Vorbereitung und Montage von Knopfbatterien
1. Komponenten der Lithium-Ionen-Knopfbatterie:
1.1 Knopfzellengehäuse
Das Folgende ist das Gehäuse der CR2032-Knopfzellenbatterie. Das positive Gehäuse ist größer, das negative Gehäuse hat eine Netzwerkstruktur auf der Oberfläche und ist klein, sodass der allgemeine Montageprozess bei dem negativen Gehäuse beginnt.
1.2 Polplatte
Der Vorbereitungsprozess des Elektrodenblechs hat einen wichtigen Einfluss darauf, ob die elektrochemischen Eigenschaften vollständig genutzt werden können.
Die folgende Abbildung zeigt die aus dem positiven Elektrodenmaterial hergestellte Elektrodenplatte.
Der Herstellungsprozess der positiven und negativen Elektrodenblätter ist der gleiche. Der Unterschied besteht darin, dass die positive Elektrode auf die Aluminiumfolie und die negative Elektrode auf die Kupferfolie aufgetragen wird. Warum?
Erstens ist die elektrische Leitfähigkeit bei beiden relativ gut, die Textur ist relativ weich und der Preis ist relativ niedrig.
Zweitens ist Aluminium selbst relativ aktiv. Bei niedrigem Potential erscheint Aluminium in Lithium, einer Lithium-Aluminium-Legierung, nicht als negativer Kollektor. Wenn Aluminiumfolie als negativer Kollektor verwendet wird, bildet Aluminium eine Legierung mit Lithium und dann Pulver, was die Lebensdauer und Leistung der Batterie erheblich beeinträchtigt.
Schließlich oxidiert Kupfer bei hohem Potential leicht und eignet sich nicht als positiver Kollektor. Die Oxidschicht auf der Oberfläche von Kupfer ist ein Halbleiter und das Elektron ist leitend. Wenn die Oxidschicht zu dick ist, erhöht sich die Impedanz. Gleichzeitig bildet Lithium an derselben Stelle keine Lithiumlegierung.
Welche Polfolie ist eine gute Polfolie?
Diese Aspekte sollten erfüllt sein:
1) Die Aufschlämmungsbeschichtung ist gleichmäßig, keine offensichtliche Dicke ist nicht gleichmäßig, besonders dünne Stellen können sogar helle Aluminiumfolie beobachten;
2) Das Polstück bleibt intakt und rund, ohne Beschädigung, und es sind weitestgehend keine Grate um es herum vorhanden;
3) Es gibt keine Partikel im Beschichtungsbereich und kein offensichtliches Phänomen des Pulvertropfens.
1.3 Separator
DerSeparatorIm Labor wird im Allgemeinen Celgard2400 oder ein anderes Produkt der Celgard-Serie verwendet, das in ein kleines rundes Blatt gestanzt und verwendet wird, nachdem der Durchmesser etwas größer als das positive und negative Elektrodenblatt ist.
Was ist die Funktion desSeparator?
Einfach gesagt, wenn es nein gibtSeparator, der Plus- und Minuspol stehen in direktem Kontakt, d. h. es entsteht ein Kurzschluss, weshalb manche Batterien die Bildung von Lithiumdendriten hemmen sollen, d. h. um ein Durchstechen zu verhindernSeparatorDies führt zu einem lokalen Kurzschluss und kann zu Sicherheitsunfällen führen.
1.4 Lithium-Metallchips
Der Durchmesser der negativen Platte ist etwas kleiner als der Durchmesser der negativen Hülle. Der Durchmesser des Lithium-Metallchips von CR2032 beträgt 15,8 mm, und die entsprechende positive Platte beträgt ebenfalls 15,8 mm.
Es ist erwähnenswert, dass der Lithiumchip relativ weich ist und sich leicht verformen lässtLithium-Chipkann vor dem Einbau der Batterie mit einer Positivschale flachgedrückt werden (da relativ groß). Darüber hinaus oxidiert und zersetzt sich Lithiummetall an der Luft sehr leicht und kann im Falle von Wasser leicht explodieren. Daher muss der gekaufte Lithiummetallchip im Handschuhfach geöffnet werden und darauf geachtet werden, dass der Handschuh nicht beschädigt wird beim Öffnen.
1.5 Abstandshalter
DerAbstandshalterist ein kreisförmiges Aluminiumblech, dessen Durchmesser der Größe der Lithiumchips entspricht und im Experiment je nach Bedarf unterschiedliche Spezifikationen und Dicken erworben werden können.
Notiz:Abstandshalter, positive und negative Knopfzellengehäuse und andere Komponenten sollten vor der Verwendung wiederholt mit Alkohol mit Ultraschall gereinigt und anschließend in einem Lufttrocknungsofen getrocknet werden.
1.6 Frühling
Frühlingspielt hauptsächlich die Rolle der Unterstützung der Batterie, wenn keine vorhanden istFrühling, wird der Akku beim Pressen des Akkus sehr flach gedrückt und die internen Komponenten können zerdrückt werden.Frühlingwird nur auf der negativen Seite addiert, wenn aber sowohl der Plus- als auch der Minuspol addiert werdenFrühling, kann die Schnalle während des Batteriespannungsschritts nicht geschlossen werden, was dazu führt, dass der Elektrolyt mit der Luft in Kontakt kommt und das Experiment fehlschlägt.
1.7 Elektrolyt
Unterschiedliche Materialien entsprechen im Allgemeinen unterschiedlichen Elektrolyten.
2. Zusammenbau der Knopfzellenbatterie
2.1 Vorbereitung der positiven Elektrodenplatte
Die Vorbereitung des Polblechs gliedert sich im Wesentlichen in zwei Schritte:
1) Vorbereitung der Gülle;
2) Beschichten, Trocknen, Pressen und andere Schritte.
2.1.1 Vorbereitung der Gülle
Die Aufschlämmung besteht aus Lösungsmittel, Kathodenmaterial, Leitmittel und Bindemittel.
Das Massenverhältnis von positivem Elektrodenmaterial: Leitmittel: Bindemittel beträgt 80:10:10.
2.1.2 Beschichtung der Platte
Im Allgemeinen ein Schaber und ein GussteilBeschichtungsmaschinewerden zum Beschichten verwendet, und das positive Elektrodenmaterial wird auf die Aluminiumfolie aufgetragen und die negative Elektrode wird auf die Kupferfolie aufgetragen. Studierende, die über keine Beschichtungsmaschine verfügen, können zum Beschichten eine Glasplatte und einen Schaber verwenden. Der Beschichtungsprozess ist relativ einfach, dennoch sind folgende Punkte zu beachten
1) Die Aluminiumfolie muss flach sein und die Falten sollten so gering wie möglich sein;
2) Reinigen Sie vor dem Beschichten die Aluminiumfolie und die Plattform der Beschichtungsmaschine sorgfältig mit Alkohol und saugfähiger Baumwolle.
3) Die saugfähige Watte sollte nach der Reinigung vorsichtig mit Toilettenpapier gereinigt werden, einmal um eventuell vorhandene Watte zu entfernen und zweitens, um die Alufolie nicht zu zerkratzen.
2.1.3 Trocknen und Pressen des Polblechs
Der Zweck der Trocknung besteht darin, große Mengen an Lösungsmittel und Wasser aus der Aufschlämmung zu entfernen. Daher muss die Aufschlämmung zwei Schritte durchlaufen: Blastrocknung und Vakuumtrocknung. Die spezifische Temperatur und Zeit jedes Schritts werden bei verschiedenen Jobs unterschiedlich angegeben.
2.1.4 Tablettenpressen
Nach der Beschichtung ist die trockene Verbundbeschichtung relativ locker. Bei direkter Verwendung kann es nach dem Durchnässen mit Elektrolyt leicht abfallen und beschädigt werden.WalzmaschinenZur Tablettenverarbeitung können auch Tablettenpressen eingesetzt werden. Im Allgemeinen können Walzenmaschinen die positive Elektrodenbeschichtung auf 15–60 % u03bc m drücken. Die Tablettenpresse kann mit einem Druck von etwa 80–120 kg/cm2 gepresst werden. Die Stabilität, Festigkeit und elektrochemischen Eigenschaften der Elektrode nach dem Pressen wurden verbessert und die Testleistung war besser als die der Probe ohne Pressen.
Es gibt zwei Hauptzwecke beim Pressen von Tabletten:
Erstens, um Grate zu beseitigen, so dass die Oberfläche glatt und flach ist, um zu verhindern, dass die Batterie, wenn die Grate die Membran durchbohren, durch einen Kurzschluss verursacht wird;
Die zweite besteht darin, die Festigkeit der Polplatte zu erhöhen und die ohmsche Impedanz zu verringern. Zu viel Druck führt dazu, dass sich die Stange kräuselt, was der Batteriemontage nicht förderlich ist, und zu wenig Druck kann nicht die Rolle des Drückens spielen.
2.1 Zusammenbau der Knopfzellenbatterie
2.1.1 Notwendige Gegenstände:
Handschuhfach: Tablettenpresse (vorzugsweise mit Digitalanzeige), 2 Pinzetten (mindestens eine aus Kunststoff), 1 Medizinlöffel, Elektrolyt, Lithiumtabletten, Schleifglasflaschen (mit Kunststofftropfer), Spritzen, trockene Papiertücher und andere Reinigungsmittel;
Außerhalb des Handschuhfachs: Münzzellengehäuse, Kollektor, Federplatte (oder Nickel). Schaum ), positive Platte,SeparatorPlatte;
Notiz: Die Teile der Batteriebaugruppe sollten etwa 4 Stunden lang vakuumgetrocknet werden, bevor sie in das Handschuhfach gelegt werden, und die Temperatur sollte nicht zu hoch sein, sie kann auf 60-80 ° C eingestellt werden. Handschuhkästen mit größerem Fassungsvermögen können diese aufbewahren Batterieteile im Voraus und sind sauberer. Nachdem das Rohmaterial in die Tür des Einlasskastens gelangt ist, muss der Abgasansaugvorgang mindestens dreimal in strikter Übereinstimmung mit den Betriebsabläufen durchgeführt werden. Es wird empfohlen, einen kleinen Operationstisch in das Handschuhfach zu stellen, um zu verhindern, dass Reagenzien das Handschuhfach angreifen. Der Elektrolyt greift die Handschuhe und die Innenwand des Handschuhfachs an und sollte so weit wie möglich vermieden werden.
2.1.2 Bestimmen Sie den Sauerstoffgehalt von Wasser
Das allgemeine Handschuhfach verfügt über einen digitalen Anzeigedetektor für den Wassersauerstoffgehalt, und der Wassersauerstoffgehalt von Brians Handschuhfach kann auf weniger als 0,05 ppm geregelt werden, aber die Standards verschiedener Handschuhfächer sind nicht gleich. Der Batteriemontageprozess wird in einem Handschuhfach durchgeführt, das strikt im Abgas-Ansaugbetrieb arbeitet und strikt von jeglicher möglichen Oxidation, Feuchtigkeit und anderen Störungen isoliert ist. Wenn der Wassersauerstoffgehalt der Handschuhbox konstant hoch ist, sollte der Handschuh auf Beschädigungen überprüft oder die Handschuhbox regeneriert werden.
2.1.3 Montagevorgang
Es gibt zwei Hauptmontagereihenfolgen für Knopfzellenbatterien: Im Labor wird im Allgemeinen mit dem negativen Knopfzellengehäuse begonnen, es kann jedoch auch mit dem positiven Knopfzellengehäuse begonnen werden.
1) Die Öffnung des positiven Knopfzellengehäuses zeigt nach oben und wird flach auf die Glasplatte gelegt
2) Platzieren Sie die Abstandshalter und die positive Platte mit einer Pinzette in das positive Knopfzellengehäuse ein, und die positive Platte befindet sich in der Mitte
3) Nehmen Sie den Elektrolyten mit einem Kunststofftropfer oder einer Spritze auf und infiltrieren Sie ihn in die Oberfläche der positiven Elektrodenplatte
4) Klemmen Sie dieSeparatorund decken Sie die positive Platte ab
5) Verwenden Sie erneut die Pipette/Spritze, um den Elektrolyten aufzusaugen und die Oberfläche des zu befeuchtenSeparator.
6) Nehmen Sie den Lithium-Chip und platzieren Sie ihn in der MitteSeparator
7) Klemmen Sie dieAbstandshalterund legen Sie es auf das LithiumChip, streng ausgerichtet
8) Nehmen Sie die Feder und legen Sie sie genau ausgerichtet auf das Distanzstück
9) Eine Pinzette klemmt den Gehäusedeckel der negativen Knopfzelle fest
