монеты и сильно гофрированные монеты клетки, наряду с не-гофрированные клеток. Как правило, сильно гофрированные монеты клетка расщепляется через несколько часов в окружающем из-за опухоли лития фольги после реакции с влагой.

По нашему опыту, наиболее важным шагом в подготовке рабочего электрода делает хорошие суспензии с консистенцией. Как показано на рисунке 4, превышение NMP в суспензии может привести к трещины покрытия, в то время как недостаточная NMP может привести к пористым покрытием. В работе, представленной здесь, CR2032 монеты клетки дел, которые диаметром 20 мм используются. Следует отметить, что монета клетки случаев различных размеров могут быть использованы, в котором электрод размеры должны быть изменены соответствующим образом. В ячейке сборки, соответствующее количество прокладок, которые будут использоваться в зависимости от толщины электрода литий фольги и высоту ячейки. Это число может быть изменено для того, чтобы получить достаточно плотной упаковки клеток. После того как клетки собираются, они гофрированные получить герметичное уплотнение. Очень важно, что клетки гофрированные хорошо, так как оба электрода литий и электролита, чувствительных к влаге. На рисунке 5 показано сравнение badlу гофрированные клеток и также гофрированные клетки, наряду с не-гофрированные клеток.