高聚物锂锰电池工艺.docx

Ill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:LiMn O = xLi - xMn O + xLi + + xe-2 4 2 4负极反应：6C + xLi + + xe- = LixC6电池总反应:LiMn O + 6C = xLi - xMn O + LixC2 4 2 4 6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LiMn204,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、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）干混一湿混一滚涂膏体在导电基体上f 3步干燥一卷绕一切边（切成一定宽度） -辊压一卷绕（备用）2、电池组装 方形电池装配工艺流程：绝缘底入钢盒一片状组合电芯入筒一负极集流片焊于钢盒一上密封 垫圈一正极集流片焊于杆引极一组合盖（ PTC 元件等）焊到旋引极上一组合盖定位一激光焊接一真空干燥一注液一密封一 X 射线检查一编号一化成一循环一陈化。

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°C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±5C的条件下，电芯在快速充电后1小时内以86mA 放电至2.75V所放出的容量三200mAh开路电压快速充电后24小时内测量24.1V内部阻抗快速充电后用内阻仪测试W150mQ循环寿命在环境温度20±5C的条件下，以200mA进行快速充放电300次的最 后一次放电容量三160mAh低温性能快速充电后在-20±2°C的条件下，以40mA放电的容量三160mAh高温性能快速充电后在55±2C的条件下，以200mA放电的容量三170mAh放电平台在环境温度20±5C的条件下，电芯在快速充电后1小时内以40mA 放电至2.75V所放出的容量上140mAh荷电保持快速充电后在20±5C下储存28天，再以40mA放电的容量三170mAh2、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°C、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±5C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 三36min振动实验快速充电后，将电芯安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 芯电压三3.6V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 三3.6V自由跌落快速充电后，于1m高处自由跌落到置于水泥地面上的18〜20mm厚的 硬木板上，从X、Y、Z方向各跌落一次后，进行充放电循环，记录以200mA 放电时间外观无明 显损伤、开裂、 漏液等现象，放3、安全性能项目测试方法达到要求热冲击电芯快速充电并搁置2h后放置于热箱中，温度以（5±2°C） /min的 速率升至130±2°C并保温30min不起火，不爆炸过充电将电芯快速充电并搁置24h后，以600mA恒流充电，直到电芯电压达 到5V,电流将到接近零后电芯温度比峰值温度低约10C不起火，不爆炸钉刺实验电芯快速充电后用一根直径为3〜5mm的钢钉从电芯最大的面上穿透 电芯不起火，不爆炸重物冲击将电芯快速充电并搁置24h后，用10kg的重锤自1m高度自由落下， 冲击固定在夹具中的电芯不起火，不爆炸短路实验将电芯快速充电并搁置24h后，短路其正负极至电芯温度比峰值低约10C不起火，不 爆炸，电芯外表 面温度不超过 150C四、实验设备（待定）制备所需仪器选购：烤箱、搅拌机、涂布机、上料机、调表器、纠偏器、切片机、辊压 机、焊接机、成型机、热封机。

检测设备仪器选购: 电池化成设备、电池挤压三综合试验机、锂电池卸压阀测试仪、电 池内短路试验台、电池挤压、冲击、针刺试验机、热冲击试验箱、过充防爆试验箱、模拟高 空低压试验箱、电池挤压试验机、电池针刺试验机、电池冲击试验机、电池燃烧试验机、电 池跌落试验机、电池短路试验台、纸带耐磨试验机五、产品标准1、 GB 8897.4-2008 Primary batteries.Part 4:Safety of lithium batteries 原电 池.第4 部分:锂电池的安全要求2 、 GB 19521.11-2005 Safety code for inspection of hazardous properties for dangerous goods of lithium batterier 锂电池组危险货物危险特性检验安全规范3、 QB/T 2502-2000 General specification of lithium-ion battery 锂离子蓄电池 总规范4、 GJB 2374T995 Safety requirement for lithium cells and batteries锂电池安 全要求5 、 QBT4428-2012 Lithium-ion batteries for electric bicycle products,specifications, dimensions 电动自行车用锂离子电池产品 规格尺寸以上是本次实验相关的操作，但目前实验早期存在相关的问题需要解决，具体内容包括： 实验设备的具体选购、实验中原料的选购、工艺的具体过程、聚合物电池的组装、涂布、封 装检测问题。

这些问题伴随着实验会一一解决，并在从中获得一些结论和成果，实现对研究 的进一步突破[1] 吕睿，王晓清.溶胶一凝胶法在锂离子电池正极材料制备中的应用与发展材料导报A：综述篇2012.9 26-9[2] 张健，桑俊利.锂锰电池电解液的改进研究1002. 087 X(2004哪8—0477-03[3] 柏静.尖晶石型锂离子电池LiMn204的制备及掺杂改性10424-TM911[4] 贺艳兵. 高功率锂离子电池电化学性能和安全性能的研究 2009.12[5] 王占良. 锂离子电池用聚合物电解质 2003.6[6] E. Antolin . LiCoO2: Forma tion, structure, lithium and oxygen nonstoichiome try, electrochemical behavior and transport properties [J], Solid State Ionics, 2004, 170： 159 -71.[7] A.M.Lackner, E. Sherman, P.O.Braatz, et al., High perfomance plastic lithium-ion battery cells for hybrid vehicles[J], Journal of power sources, 2002, 104:1-6.。