实验室锂离子电池制作测试体系工艺研究

摘要

本文在多年锂离子电池及其材料研发基础上，开发设计了一套适合于实验室锂离子电池快速评价的锂离子电池制作测试体系，并对实验室锂离子电池制浆工艺和极片辊压工艺进行了研究。
　　开发设计了一套实验室锂离子电池制作测试体系。本体系包括高速匀浆系统、小型涂布系统、软包18650/14500电芯制备技术、微环境控制、电化学测试系统等。设计了公转偏心搅拌恒温水循环制浆系统，提高了浆料制备质量，缩短了制浆时间；改进了涂布机涂布厚度调节机构，提升了涂布厚度控制精度；开发了极片压实设备，采用大直径辊和小型支架结构，便于实验室摆放和实施操作，同时消除了压实极片的发散性条纹；开发了软包圆柱形锂离子电芯封装系统，便于性能测试及电池的解剖分析；设计了可调温电化学测试系统，可供多种温度氛围测试，且方便操作。整个实验室锂离子电池制作测试体系规模小，设备结构简洁，电池制备工艺简单，且成本低廉。
　　在本系统的基础上，以磷酸铁锂为基础材料，研究了实验室锂离子电池制浆工艺。以浆料制备过程中胶体的搅拌速度、加料方式和胶浓度等工艺参数为主要研究内容，考察不同工艺条件对浆料的稳定性、分散性、浆料粘结性以及电池放电性能的影响。确定了在室温条件下，分次添加物料的加料方式，以搅拌速度2000 rpm制胶，以制胶浓度6％制浆的最佳工艺参数。在此条件下制备的14500软包磷酸铁锂电池首次放电容量为508.1mAh，首次效率86.0%，1C循环100次后容量保持率为99.5%。
　　对实验室磷酸铁锂锂离子电池正极极片的辊压工艺进行优化研究，考察了辊压间距和极片压实密度对材料反弹率、内阻及电化学性能的影响。确定了辊压间距为60μm～70μm，压实密度为2.28g/m2的最优辊压工艺参数。在此工艺下，极片质量高，无死痕、条纹、亮面等情况，电池的电化学性能优异。

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第一章 绪论

1.1锂离子电池简介

1.2锂离子电池的制备工艺

1.3锂离子电池技术发展趋势

1.4课题研究目的和意义

第二章 实验部分

2.1实验仪器和药品

2.2实验室锂离子电池制作工艺

2.3测试方法及仪器

第三章 实验室锂离子电池制作测试体系的构建与改进

3.1匀浆体系的构建及改进

3.2实验室涂布体系的构建与改进

3.3实验室极片制造体系的构建与改进

3.4实验室电芯装配体系的构建与改进

3.5实验室锂离子电池测试体系的构建与改进

3.6本章小结

第四章 实验室锂离子电池制浆工艺的研究

4.1制胶工艺对胶体分散性影响的研究

4.2制胶浓度对浆料性能的影响

4.3电池的电化学性能的测试

4.4本章小结

第五章 离子电池制备过程中极片辊压工艺的优化研究

5.1不同辊压间距对锂离子电池性能的研究

5.2不同压实密度对电池电化学性能的测试

5.3本章小结

第六章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

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