Niet-waterige elektrode Verwerking en constructie van Lithium-ion Coin Cells

Het algemene doel van deze experimentele demonstratie is om een stapsgewijze procedurerichtlijn te bieden voor de bereiding van lithium-ionbatterijelektroden en de assemblage van muntbatterijen, samen met elektrochemische analyse en karakterisering die kan worden uitgevoerd in een academische laboratoriumomgeving. Deze demonstratie benadrukt de belangrijkheid van elektroprocessing op de prestaties van lithium-ionbatterijen en zijn elektrochemische eigenschappen. Een van de belangrijkste hoogtepunten is dat we proberen de belangrijkheid van verdamping in de droogstap voor de verwerking en fabricage van lithiumbatterijelektroden te benadrukken.

We hopen dat deze demonstratie een stapsgewijze richtlijn zal bieden aan studenten en anderen die proberen het programma in elektrochemische techniek te starten, en vooral in de ADR-familieopslag. Om deze procedure te starten, snijdt u een 4,5 inch bij 12 inch groot vel aluminiumfolie van 15 micrometer dik, met behulp van een papiersnijder. Spuit aceton op het oppervlak van een schone plastic plaat en leg vervolgens het folievel op de plaat.

Vervolgens spuit u een royale hoeveelheid aceton op het oppervlak van de folie en begint u de hele oppervlakte met kleine halve cirkelbewegingen te schrobben met behulp van een scotch pad. Spuit extra aceton op het oppervlak en veeg de restanten weg met een papieren handdoek. Spoel het geëtste aluminiumvel af met gedeïoniseerd water aan de gietzijde.

Keer de plaat om en herhaal dezelfde procedure aan de heldere zijde en opnieuw aan de matte zijde. Na het afspoelen met isopropylalcohol, plaatst u het gereinigde aluminiumvel tussen twee papieren handdoeken. Leg vervolgens de papieren handdoeken en het gereinigde aluminiumvel tussen twee vlakke platen en pers, met behulp van een zwaar object, gedurende ongeveer 20 minuten samen.

Plaats vervolgens 0,875 gram lithiummangaancobaltoxide, of NMC, en 0,25 gram roet in een agatmolen en stamper. Meng de materialen lichtjes zonder te malen. Nadat een mengsel begint te vormen, maal in de mortel en stamper gedurende drie tot vijf minuten met de hand, totdat een uniform poeder zichtbaar is.

Gebruik een stuk wit papier om het gemengde poeder over te brengen in een wegwerpbuisje. Voeg vervolgens 16 glazen bolletjes en 5,5 milliliter 1-methyl-2-pyrrolidon, of NMP, toe aan het poeder. Plaats het wegwerpbuisje op een buisdrijverstatis en vergrendel het op zijn plaats.

Schakel de drijver in en verhoog langzaam naar de maximale snelheid, waardoor de inhoud zich gedurende 15 minuten kan mengen. Wanneer het mengen voltooid is, voegt u 1,25 gram van een 10% polyvinylideendifluoride in NMP-oplossing rechtstreeks toe aan de buis. Nadat u de buis terug op de drijver heeft geplaatst, laat u de inhoud gedurende acht minuten mengen.

Breng vervolgens een laag isopropylalcohol aan op het oppervlak van de filmappicator en plaats de gedroogde aluminiumsubstraat, glanzende kant naar beneden, op het oppervlak. Druk het overtollige isopropylalcohol uit met een gevouwen papieren handdoek totdat alle rimpels en oplosmiddel zijn verwijderd. Nadat u het mengbuisje van de buisdrijver hebt verwijderd, giet u de slurry op het oppervlak van de substraat in een lijn van twee tot drie inch, ongeveer een inch vanaf de bovenkant van de substraat.

Stel vervolgens de gietsnelheid in op 20 millimeter per seconde en activeer de gietarm van de filmappicator. Zodra het gieten voltooid is, til de gegoten elektrode van het oppervlak van de filmappicator op met behulp van een dun stuk karton om ervoor te zorgen dat er geen rimpels op het vel ontstaan. Laat de elektrodeplaat 16 uur op kamertemperatuur drogen en droog hem vervolgens gedurende ongeveer drie uur in een oven op 70 graden Celsius.

Plaats op dit punt de gedroogde elektrodeplaat op het eerder gereinigde vel aluminiummetaal. Plaats voorzichtig een 1/2 inch gatjespons op een gebied van het vel met een uniform oppervlak. Breng langzaam druk aan op de pons en rol de druk rond de randen van de pons, om een schone snede te garanderen.

Verwijder de gesneden elektrode van het vel met schone plastic pincetten en plaats deze in een gelabelde flacon met de elektrodeoppervlakte naar buiten gericht. Droog vervolgens de elektroden verder in een vacuümoven op 120 graden Celsius, bij min 0,1 megaPascal, gedurende 12 uur om eventuele resterende vocht te verwijderen. Nadat u de elektroden uit de oven heeft verwijderd, weegt u ze binnen 0,0001 gram.

Plaats in een handschoenenkast een muntcelbehuizing in een kleine weegboot en plaats de kathode in het midden van de muntcelbehuizing. Breng een tot twee druppels elektrolyt aan op het midden van de elektrode en breng een druppel aan op tegenoverliggende zijden van de rand van de behuizing. Plaats een enkele 3/4 inch scheider op het oppervlak van de elektrode.

Plaats vervolgens de pakking in de behuizing, met de platte kant naar beneden en de lipzijde naar boven. Breng twee tot drie druppels elektrolyt aan op het midden van de cel en plaats de voorbereide tegenelektrode in het midden, met de lithiumzijde naar beneden. Plaats de golfveer op de gecentreerde tegenelektrode.

Vul vervolgens de cel tot aan de rand met elektrolyt, totdat deze een gebogen, convex meniscus vormt die het grootste deel van het oppervlak van de golfveer bedekt. Plaats voorzichtig de muntcelkap op de top van de cel, terwijl u de pincetten gebruikt om de kap centraal verticaal boven de cel te houden. Druk op de kap totdat deze in de lip van de pakking past.

Breng de cel over naar de crimper en zorg ervoor dat de cel gecentreerd is in de groef van de krimptang. Krimp de cel tot een druk van ongeveer 6,2 megaPascal en laat los. Veeg eventueel morselektrolyt schoon.

Wanneer u klaar bent, verwijdert u de cel uit de handschoenenkast. Nadat u de cel uit de handschoenenkast hebt verwijderd, maakt u eventueel overtollig