Préparation et assemblage des piles bouton

1. Composants de la pile bouton lithium-ion :

1.1 boîtiers de pile bouton

Ce qui suit est la coque de la pile bouton CR2032, la coque positive est plus grande, la coque négative a une structure de réseau en surface et est petite, de sorte que le processus d'assemblage général commence à partir de la coque négative.

1.2 Plaque polaire

Le processus de préparation de la feuille d’électrode a une influence importante sur la possibilité d’utiliser pleinement les propriétés électrochimiques.

La figure suivante montre la plaque d'électrode préparée par le matériau de l'électrode positive.

Le processus de préparation des feuilles d'électrodes positives et négatives est le même, la différence est que l'électrode positive est enduite sur la feuille d'aluminium et l'électrode négative est enduite sur la feuille de cuivre, c'est pourquoi ?

Tout d’abord, la conductivité électrique des deux est relativement bonne, la texture est relativement douce et le prix est relativement bas.

Deuxièmement, l'aluminium lui-même est relativement actif, à faible potentiel, l'aluminium apparaîtra comme du lithium, un alliage de lithium et d'aluminium, et non comme un collecteur négatif. Si une feuille d'aluminium est utilisée comme collecteur négatif, l'aluminium formera un alliage avec le lithium, puis de la poudre, ce qui affectera sérieusement la durée de vie et les performances de la batterie.

Enfin, le cuivre s’oxyde facilement à haut potentiel et ne convient pas comme collecteur positif. La couche d’oxyde à la surface du cuivre est un semi-conducteur et l’électron est conducteur. Lorsque la couche d’oxyde est trop épaisse, l’impédance augmente. Dans le même temps, le lithium ne formera pas d'alliage de lithium au même endroit.

Quel type de film polaire est un bon film polaire ?

Ces aspects doivent être satisfaits :

1) Le revêtement de boue est uniforme, aucune épaisseur évidente n'est uniforme, les endroits particulièrement minces peuvent même observer une feuille d'aluminium brillante ;

2) La pièce polaire reste intacte et ronde sans dommage, et il n'y a pas de bavures autour d'elle autant que possible ;

3) Il n’y a aucune particule dans la zone de revêtement et aucun phénomène évident de chute de poudre.

1.3 Séparateur

Leséparateurutilisé en laboratoire est généralement du Celgard2400 ou d'autres produits de la série Celgard, qui est estampé dans une petite feuille ronde et utilisé après que le diamètre soit légèrement plus grand que la feuille d'électrode positive et négative.

Quelle est la fonction duséparateur?

En termes simples, s'il n'y a passéparateur, les pôles positif et négatif sont en contact direct, c'est-à-dire qu'un court-circuit se produira, c'est pourquoi certaines batteries devraient inhiber la génération de dendrites de lithium, c'est-à-dire pour éviter qu'elles ne perforent leséparateur, provoquant un court-circuit local et entraînant des accidents de sécurité.

1.4 Copeaux de lithium métallique

Le diamètre de la plaque négative est légèrement inférieur au diamètre de la coque négative. Le diamètre de la puce métallique au lithium du CR2032 est de 15,8 mm et la plaque positive correspondante est également de 15,8 mm.

Il convient de noter que la puce au lithium est relativement molle et facile à déformer, donc la déformationpuce au lithiumpeut être pressé à plat avec une coque positive (car elle est relativement grande) avant d'installer la batterie. De plus, le lithium métallique s'oxyde très facilement et se détériore dans l'air, et il est facile d'exploser dans le cas de l'eau, donc la puce de lithium métallique achetée doit être ouverte dans la boîte à gants et faire attention à ne pas endommager le gant. lors de l'ouverture.

1,5 Entretoise

Leespaceurest une feuille d'aluminium circulaire, le diamètre est le même que la taille des puces de lithium et, dans l'expérience, différentes spécifications et épaisseurs peuvent être achetées en fonction de la demande.

Note:espaceur, les boîtiers de piles boutons positifs et négatifs et les autres composants doivent être nettoyés à plusieurs reprises avec de l'alcool par ultrasons avant utilisation, puis séchés dans une étuve à air.

1.6 Printemps

Printempsjoue principalement le rôle de support de la batterie, s'il n'y a pasprintemps, la batterie sera pressée très à plat lors de l'étape de pressage de la batterie et les composants internes pourraient être écrasés.Printempsn'est ajouté que du côté négatif, mais si les bornes positives et négatives sont ajoutées avecprintemps, la boucle ne peut pas être fermée pendant l'étape de tension de la batterie, ce qui entraîne le contact de l'électrolyte avec l'air et l'expérience échoue.

1.7 Électrolyte

Différents matériaux correspondent généralement à différents électrolytes.

2. Assemblage de la pile bouton

2.1 Préparation de la plaque d'électrode positive

La préparation de la tôle polaire est principalement divisée en deux étapes : 

1) préparation du lisier ; 

2) Revêtement, séchage, pressage et autres étapes.

2.1.1 Préparation du lisier

La boue est composée de solvant, de matériau cathodique, d'agent conducteur et de liant.

Le rapport massique matériau de l'électrode positive : agent conducteur : liant est de 80:10:10.

2.1.2 Revêtement de plaque

Généralement, un grattoir et un moulageMachine de revêtementsont utilisés pour le revêtement, et le matériau de l'électrode positive est appliqué sur la feuille d'aluminium et l'électrode négative est appliquée sur la feuille de cuivre. Les étudiants qui ne disposent pas de machine à enduire peuvent utiliser une plaque de verre et un grattoir pour l'enduction. Le processus de revêtement est relativement simple, mais les points suivants doivent être notés

1) La feuille d’aluminium doit être plate et les plis doivent être réduits autant que possible ;

2) Avant le revêtement, nettoyez soigneusement le papier d'aluminium et la plate-forme de la machine de revêtement avec de l'alcool et du coton absorbant ;

3) Le coton absorbant doit être soigneusement nettoyé avec du papier toilette après nettoyage, un pour enlever le coton éventuellement présent et deux pour ne pas rayer la feuille d'aluminium.

2.1.3 Séchage et pressage de la tôle polaire

Le but du séchage est d'éliminer une grande quantité de solvant et d'eau dans la boue, elle doit donc passer par deux étapes de séchage par soufflage et de séchage sous vide. La température et la durée spécifiques de chaque étape sont signalées différemment selon les tâches.

2.1.4 Pressage des comprimés

Après revêtement, le revêtement composite sec est relativement lâche. S'il est utilisé directement, il est facile de tomber et de s'endommager après avoir été trempé dans l'électrolyte.Machines à roulerou des presses à comprimés peuvent être utilisées pour le traitement des comprimés. Généralement, les machines à rouleaux peuvent presser le revêtement de l'électrode positive à 15-60 μ m. La presse à comprimés peut être pressée à une pression d'environ 80 à 120 kg/cm2. La stabilité, la fermeté et les propriétés électrochimiques de l'électrode après pressage ont été améliorées et les performances du test étaient meilleures que celles de l'échantillon sans pressage.

Le pressage des comprimés a deux objectifs principaux :

Premièrement, afin d'éliminer les bavures, de sorte que la surface soit lisse et plate, pour éviter que la batterie ne perce le diaphragme lorsque les bavures sont causées par un court-circuit ;

La seconde consiste à améliorer la résistance de la plaque polaire et à réduire l'impédance ohmique. Trop de pression fera courber le poteau, ce qui n'est pas propice à l'assemblage de la batterie, et trop peu de pression ne peut pas jouer le rôle de pression.

2.1 Assemblage de la pile bouton

2.1.1 Éléments nécessaires :

Boite à gants: presse-comprimés (de préférence avec affichage numérique), 2 pinces à épiler (dont au moins une en plastique), 1 cuillère à médicament, électrolyte, comprimés de lithium, flacons en verre broyés (avec compte-gouttes à tête en plastique), seringues, serviettes en papier sèches et autres produits de nettoyage ;

A l'extérieur de la boîte à gants : boîtiers de pile bouton, collecteur, plaque ressort (ou nickel mousse ), plaque positive,séparateurplaque;

Note: Les pièces de l'assemblage de la batterie doivent être séchées sous vide pendant environ 4 heures avant d'être placées dans la boîte à gants, et la température ne doit pas être trop élevée, qui peut être réglée entre 60 et 80 ° C. Des boîtes à gants de plus grande capacité peuvent les stocker. pièces de batterie à l’avance et sont plus propres. Une fois que la matière première entre dans la porte de la boîte d'entrée, l'opération d'échappement et d'admission doit être effectuée en stricte conformité avec les procédures opérationnelles, au moins trois fois. Il est recommandé de placer une petite table d'opération dans la boîte à gants pour éviter que les réactifs ne corrodent la boîte à gants. L'électrolyte corrode les gants et la paroi intérieure de la boîte à gants et doit être évité autant que possible.

2.1.2 Déterminer la teneur en oxygène de l'eau

La boîte à gants générale dispose d'un détecteur à affichage numérique pour la teneur en oxygène de l'eau, et la teneur en oxygène de l'eau de la boîte à gants de Brian peut être contrôlée à moins de 0,05 ppm, mais les normes des différentes boîtes à gants ne sont pas les mêmes. Le processus d'assemblage de la batterie est effectué dans une boîte à gants qui a été strictement soumise à une opération d'échappement et d'admission, strictement isolée de toute éventuelle oxydation, humidité et autre interférence. Si la teneur en oxygène de l'eau de la boîte à gants est constamment élevée, le gant doit être vérifié pour déceler tout dommage ou la boîte à gants doit être régénérée.

2.1.3 Processus d'assemblage

Il existe deux séquences principales d'assemblage de piles boutons, le laboratoire est généralement utilisé pour partir du boîtier de pile bouton négatif, mais il peut également partir du boîtier de pile bouton positif.

1) L'ouverture du boîtier de la pile bouton positive est tournée vers le haut et est placée à plat sur la plaque de verre.

2) Placez le espaceur et la plaque positive dans le boîtier de la pile bouton positive avec une pince à épiler, et la plaque positive est située au centre

3) Absorber l'électrolyte avec un compte-gouttes ou une seringue en plastique et infiltrer la surface de la plaque d'électrode positive.

4) Fixez leséparateuret recouvrez la plaque positive

5) Utilisez à nouveau la pipette/la seringue pour absorber l'électrolyte et mouiller la surface duséparateur.

6) Prenez la puce au lithium et placez-la au milieu duséparateur

7) Fixez leespaceuret placez-le sur le lithiumébrécher, strictement aligné

8) Saisissez le ressort et placez-le sur l'entretoise, strictement aligné

9) Une pince à épiler serre le couvercle du boîtier de la pile bouton négative.