高聚物锂锰电池工艺

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1、高聚物锂锰电池工艺所谓高聚物锂锰电池，是说在电池构造中正极、负极、电解质这三元素中至少有一项使用高聚物材料做的电池。而凝胶聚合物锂锰电池即在固体聚合物电解质中加入增塑剂等添加剂，将原料分散在溶剂中，经过水解反应生成活性单体，活性单体进行聚合开始形成溶胶，进一步生成具有一定空间结构的凝胶，经过干燥和热处理后制备出所需的改善离子电导率的聚合物电池。目前发展前景可观，市场需求量大，故实施高聚物锂锰电池可行性较强。本次实验的目的在于：能够实现聚合物凝胶化电池电容量和安全性能的突破、对锂锰电池的正极材料及高聚物电解质材料应用进行突破，最终能够将所制成的产品应用于市场。

2、下面将进行简要阐述。高聚物锂锰电池基本工作原理如下：正极反应:负极反应：电池总反应:由此看出，实验的可行性较强，并可以将实验成品经过合格检测应用于市场。因此我们制订了下列方案，按照相应程序进行。一、材料正极、负极、高聚物电解液、隔膜的确定及选购本次材料正极选用锰酸锂LiMn2O4，锰酸锂具有资源丰富、成本低、无污染、安全性好、倍率性能好等优点，是理想的动力电池正极材料。锰酸锂主要包括尖晶石型锰酸锂和层状结构锰酸锂，其中尖晶石型锰酸锂结构稳定，易于实现工业化生产，如今市场产品均为此种结构。本次材料负极选用石墨，如果考虑经济和产品质量，则可选用石墨烯。关于本次高

3、聚物电解液的确定，由现已研制出许多聚合物电解质体系中，大致可以分为两类：纯聚合物电解质和增塑型(或凝、胶型)聚合物电解质。第一类主要是把锂盐溶于高分子量的聚醚(PEO或PPO)中制成的。这一类聚合物电解质体系通常用溶剂挥发涂膜技术制备薄膜，聚合物基质主要包括聚醚以及它与聚硅烷、聚磷化物等接枝所制得的共聚物。这种聚合物电解质中离子的导电机理与聚合物链段的运动密切相关。第二类是凝胶型聚合物电解质，与纯聚合物电解质相比，它在室温下具有较高的离子电导率，但机械性能较差。电池隔膜一般是用PE（聚乙烯）,PP（聚丙烯）来制备，分为单层PE、PP膜，3层PP、PE膜。二、

4、制备工艺1、混料正极混料:①原料预处理（1）脱水（2）烘烤②原料的掺和（1）粘合剂的溶解（按标准浓度）及热处理（2）锰酸锂和导电剂球磨③干粉的分散、浸湿负极混料①原料预处理（1）石墨混合（2）粘合剂稀释（3）掺和、浸湿和分散②物料球磨正负混合（正、负极）干混→湿混→滚涂膏体在导电基体上→3步干燥→卷绕→切边（切成一定宽度）→辊压→卷绕（备用）2、电池组装方形电池装配工艺流程：绝缘底入钢盒→片状组合电芯入筒→负极集流片焊于钢盒→上密封垫圈→正极集流片焊于杆引极→组合盖（PTC元件等）焊到旋引极上→组合盖定位→激光焊接→真空干燥→注液→密封→X射线检查→编号→化

5、成→循环→陈化。三、出厂前的检测方法1、电化学性能项目测试方法达到要求快速充电在环境温度20±5℃的条件下，以200mA恒流充电至4.2V，再以4.2V恒压充电至电流将为4.3mA停止/额定容量在环境温度20±5℃的条件下，电芯在快速充电后1小时内以86mA放电至2.75V所放出的容量≥200mAh开路电压快速充电后24小时内测量≥4.1V内部阻抗快速充电后用内阻仪测试≤150mΩ循环寿命在环境温度20±5℃的条件下，以200mA进行快速充放电300次的最后一次放电容量≥160mAh低温性能快速充电后在-20±2℃的条件下，以40mA放电的容量≥160mAh

6、高温性能快速充电后在55±2℃的条件下，以200mA放电的容量≥170mAh放电平台在环境温度20±5℃的条件下，电芯在快速充电后1小时内以40mA放电至2.75V所放出的容量≥140mAh荷电保持快速充电后在20±5℃下储存28天，再以40mA放电的容量≥170mAh 2 、机械性能项目测试方法达到要求恒定湿热性能电芯完全充电后放入温度40±2℃、相对湿度90-95%的恒湿恒热箱中搁置48小时，将电芯取出，在温度为20±5℃的条件下搁置2小时，目测电池外观，以200mAh放电的时间外观无明显鼓胀、锈蚀、冒烟，放电时间≥36min振动实验快速充电后，将电芯安

7、装在振动台的台面上，按下面的频率和振幅在X、Y、Z三个方向上从10-55Hz循环扫描振动30min，扫描速率为1oct/min。振动频率：10～30Hz，单振幅0.38mm；振动频率：30～55Hz，单振幅0.19mm外观无明显损伤、开裂、漏液等现象，电芯电压≥3.6V碰撞实验电芯按4.2规定实验结束后，将电芯平均按X、Y、Z三个互相垂直轴向固定在台面上，按下面的要求进行实验：脉冲峰值加速度——100m/s2；每分钟碰撞次数——40～80；脉冲持续时间——16ms；总碰撞次数——1000±10电芯外观无明显损伤、开裂、漏液等现象，电芯电压≥3.6V自由跌落快

8、速充电后，于1m高处自由跌落到置于水泥地面上的18～