实验一 软包锂离子电池的制备及性能表征
一、实验目的
1、通过制备软包锂离子电池，掌握化学电源的工作原理和制备方法。
2、通过对制备的电池性能的测试，掌握表征电池性能的实验技术。
二、实验原理及内容设计
2.1 实验原理
以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。Li-ion Batteries就像一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就像运动员一样在摇椅来回奔跑。所以Li-ion Batteries又叫摇椅式电池。
一般锂电池充电电流设定在0.2C至1C之间，电流越大，充电越快，同时电池发热也越大。而且，过大的电流充电，容量不够满，因为电池内部的电化学反应需要时间。就跟倒啤酒一样，倒太快的话会产生泡沫，反而不满。
（1）正极
正极材料：可选正极材料很多，目前主流产品多采用锂铁磷酸盐。
正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。
充电时：LiFePO4→ Li1-x FePO4 + xLi+ + xe
放电时：Li1-x FePO4+ xLi+ + xe →LiFePO4
（2）负极
负极材料：多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。 负极反应：放电时锂离子脱插，充电时锂离子插入。
充电时：xLi ++ xe + C →Li x C 放电时：LixC → xLi + + xe + C
电池反应：LiFePO 4+C Li 1-x FePO 4 + Li x C
图1 锂离子电池结构示意图
2.2 实验内容
称量正极材料：LiFePO 4（活性物质）7g ，乙炔黑（导电剂）2g ，PVDF （粘结剂）1g 和有机溶剂（NMP ）约21ml ；负极材料石墨8g ，PVDF （粘结剂）1g 和有机溶剂20ml ，制备软包锂离子电池。研究正极极片辊压厚度分别为30，50 和70um 对制备的锂离子电池性能的影响。
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充放电
三、实验仪器和试剂
3.1 主要化学试剂
主要药品和试剂如表1所示：
表1 主要药品和试剂
药品名称 分子式 规格生产厂家
磷酸铁锂 LiFePO4/C 工业纯 上海锂鸣能源科技有限公司
乙炔黑 C 工业纯 天津优盟化工科技有限公司
石墨粉 C 工业纯 上海锂鸣能源科技有限公司
PVDF -(CH2-CF2)n- 工业纯 江苏晨光涂料有限公司
NMP C5H9NO 化学纯 上海锂鸣能源科技有限公司
铜箔 Cu — 金石电气科技有限公司
铝箔 Al — 金石电气科技有限公司
镍极耳 Ni — 上海锂鸣能源科技有限公司
铝极耳 Al — 上海锂鸣能源科技有限公司
电解液 LiFO4 —江苏蓝天化工有限公司
隔膜 PE/PP — 海科电源有限公司
3.2 主要仪器
（1）搅拌器（2）MRX-TM300型自动涂膜机
（3）真空干燥箱（4）MRX-DG200L电动立式对辊机
（5）MRX-MQ300模切机（6）MRX-SCK200铝塑膜成型机
（7）MRX-DP200手动叠片机（8）MRX-DH800 超声波极耳金属点焊机（9）MRX-TP200烫边机（10）MRX-YF200真空预封机
（11）MRX-JC5V3A八通道电池检测仪
（12）上海辰华CHI660E电化学工作站
四、实验过程
4.1 LiFePO4软包电池制备
以正极极片为例，负极极片制备采用相同的方法。
（1）将LiFePO4、乙炔黑和PVDF按照7：2：1的配比称量，先将粘结剂PVDF和少量NMP充分搅拌1小时后混合溶解得到PVDF溶液。再加入称量好的LiFePO4和乙炔黑，适当补充NMP溶剂使混合浆料呈具有一定粘稠度的拉丝状混合物，继续搅拌3小时。注：为避免材料的浪费，特将实验材料用量指明。①正极材料中，对于比例为7：2:1总重量为10g的混料，大约只需要35mlNMP，（其他参数比例时请对照相应参数自动加减最少量为5ml的NMP）。超过此量将会导致浆料过稀，涂布干燥后电极片厚度不均匀，低于此量时，将导致浆料过稠，原料无法完全溶解，影响涂布过程且制成的极片中含有小颗粒影响电池性能。②负极材料中，对于比例为8：1总重量为9g 的混料，大约需要30ml NMP，理由同上。
（2）涂覆（将混合物料涂覆在铝箔上）先打开真空涂膜机的真空开关，铺上铝箔，让铝箔吸附在涂膜机的作业平台上。将刮刀的刀口缝隙调节为150μm，放置在铝箔的起始端，再将混合物料放入刮刀的刀口下方，保证在涂覆过程中的物料充足。打开涂布开关，涂布机自动将混合物料涂布到铝箔上。
注：①根据螺母所对应示数，每改动10微米，电极片将改变1.5g/cm2的面密度（具体条件下受浆料稠度制约，此为大概数值）。②涂布刮刀控制厚度变化应从厚变薄。当刮刀的涂布顺序为从厚极片到薄极片时，只需要顺时针扭动左右两边的螺母即可，倘若顺序相反，扭动螺母时刮刀将无法自动改变涂布厚度，需要实验者手动调节，这样不仅影响实验速度，还会导致浆料的浪费以及造成不必要的污染。
（3）通风及真空干燥将涂布好的铝箔放置通风橱中10分钟后，放入真空干燥箱中在120℃温度下干燥1小时。
（4）辊压将干燥后铝箔进行辊压。第一次辊压厚度为0.1mm，第二次辊压厚度为0.07mm。
（5）模切然后进行模切，每10个正极极片可制备一个软包电池。切好的极片放入真空干燥箱中再次干燥。
图2 极片制备工艺流程图
负极极片使用石墨粉、PVDF按照8：1的配比使用相同方法制备，涂覆在铜箔上，改变辊压厚度为0.05mm。
图3 制备完成的正极极片
（6）铝塑膜成型 对电池的铝塑外壳进行冲压，铝塑外壳的胶面向上保证封口时胶面熔融粘接，冲压深度可根据制备电池的容量而定。
（7）叠片分别取10片正负极极片用手工叠片机进行叠片，正负交替，隔膜置于正负极中间。
（8）极耳焊接 将叠片好的电芯在电焊机下焊接，正极极片焊接铝极耳，负极极片焊接镍极耳。
（9）顶侧热封 将焊接有极耳的电芯装入成型的铝塑外壳中，使用顶侧热封机进行顶侧热封。
（10）注液静置 从电池侧面注入电解液，在真空静置箱中静置1分钟，使电解液中的气泡在负压下排出。
（11）真空封口含有电解液的电池放入真空封口机中进行封口密封，密封完成后给电池静置10分钟，电池制备完成。
图4 制备完成的软包锂离子电池
（12）电池化成在检测电池电化学性能之前需要对电池进行化成、分容。使用MRX-JC5V3A八通道电池检测仪进行化成，化成过程中上限电压为3.65V，按照以下化成步骤进行化成：
①计算活性物质的质量（在上述切片工艺之后叠片工艺之前，对电池正极片进行称量并记录数据，其中一片铝箔质量大约为0.06345g，正极片质量减去其质量则为一片正极活性物质质量，将所得数值乘以电池正极片数与磷酸铁锂的混料比例，所得数值则为需要计算的活性物资质量）。②由于本实验所用磷酸铁锂的理论比容量为130，所以设置化成电流时电流大小需要根据此数值计算得出。③化成过程设置三组电流值，分别为0.05C、0.1C、0.2C，以0.05C为例，其电流=活性物质质量×130×0.05。④0.05C恒流充电60min→0.1C恒流充电60min→0.2C恒流充电240min，期间充电每完成一步则搁置5分钟，为保护电池，电压上限设置为3.65V。
4.2 LiFePO4软包电池性能检测
（1）LiFePO4软包电池恒流充放电性能测试
使用MRX-JC5V3A八通道电池检测仪对锂离子电池进行充放电检测。软包锂离子电池循环充放电性能检测工步设置如下：
工步号 工步类型 时间(mm:ss)电压(V) 电流(mA)
1 恒流恒压充电 4.
2 0.2C
2 搁置 5:00
3 恒流放电 2.5 0.2C
4 循环 起始工步：1 循环次数：10
5 恒流恒压充电 4.2 0.5C
6 搁置 5:00
7 恒流放电 2.5 0.5C
8 循环 起始工步：5 循环次数：10
9 恒流恒压充电 4.2 1C
10 搁置 5:00
11 恒流放电 2.5 1C
12 循环 起始工步：9 循环次数：10
13 停止
（2）交流阻抗法测量电池电极过程参数
使用上海辰华CHI660E电化学工作站对软包锂离子电池进行交流阻抗的检测。三电极连接方式，以磷酸铁锂为正极的接工作电极，以石墨为负极的接参比电极和辅助电极，检测频率为0.01到105 Hz.
将阻抗的实部（Z’）作为X轴，虚部（Z”）作为Y轴做出锂离子电池的复平面（Nyquist）图。
五、实验结果处理
在锂电池的制备中，活性物质的含量以及导电剂的含量是决定锂电池充放电性能的关键，导电剂的含量过多会导致活性物质含量减少，导电剂过少不能形成
一个良好的导电网络，影响锂离子的嵌入和脱出，所以，选择一个合适的比例显得尤为重要。本试验主要通70:20:10、75:15:10、80:10:10,这三个比例制备锂离子电池，对比混料比例对锂电池性能的影响。
1、记录制备的软包锂离子电池尺寸及重量
锂离子电池编号长（mm）宽（mm）厚度（mm）重量（g）
2、记录并分析锂离子电池以0.2C，0.5C和1C恒流充放电循环图
锂离子电池编号锂离子电池比容量（0.2C
充电）mAh/g 锂离子电池比容量
（0.5C充电）mAh/g
锂离子电池比容量
（1C充电）mAh/g
3、记录并分析锂离子电池在1C条件下，首次循环的放电曲线图
锂离子电池编号放电电压（1C放电）V 放电比容量（1C放电）mAh/g
4、记录并分析锂离子电池交流阻抗法测定的复平面（Nyquist）图
锂离子电池编号电解质溶液电阻Re，
ohm 电极界面电阻Rct，
ohm
Warburg阻抗（直线）
六、思考题
1、怎样计算电池比容量？
2、制备软包锂离子电池需要注意那些方面？
附：锂离子电池性能分析实例
（1）LiFePO 4软包电池恒流充放电性能测试
恒电流充放电法是研究材料电化学性能中非常重要的方法之一。它的基本工作原理是:在恒流条件下对被测电极进行充放电操作，记录其电位随时间的变化规律，进而研究电极的充放电性能，计算其实际的比容量。在恒流条件下的充放电实验过程中，控制电流的电化学响应信号，当施加电流的控制信号，电位为测量的响应信号，主要研究电位随时间的函数变化的规律。
两组电池依次在0.2C 、0.5C 和1C 不同倍率下进行恒电流充放电，相同倍率下循环10次。图5为两组电池每次充放电电池比容量对比图。
比容量(m A h /g )
循环次数
图5 恒电流充放电比容量曲线
通过恒电流充放电比容量曲线可以看出两组电池曲线在相同倍率下的初次充放电后都具有稳定平直的平台，说明两组电池都具有稳定的循环性能，在多次充放电后电池比容量未发生明显衰减现象。与此同时，当电池的充放电倍率增加时，两组电池都出现比容量明显下降的现象。当倍率增加到1C时，两组电池的比容量降低到0。这说明LiFePO4/C软包锂离子电池大倍率充放电的性能表现不佳。
对比两组电池，在0.2C和0.5C倍率下电池b表现出更高的比容量。0.2C下，电池a的比容量为14mAh/g，而电池b的比容量为30 mAh/g；0.5C下，电池a 的比容量为5mAh/g，而电池b的比容量为11 mAh/g。因为依据前文叙述，电池
b制备的正极材料为合成pH值2.05的前驱体，粉体细化更好，结构致密。有利于全部的LiFePO4参与充放电反应，减少颗粒内部出现残余的FePO4的问题。细化的颗粒内部具有多的空隙和表面积，有利于锂离子在反应过程中的嵌入和脱出，提高反应速率。所以LiFePO4/C粉体粒度的细化对软包锂离子的电化学性能有明显的提升。
（2）LiFePO4软包电池交流阻抗性能测试
交流阻抗测试，需要正确设计研究体系的等效电路。所谓等效电路是由电阻R，电容C和电感L组成的电路，当对此电路施加上与实测体系相同的交流电压信号时，通过此电路的交流电流和实测体系中的交流电流应就有相同的振幅和相角。材料在完全放电状态下的等效电路图如图6所示。等效电路图中Re为溶液电阻，Rct为电荷转移电阻(电化学反应电阻)，Cdl为电化学反应的双电层电容，Zw为Warburg阻抗（半无限扩散阻抗）。
图6等效电路图
磷酸铁锂的交流阻抗图谱由一个半圆和一条直线组成，半圆代表的是高频区，是整个电池的电阻，即Rct。半圆弧与实轴的第一个交点对应电解质溶液电阻Re，与实轴两个交点之间的距离对应电极的界面电阻Rct，它是衡量电极性能的好坏。低频直线段代表锂离子扩散过程的Warburg 阻抗，可逆过程的Warburg 阻抗线段与实轴的夹角为450，斜率越大对应的扩散阻抗越大，扩散过程越难进行，其与Zw 对应。图4‐6为两组电池交流阻抗曲线。
图7 交流阻抗曲线
对比分析交流阻抗图谱的高频区的半圆直径和低频区斜率的大小，其中电池a 的高频区半圆比电池b 的高频区半圆直径小，而低频区斜率二者大致相同。说明电池a 的电荷转移电阻较小。而电荷转移电阻越小，其交换电流密度越大。交换电流密度越大，反应速度也越大，这就意味着电极反应越容易进行。也就是说，电池a 当电流通过其电极时，电极电位倾向于偏离平衡态，交换电流密度越大，电极反应越容易进行。
Z"/ohm
Z '/o h m
锂电池是否是危险品
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
锂电池是危险品吗？ 来源：吴江电池产品检测实验室| 时间:2011-9-8 20:49:00 | 【字号：大中小】 根据《联合国关于危险货物运输建议书规章范本》的规定，锂电池是列明危 险品被列为第9类危险品，其联合国编号情况如下：锂离子电池（包括锂离 子聚合物电池）（UN3480）、与设备一起包装的锂离子电池（包括锂离子聚 合物电池）（UN3481）、包含在设备中的锂离子电池（包括锂离子聚合物电 池）（UN3481）；锂原电池（UN3090）、与设备一起包装的锂原电池（UN3091） 以及包含在设备中的锂原电池（UN3091）。 联合国编 号 名称和说明类别或项别特殊规定包装规范 3090 锂金属电池组(包括锂合金电池 组)9 SP188 /SP230 /SP310 P903 3091 装在设备中的锂金属电池组或同 设备包装在一起的锂金属电池组 (包括锂合金电池组) 9 SP188 /SP230 /SP360 P903 3480锂离子电池组（包括聚合物锂离子电池）9 SP188 /SP230 /SP310 /SP348 P903
3481装在设备中的锂离子电池组或同 设备包装在一起的锂离子电池组 （包括聚合锂离子电池组） 9 SP188 /SP230 /SP348 /SP360 P903 但在一定条件下，锂电池可以作为不受限制的货物进行运输。 一. IMDG CODE（国际海运） PSN: BATTERY containing lithium. Class: 9 Un no.: 3090. Definition: 含有锂或锂合金的锂电池装在刚性金属体内,锂电池也可能装在设备中或设备中含 有锂电池. SP188: 满足以下, 可以按普货运输. 1. 对于液体阴极电池,含锂量不大于0.5g, 对于电池组, 总含锂量不超过1g;, 对于锂离子电池,不大于1.5g. 对于固体阴极电池,含锂量不超过1g, 对于电池组, 不超过2g.对于锂离子电池组, 不大于8克. 2. 液体的气密封口. 3. 电池隔开. 4. 电池组隔开.或装在设备中. 如超过以上1的规定,则: 1. 完全充电后,每个电池的阳极含锂量不超过5g.电池组不超过25g. 2. 通过联合国关于危险品运输的建议书中的38.3测试. 正确包装以防止短路. SP230: 满足以下,可以做为UN3090运. 1. 按38.3规定, 可以划为9类. 2. 不会突然爆裂. 3. 应防止短路设施. 4. 装有反向电流的有效设备. SP287.废话. 总之: 锂离子电池通过了38.3的测试,注意是通过,不是做过.而且, 锂的含量不要超过8G, 加上正确的包装防止短路等, 就可以按照非危险品运输.
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一．电池常规知识 目录 1.什么是电池？ 2.一次电池和二次电池有什么区别? 3、充电电池是怎样实现它的能量转换？ 4、什么是Li-ion电池？ 5、Li-ion电池的工作原理？ 6、Li-ion电池的主要结构。 7、Li-ion电池的优缺点。 8、Li-ion电池安全特性是如何实现的？ 9、什么是充电限制电压？额定容量？额定电压？终止电压？ 10、Li-ion铝壳和钢壳电池比较它的区别有哪些？ 11、目前常见的各种可充电电池之间有什么区别？ 1、什么是电池？ 电池是一种能源。当它正负极连接在用电器上时，因为正负极之间存在电势之差，电流从正极流向负极，储存在电池中的化学能直接转化成电能释放出来，一只电池必然由两种不同电化学活性的物质组成正负两极，正负极活性物质之间的电动势差形成电池的电压，根据其电化学系统的不同，各种类型的电池
电压各有不同。 2、一次电池和充电电池有什么区别? ?电池内部的电化学设计决定了该类型的电池是否可充。根据它 们的电化学成分和电极的结构可知，可充电电池的内部结构之 间所发生的反应是可逆的。 ?理论上，这种可逆性是不会受循环次数的影响，既然充放电会 在电极的体积和结构上引起可逆的变化，那么可充电电池的内 部设计就支持这种变化。而一次电池在给定的电池环境中两个 电极之间的电化学反应是不可逆的，因此，不可以将一次电池 拿来充电，这种做法很危险也很不经济。如果需要反复使用， 应选择真正的循环次数在1000次左右的充电电池，这种电池又 称为二次电池。 ?另一明显的区别就是它们具有较高的比能量和负载能力，以及 自放电率。一次电池能量密度远比一次电池高。然而他们的负 载能力相对要小。 ?二次电池具有相对较高的负载能力，可充电电池Li-ion，随着 近几年的发展，具有高能量容量。 ?不管何种一次电池的电化学系统属于哪种，所有的一次电池的 自放电率都很小。 3、充电电池是怎样实现它的能量转换？ ?每种电池都具有电化学转换的能力，即将储存的化学能直接转 换成电能。就二次电池而言(另一术语也称可充电便携式电池)，
锂电池基础知识100问
11、什么是电池的容量？ 电池的容量有额定容量和实际容量之分。电池的额定量是指设计与制造电池时规定或保证电池在一定的放电条件下，应该放出最低限度的电量。Li-ion规定电池在常温、恒流（1C）恒压（4.2V）控制的充电条件下充电3h，电池的实际容量是指电池在一定的放电条件下所放出的实际电量，主要受放电倍率和温度的影响（故严格来讲，电池容量应指明充放电条件）。容量常见单位有：mAh、Ah=1000mAh）。 12、什么是电池内阻？ 是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。有欧姆内阻与极化内阻两部分组成。电池内阻大，会导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。是衡量电池性能的一个重要参数。注：一般以充电态内阻为标准。测量电池的内阻需用专用内阻仪测量，而不能用万用表欧姆档测量。 13、什么是开路电压？ 是指电池在非工作状态下即电路无电流流过时，电池正负极之间的电势差。一般情况下，Li-ion充满电后开路电压为4.1-4.2V左右，放电后开压为3.0V左右，通过电池的开路电压，可以判断电池的荷电状态。 14、什么是工作电压？ 又称端电压，是指电池在工作状态下即电路中有电流过时电池正负极之间电势差。在电池放电工作状态下，当电流流过电池内部时，不需克服电池的内阻所造成阻力，故工作电压总是低于开路电池，充电时则与之相反。Li-ion 的放电工作电压在3.6V左右。 15、什么是放电平台？ 放电平台是恒压充到电压为4.2V并且电电流小于0.01C时停充电，然后搁置10分钟，在任何们率的放电电流下下放电至3.6V时的放电时间。是衡量电池好坏的重要标准。 16、什么是（充放电）倍率？时率？ 是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，它在数据值上等于电池额定容量的倍数，通常以字母C表示。如电池的标称额定容量为600mAh为1C（1倍率），300mAh则为0.5C,6A(600mAh)为10C.以此类推. 时率又称小时率,时指电池以一定的电流放完其额定容量所需要的小时数.如电池的额定容量为600mAh,以600mAh的电流放完其额定容量需1小时,故称600mAh的电流为1小时率,以此类推. 17、什么是自放电率？ 又称荷电保持能力，是指电池在开路状态下，电池所储存的电量在一定条件下的保持能力。主要受电池制造工艺、材料、储存条件等因素影响。是衡量电池性能的重要参数。 注：电池100%充电开路搁置后，一定程度的自放电正常现象。在GB标准规定LI-ion后在20±2℃条件下开条件下开路搁置28天。可允许电池有容量损失。 18、什么是内压？
福州大学化学化工学院 本科实验报告 课程名称：综合化学实验 实验项目名称：锂离子电池的制备及性能测试实验室名称：六号楼206 学生姓名：陈世昌 学号：11S040902103 学生所在学院：化学化工学院 年级、专业：09级化学类 实验指导教师：郭永榔 2012年10 月8 日
一、实验目的 传统使用的小型可充电电池是镍镉电池，随着便携式电子产品对电池性能要求的不断提高，人们对环境意识的不断增强，对环境友好、性能更优良的绿色电源越来越迫切。与镍镉电池、金属氢化物电池、铅酸蓄电池及可充碱性电池等传统电池相比，可充锂离子电池能量密度大（约为镍镉电池的两倍），循环寿命长，工作电压高（3.6V），环境污染小，已经广泛应用于手机、计算机，便携式电子电器，数码产品等电源，有望成为动力车的理想动力电源。锂离子电池技术是 21 世纪具有战略意义的军民两用技术以及在电子信息、新能源、环境保护等重大技术领域发展中具有举足轻重的地位和作用，这对锂离子电池性能提出了更高的要求，因此对电池材料的开发改进仍然是当前的研究热点。 本实验研究目的： 1、了解可充锂离子电池的工作原理 2、了解电解质溶液的导电机理 3、掌握纽扣锂离子电池的电极材料、电极的制备工艺及纽扣锂离子电池的装配 4、掌握锂离子电池电性能的测试方法 二、实验试剂和仪器 1、实验仪器 管式气氛炉，行星式球磨机，真空干燥箱，真空手套箱，Land 电池充放电测试系统（与计算机连接），低温试验箱，真空泵，扣式电池封口机，电子天平，粉末压片机，玛瑙研钵，干燥器等。 2、试剂 高压氩气（瓶）， NH4VO3，LiOH·H2O，氢氧化钠，草酸，1mol/L LiPF6＋EC/DMC(体积比 1:1)电解液，粘结剂 PVDF，导电碳黑（CABOT），N－甲基吡咯烷酮（NMP），Celgard2325 隔膜，金属锂片，电池壳（CR2025），铝集流片，360 目砂纸等。试剂名称及分子式、厂家和纯度；主要仪器型号及厂家。 三、实验结果与讨论 1、将实验数据列成表格（如表1所示），标注条件。 表1 实验数据列表 序号姓名铝片重 /g 正极片 重/g 活性物 质重 /mg 理论容 量 (C/mAh ) 0.2C容 量/mAh 0.2C电 流/mA 开路电 压/V 活性物 质重 /mg 11 陈世昌0.0518 0.0534 1.6 0.3808 0.0762 0.076 3.5 1.36 12 陈世昌0.0544 0.0566 2.2 0.5236 0.1047 0.105 2.9 1.87 2、标出 XRD 图中各个峰所对应的晶面，通过对比 XRD 实验数据和标准图谱判断合成材料属何种物质和结构；
竭诚为您提供优质文档/双击可除 手触电池实验报告 篇一：36.手触蓄电池 实验三十六手触式蓄电池 【仪器介绍】 如图36-1所示，手触式蓄电池演示仪由三块金属板（两块铝板和一块铜板）和一台检流计组成，其中铝板1接检流计负极，铜板和铝板2接检流计正极，通过演示理解接触电位差的概念。 【操作与现象】 1．用左手握住铝板1，同时用右手握住铝板2，观察表盘读数的变化，然后交换左右手再观察结果； 2。用左手握住铝板1、同时用右手握住铜板，观察表盘读数的变化，然后交换左右手再观察结果。 3．改变两手湿润程度、按压力度时，重复以上步骤观察指针偏转的格数有何不同。 铝 板1
铜板 图36-1手触式蓄电池 铝板2 【原理解析】 （a） （b） 图36-2原理图 要使金属内电子脱离金属表面的束缚所需的功，称为该金属的逸出功。不同的金属有不同的逸出功，逸出功越小表明该金属越容易失去电子。两种不同的金属相互接触时，逸出功小的金属将失去电子而电位升高，逸出功大的金属将获得电子而电位降低（如图36-2（a））。结果这两种金属之间就产生了电位差，称之为接触电位差。 设wA、wb为金属A与b的逸出功（且wA?wb），则它们的接触电势差为： VA?Vb??wA?wbe 因此，相互接触的两块金属就相当于一个电池，如果在它们之间接一个电流计，当回路闭合，电流计就发生偏转，表明回路中有电流。 现将双手分别按住铜板（wcu?4.5eV）和铝板 （wAl?4.28eV）时，由于人手上带有汗液，而汗液是一种电介质，里面含有一定量的正负离子，同时铝板比铜板活泼，
铝板上汗液中的负离子发生化学反应，而把外层电子留在铝板上，使铝板集聚大量负电荷，铜板上集聚大量正电荷。当用导线把铜板和铝板连接起来，铝板上的电子通过电流计将向铜板移动，导线中有电流通过，故电流计指计偏转。此时两块金属板通过人体连接构成了一个等效电池（如图36-2（b）所示），即手触蓄电池。 【知识拓展】 意大利物理学家伏打（1745～1827）对电流的早期研究作出了重要贡献，他将导体分为第一类导体（金属）和第二类导体（潮湿导体），并发现产生电循环的本质条件是必须由两种不同的第一类导体和第二类导体组成回路。1799年，他发明了一种直接倍增两类导体的组合接触法，这就是一片片潮湿的纸板隔开的一对对锌版和铜板组成的伏打电堆。他还发明了第一个伏打电池组。他的发明和运用开拓了电学的研究领域。后人为纪念伏打在电学上的贡献，将电动势和电势差的单位以他的姓氏命名为伏特。 篇二：锂电池实验报告 篇一：锂离子电池的制备合成及性能测定实验报告 实验二锂离子电池的制备合成及性能测定 一.实验目的 1.熟悉锂离子电极材料的制备方法，掌握锂离子电极材料工艺路线； 2.掌握锂离子电池组装的基本方法；
一、电池的化学知识 物质发生化学反应的种类有多种，其中一种是氧化还原反应，在这种反应中，实际是电子在反应物中的转移过程。通常把提供电子的物质叫还原剂，接受电子的物质叫氧化剂。在电池体系里，一般把这些还原剂或氧化剂统一称作活性物质，活性物质在电池体系中发生的氧化还原反应就是电池反应。原剂或氧化剂和导电骨架加工在一起，便成了电极，其中，还原剂电极发生电池反应时是失去电子，叫负极，而由氧化剂组成的电极在反应中则得到电子，叫正极，对于可充电的电池，正极又叫阴极，负极又叫阳极。当电极插入到相关的溶液时，便获得了一电势，一般称为电极电位.正极，负极处于一相同溶液体系之下是否有电位差，是能否发生电池反应的必要条件。 1.1. 电池的工作原理和分类 电池是将物质的化学能转变成电能的一种装置。电池工作时，负极（阳极）发生化学反应，给出电子，电子通过外部电子通道传到正极（阴极）并被其消耗，就这样，电池工作时，电子会源源不断的从负极（阳极）跑出来，通过外部电路到达正极（阴极），直到两电极中某一方被消耗完，电子才会停止转移。电子的定向流动便成为电流，最终获得电能。 1.2. 电池的组成 要使电池能连续工作，必需包含以下部分：电极，电解质，隔离物以及电池外壳。 1.2.1 电极一般由活性物质和导电骨架组成，如前所述，又分为正（阴）极和负（阳）极，是电池的核心部分，是电池产生电能的源泉，通过两极上活性物质和化学变化使化学能转变为电能，导电骨架主要起着传导电子和支撑活性物质的作用，又叫集流体。 1.2.2 电解质的一般作用是完成电池放电时的离子导电过程。电池工作时，负极提供的电子通过电池体系的外部电路到达正极从而提供电能，要实现这个能量转换过程，还必需要有一个内部离子导电过程以完成电流回路。离子的正向移动产生电流，电解质的导电就是通过其内部体系的离子迁移从而实施离子导电。 1.2.3 隔离物能常是指置于电池正负极之间的材料，其作用是阻止正、负极活性材料的直接接触，防止电池的内部短路，并能阻挡两极粉状物质的透过。对隔离物的要求必需是电子的良好绝缘体，并具足够过高的化学稳定性，但对离子的迁移阻力应尽可能的小。 1.2.4 电池的外壳是贮存电池其他组成部分的容器，起到保护和容纳其他组成部分的作用（有的电池是用电池活性材料做成，还参加电池反应）。所以一般要求壳体有足够的机械性能，且壳体材料不影响电池的其他组成部分，为防止壳体免受其他组成部分的影响，一般要求壳体材料有足够高的化学稳定性。 1.2.5聚合物电池的工作原理 锂离子电池用两种不同的锂离子嵌入化合物组成，充电时，锂离子从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，负极处于富锂态，正极处于贫锂态，同时电子的补偿电荷从外电路供给到负极，保证负极的电荷平衡。放电时则相反，锂离子从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极。在充放电过程中，就是锂离子不断在阴、阳极之间穿行过程（嵌入和脱嵌），就象摇椅在摇一样，因此被形象称为“摇椅电池”。 二、基本术语 2.1一次电池(Primary battery): 电池仅能放电，当电池电力用尽时，无法再充电的电池.市售的碱性电池，锰干电池，水银电池等，皆属一次电池。
实验报告 实验三:纽扣金属锂电池(商品)的制造与性能表征 班级： 12应化A班学号：12550701021 姓名：钟如达 一、实验原理 一次性金属锂离子电池是由金属锂负极，过渡金属氧化物正极（如MnO2），隔膜为微孔薄膜和电解质为LiPF6、LiAsF6或LiClO4等有机溶液所组成。下面以MnO2为正极材料，金属锂为负极，叙述金属锂电池的工作原理： (1)正极 放电时，正极从外部电子线路获取电子，Mn4＋被还原为Mn3＋。电极反应为：MnO2 + e- = MnO2 (2)负极 放电时电极反应为： Li - e- = Li+ 总反应： MnO2 + Li = LiMnO2[E = 3.5 V] 由于金属锂电池电容量大、放电持续稳定、价格低廉而被广泛使用。 二、实验材料仪器 1、实验材料： 二氧化锰（MnO2）、KS6石墨、铜箔、铝箔、隔膜（Celgard2400）、锂片、电解液（LB-315，1M LiPF6溶于体积比EC: DEC: EMC=1:1:1的溶液）、扣式电池壳（CR2032）、纽扣电池座等。 2、实验仪器 CorreTest CS350电化学工作站、电子分析天平、YP-24T压片机、XYM-Z（?13 mm）压片模具、JK-CMJ-02扣式电池冲模机（?19 mm）、手套箱+JK-YYFKJ-20纽扣电池液压封口机（附带高纯氮气气源）等。 三、实验流程与步骤 (一)实验流程 A搅拌→B压片→烘干→C切膜→D封装→F测试
(二)实验流步骤 1、正、负极的制备 a、正极的制备 按4: 1的质量比，分别称取2.40 g MnO2和0.60 g KS6导电剂碳黑混合均匀。准确称量混合物0.7605 g，并转移到压片机模具中，在8.0 T/cm2(仪器指针刻度为10)压力下压片，制成正电极片。把制备好的正电极片放置在120 ℃烘箱中烘1~2小时后待用。 b、负极、电解液、隔膜 负极极片是厚度为1.50 mm直径为15 mm的锂金属片；电解液为LB-315（1M LiPF6溶于体积比EC: DEC: EMC=1:1:1的溶液）；隔膜为Celgard2400，将隔膜纸裁剪/冲模成直径为Φ19 mm的圆片。把裁剪好后的隔膜、正极片、负极片、电解液、扣式电池壳（CR2032）、电池垫片、电池弹片等转移到充满纯N2的手套箱内。 2、实验电池的组装 实验电池装配过程在充满氩气的手套箱中进行，手套箱中氧含量、水含量均须低于10 ppm。干燥的电极移入手套箱后，分别将MnO2正极、隔膜、Li负极电解液按顺序装入实验电池的模具中，然后小心地转移到封装机上，使用液压装置小心压紧，密封电池的上下壳，确保电池密闭不漏电解液。 3、实验电池的测试 将待测的电池与测试仪器相连，注意避免正负极的短路，从工作站上启动软件，确认已连接的通道。分别进行开路电位、恒电位极化、恒电位阶越、线性扫描伏安法、循环伏安法、交流阻抗和放电测试。放电测试能长时间正常点亮绿色的LED为佳。 四、结果与讨论 LED灯点亮展示图：
锂电池基础知识讲解 理想的锂离子电池，除了锂离子在正负极之间嵌入和脱出外，不发生其他副反应，不出现锂离子的不可逆消耗。实际的锂离子电池，每时每刻都有副反应存在，也有不可逆的消耗，如电解液分解，活性物质溶解，金属锂沉积等，只不过程度不同而己。实际电池系统，每次循环中，任何能够产生或消耗锂离子或电子的副反应，都可能导致电池容量平衡的改变。一旦电池的容量平衡发生改变，这种改变就是不可逆的，并且可以通过多次循环进行累积，对电池性能产生严重影响。 ⑴正极材料的溶解 尖晶石LiMn2O4中Mn的溶解是引起LiMn2O4可逆容量衰减的主要原因，对于Mn的溶解机理，一般有两种解释：氧化还原机制和离子交换机制。氧化还原机制是指放电末期Mn3+的浓度高，在LiMn2O4表面的Mn+会发生歧化反应: 2Mn3+（固）Mn4+（固）+Mn2+（液） 歧化反应生成的二价锰离子溶于电解液。离子交换机制是指Li+和H+在尖晶石表面进行交换，最终形成没有电化学活性的HMn2O4。 Xia等的研究表明，锰的溶解所引起的容量损失占整个电池容量损失的比例随着温度的升高而明显增大（由常温下的23%增大到55℃时的34%）[14]。 ⑵正极材料的相变化[15] 锂离子电池中的相变有两类：一是锂离子正常脱嵌时电极材料发生的相变；二是过充电或过放电时电极材料发生的相变。 对于第一类相变，一般认为锂离子的正常脱嵌反应总是伴随着宿主结构摩尔体积的变化，同时在材料内部产生应力，从而引起宿主晶格发生变化，这些变化减少了颗粒间以及颗粒与电极间的电化学接触。 第二类相变是Jahn-Teller效应。Jahn-Teller效应是指由于锂离子的反复嵌入与脱嵌引起结构的膨胀与收缩，导致氧八面体偏离球对称性并成为变形的八面体构型。由于Jahn-Teller效应所导致的尖晶石结构不可逆转变，也是LiMn2O4容量衰减的主要原因之一。在深度放电时，Mn的平均化合价低于3.5V，尖晶石的结构由立方晶相向四方晶相转变。四方晶相对称性低且无序性强，使锂离子的脱嵌可逆程度降低，表现为正极材料可逆容量的衰减。 ⑶电解液的还原[15] 锂离子电池中常用的电解液主要包括由各种有机碳酸酯(如PC、EC、DMC、DEC 等)的混合物组成的溶剂以及由锂盐(如LiPF6 、LiClO4 、LiAsF6 等)组成的电解质。在充电的条件下,电解液对含碳电极具有不稳定性,故会发生还原反应。电解液还原消耗了电解质及其溶剂,对电池容量及循环寿命产生不良影响,由此产生的气体会增加电池的内部压力,对系统的安全造成威胁。 ⑷过充电造成的量损失[15] 负极锂的沉积:过充电时，发生锂离子在负极活性物质表面上的沉积。锂离子的沉积一方面造成可逆锂离子数目减少，另一方面沉积的锂金属极易与电解液中的溶剂或盐的分子发生反应，生成Li2CO3、LiF或其他物质，这些物质可以堵塞电极孔，最终导致容量损失和寿命下降。 电解液氧化：锂离子电池常用的电解液在过充电时容易分解形成不可溶的Li2CO3等产物，阻塞极孔并产生气体，这也会造成容量的损失，并产生安全隐患。 正极氧缺陷：高电压区正极LiMn2O4中有损失氧的趋势，这造成氧缺陷从而导致容量损失。 ⑸自放电 锂离子电池的自放电所导致的容量损失大部分是可逆的，只有一小部分是不可逆的。造成不可逆自放电的原因主要有：锂离子的损失（形成不可溶的Li2CO3等物质）；电解液氧化产物堵塞电极微孔，造成内阻增大。
华南师范大学实验报告 学生姓名:蓝中舜学号：20120010027 专业：新能源材料与器件勷勤创新班年级、班级：12新能源课程名称：化学电源实验 实验项目：锂离子电池性能测试 实验类型：验证设计综合实验时间：2014年5月5日-17日实验指导老师：马国正组员：黄日权郭金海 一、实验目的 1. 熟悉、掌握锂离子电池的结构及充放电原理。 2. 熟悉、掌握锂离子正极材料的制备过程及工艺。 3. 熟悉、掌握锂离子电池的封装工艺及模拟电池测试方法。 二、实验原理 锂离子电池是指正负极为Li +嵌入化合物的二次电池。正极通常采用锂过渡金属氧化物 Li x CoO 2，Li x NiO 2或Li x Mn 2O 4，负极采用锂-碳层间化合物Li x C 6。电解质为溶有锂盐LiPF 6，LiAsF 6，LiClO 4等的有机溶液。溶剂主要有碳酸乙烯酯（EC ）、碳酸丙烯酯（PC ）、碳酸二甲酯（DMC ） 和氯碳酸酯（CIMC ）等。在充放电过程中，Li +在两极间往返嵌入和脱出，被形象的称之为 “摇椅电池”。 锂离子电池充放电原理和结构示意图如下。
锂离子电池的化学表达式为： -）Cn|LiPF6-EC+DMC|LiMx O y （+ 其电池反应为： LiM x O y +nCLi 1-x M x O y +Lix C n 本实验以高温固相法制备的尖晶石型LiMn2O4为正极材料，纯锂片为负极，制备扣式锂离子模拟电池，并对制备的扣式半电池进行充放电测试。 三、仪器与试剂 电化学工作站，蓝点测试系统、手套箱、电子天平、真空干燥箱、切片机、对辊机、鼓风干燥机 LiMn 2O 4、乙炔黑、PVDF 、无水乙醇、电解液（1M LiPF6溶与体积比 EC:DEC:EMC=1:1:1 的溶液）、锂片、去离子水、碳甲基吡咯烷酮。 四、实验步骤 1. 正极片的制备
锂电池基本知识 Li-ion电池有哪些优点？哪些缺点？ Li-ion具有以下优点： 1）单体电池的工作电压高达2.75-4.2V(标称电压3.6V或者3.7V) 2）比能量大，循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次. 4）安全性能好,无公害,无记忆效应. 作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域：Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素：部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd 电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion根本不存在这方面的问题。 5）自放电小 室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右， 2、什么充电限制电压？额定容量？额定电压？终止电压？ A、充电限制电压 按生产厂家规定，电池由恒流充电转入恒压充电时的电压值。一般单节电池充电限制电压4.2V,多节就是N*4.2(n=1,2,3,4......) B、额定容量 生产厂家标明的电池容量，指电池在环境温度为20℃±5℃条件下，以5h率放电至终止电压时所应提供的电量，用C5表示，单位为Ah（安培小时）或mAh（毫安小时）。 C、标称电压 用以表示电池电压的近似值。 D、终止电压
规定放电终止时电池的负载电压，其值为n*2.75V(锂离子单体电池的串联只数用“n”表示)。 10、为什么恒压充电电流为逐渐减少？ 因为恒流过程终止时，电池内部的电化学极化然后保持在整个恒流中相同的水平，恒压过程，再恒定电场作用下，内部Li+的浓差极化在逐渐消除，离子的迁移数和速度表现为电流逐渐减少。 11、什么是电池的容量？ 电池的容量有额定容量和实际容量之分。电池的额定量是指设计与制造电池时规定或保证电池在一定的放电条件下，应该放出最低限度的电量。Li-ion规定电池在常温、恒流（1C）恒压（4.2V）控制的充电条件下充电3h，电池的实际容量是指电池在一定的放电条件下所放出的实际电量，主要受放电倍率和温度的影响（故严格来讲，电池容量应指明充放电条件）。容量常见单位有：mAh、Ah=1000mAh） 12、什么是电池内阻？ 是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。有欧姆内阻与极化内阻两部分组成。电池内阻大，会导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。是衡量电池性能的一个重要参数。注：一般以充电态内阻为标准。测量电池的内阻需用专用内阻仪测量，而不能用万用表欧姆档测量。 13、什么是开路电压？ 是指电池在非工作状态下即电路无电流流过时，电池正负极之间的电势差。一般情况下，Li-ion充满电后开路电压为4.1-4.2V左右，放电后开压为3.0V左
（一）锂电池的构成 锂电池主要由两大块构成，电芯和保护板PCM（动力电池一般称为电池管理系统BMS），电芯相当于锂电池的心脏，管理系统相当于锂电池的大脑。 电芯主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜和外壳构成，而保护板主要由保护芯片（或管理芯片）、MOS管、电阻、电容和PCB板等构成。 锂电池的产业链结构如下图： 电芯的构成如下面两图所示: 锂电池的PACK的构成如下图所示: （二）锂电池优缺点 锂电池的优点很多，电压平台高，能量密度大（重量轻、体积小），使用寿命长，环保。 锂电池的缺点就是，价格相对高，温度范围相对窄，有一定的安全隐患（需加保护系统）。
（三）锂电池分类 锂电池可以分成两个大类：一次性不可充电电池和二次充电电池（又称为蓄电池）。 不可充电电池如锂二氧化锰电池、锂-亚硫酰胺电池。 二次充电电池又可以分为下面根据不同的情况分类。 1．按外型分：方形锂电池（如普通手机电池）和圆柱形锂电池（如电动工具的18650）；2．按外包材料分：铝壳锂电池，钢壳锂电池，软包电池； 3．按正极材料分：钴酸锂（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）、三元锂（LiNi x Co y Mn z O2）、磷酸铁锂（LiFePO4）；
4．按电解液状态分：锂离子电池（LIB）和聚合物电池（PLB）； 5．按用途分：普通电池和动力电池。 6．按性能特性分：高容量电池、高倍率电池、高温电池、低温电池等。 （四）常用术语解释 1. 容量(Capacity) 指一定的放电条件下可以从电池锂获得的电量。 我们在高中学物理是知道，电量的公式为Q=I*t，单位为库伦，电池的容量单位规定为Ah （安时）或mAh（毫安时）。意思是1AH的电池在充满电的情况下用1A的电流放电可以放1个小时。 以前的NOKIA的老手机的电池（像BL-5C）一般是500mAh，现在的智能手机电池800~1900mAh，电动自行车一般都是10~20Ah，电动汽车一般都是20~200Ah等。 2. 充放电倍率（Charge-Rate/Discharge-Rate） 表示以多大的电流充电、放电，一般以电池的标称容量的倍数为计算，一般称为几C。
四川鑫唐新能源科技有限公司 技术部培训后考核试题（满分120分） 姓名：工号：部门：分数： 一、填空题（每空1分，共40分） 1、混料浆料出料前检验项目：固含量、粘度、细度。 2、配料的工艺有干法、湿法、螺杆式三种；配料的体系有水系和油系两种。 3、配料工序潜在的问题有加料顺序错误、搅拌时间过长、搅拌时间过短、搅拌速度过慢、搅拌速度过快、真空度过低、搅拌设备漏油、浆料有气泡、颗粒、粉尘大（答对6项得分）等。 4、涂布工序控制点：环境温湿度、涂布面密度、箔材尺寸、涂布速度、烘箱温度、敷料宽度、极带上下涂层错位（答对4项得分）等。 5、涂布的方式有单面连续涂布、单面间隙涂布、双面连续涂布、双面间隙涂布。 6、涂布工序潜在的问题有料槽液面高度过低或过高、走速过慢、走速过快、烘箱温度过高、烘箱温度过低、激光测厚仪失效、导轨不干净、纠偏和张力失效、刀口损伤、挡板磨损（答对6 项得分）等。 7、压实密度的算法：极带涂布净面密度/（极带辊压后厚度-基材厚度），磷酸铁锂材料的压实密度一般不超过cm3，压实密度对电池容量、充放电效率、内阻、循环性（答对2项得分）等电性能有一定的影响，辊压有冷压、热压工艺，辊压方式有一次辊压成型和二次辊压成型。 8、锂电池制造过程中的天敌：水分、毛刺或金属颗粒、粉尘。 9、配料、涂布、辊压、制片、电芯烘烤、电池烘烤（答对4项得分）是本公司的关键工序。 10、叠片的作用是将正、负极片与隔膜良好的叠和，常见的有叠片和卷绕两种方式，本公司的叠片方式为Z字型叠片。 11、组装是将电芯与极柱、外壳组装成电池；方式有螺杆连接、热熔焊接、超声焊接、激光焊接。 12、组装潜在的问题有孔直径不符合要求、包胶不完整、连接松动、极片损伤、壳内有杂物、焊接强度不够、条码混乱、电池漏测（答对5项得分）等。 13、注液的作用是定量对电池注入电解液及检测电池密封性。 14、电池化成即为小电流激活电池，其电极材料与电解液产生化学反应，在电极材料表面形成一层钝化层，固体电解质界面膜，简称 SEI膜；这层
实验1.3 锂离子电池电极制备 一. 实验目的 1.了解锂离子电池电极的构成 2.了解锂离子电池电极的充放电机理 3.掌握锂离子电池电极制备的关键技术 二. 实验原理 锂离子电池是指正负极为Li+嵌入化合物的二次电池。正极通常采用过渡金属氧化物LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4或LiFePO4等高氧化还原电势的材料，负极采用石墨、碳、或者Li4Ti5O12、LiTi2(PO4)3等氧化还原电势较低的材料。电解质为可分为有机电解质和水相电解质两类，有机电解质以LiPF6、LiAsF6或LiClO4等锂盐，混合碳酸酯作为溶剂；水相以硫酸锂、硝酸锂、LiOH溶液作为电解质。充放电过程中，Li+在正负极之间往返嵌入或脱出，被形象地称为“摇椅式”（rock chair）电池。 实际上，电化学活性材料通常因为导电性差，需要添加石墨导电剂，与其混合，并以聚合物分子作为粘合剂，将活性物质、导电剂均匀混合涂布成薄膜，作为锂离子电池的电极片。以西门子的电池电极片制备工序为例，介绍电极片的制备流程。 混涂压干切 图1.4.1 西门子锂离子电池电极制备工艺示意图 1.混料 将负极材料（碳为主）与导电剂和粘结剂，加极性溶剂经混料机混合成均一的浆料。 目标最大可能分散，注意无活性物质溶解或结构破坏。正极材料以过渡金属锂氧化物为活性物质。 2.涂布 正极：铝箔；负极：铜箔。涂布厚度达到150－300微米，注意厚度偏差1-2微米 以内。 3.压片
在干燥流水线上逐步升温至150℃干燥除去溶剂，减少压片过程中产生的气泡，避免极片产生裂缝。 4.干燥 可在真空干燥箱中进一步干燥除去极片中的水分，达到水分低于0.5%. 5.切片 通过高精度切割技术，有时采用激光切割达到高精度尺寸；避免产生毛刺、碎屑。 图1.4.2 电极片制备流程图 三.仪器设备 鼓风干燥箱、真空干燥箱、超声清洗机、电子天平、剪刀、红外灯 四.实验原料 电极材料LiTi2(PO4)3、导电剂super P, 粘结剂聚偏氟乙烯PVDF, 溶剂NMP, 不锈钢片，玛瑙研钵 五.实验步骤 以得到高导电性的电极片为目的。 1.准备集流片：剪取约3×3 cm2的不锈钢片，依次在去离子水和乙醇中超声波清洗 10 min，取出50～60 ℃干燥10分钟，并测量质量待用。 2.按质量比 80:10:10 计算电极活性材料、导电碳黑以及PVDF的质量； 3.称量电极材料进行研磨20分钟；称量导电炭黑、PVDF加到上述电极材料中，继 续研磨30分钟混合； 4.并加少量NMP溶剂作为分散剂，在玛瑙研钵中研磨20分钟调匀，得到黑色墨汁 状混合物。 5.然后在不锈钢片上成膜， 6.将60度下干燥的电极膜在烘箱箱中控温125 ℃，干燥24小时，
锂电池保护板的基础知识普及 第一章保护板的构成和主要作用一、保护板的构成 锂电池（可充型）之所以需要保护，是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。锂电池的保护功能通常由保护电路板和PT协同完成，保护板是由电子电路组成，在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流，即时控制电流回路的通断；PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。 保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件NTC、ID存储器等。其中控制IC，在一切正常的情况下控制MOS 开关导通，使电芯与外电路沟通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立刻（数十毫秒）控制MOS开关关断，保护电芯的安全。NTC是Negative temperature coefficient的缩写，意即负温度系数，在环境温度升高时，其阻值降低，使用电设备或充电设备及时反应、控制部中断而停止充放电。ID 存储器常为单线接口存储器，ID是Identification 的缩写即身份识别的意思，存储电池种类、生产日期等信息。可起到产品的可追溯和应用的限制。
二、保护板的主要作用 一般要求在-25℃～85℃时Control(IC)检测控制电芯电压与充放电回路的工作电流、电压，在一切正常情况下C-MOS开关管导通，使电芯与保护电路板处于正常工作状态，而当电芯电压或回路中的工作电流超过控制IC中比较电路预设值时，在15～30ms （不同控制IC与C-MOS有不同的响应时间），将CMOS关断，即关闭电芯放电或充电回路，以保证使用者与电芯的安全。 第二章保护板的工作原理 保护板的工作原理图：
篇一：锂离子电池的制备合成及性能测定实验报告 实验二锂离子电池的制备合成及性能测定 一.实验目的 1.熟悉锂离子电极材料的制备方法，掌握锂离子电极材料工艺路线； 2.掌握锂离子电池组装的基本方法； 3.掌握锂离子电极材料相关性能的测定方法及原理； 4.熟悉相关性能测试结果的分析。二.实验原理 锂离子电池的结构与工作原理：所谓锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的，独特机理的锂离子电池形象地称为“摇椅式电池”，俗称“锂电”。以licoo2为例：⑴电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。这就需要一个电极在组装前处于嵌锂状态，一般选择相对锂而言电位大于3v且在空气中稳定的嵌锂过渡金属氧化物做正极，如licoo2、linio2、limn2o4、lifepo4。⑵为负极的材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物，如各种碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物，包括sno、sno2、锡复合氧化物snbxpyoz(x=0.4～0.6，y=0.6～0.4，z=(2＋3x＋5y)/2)等。三.实验装置及材料 1.实验装置： 恒温槽，冰箱，搅拌器，管式电阻炉，真空干燥箱，鼓风干燥箱，铁夹，分液漏斗，研钵，烧杯，ph试纸，循环水真空泵，漏斗，抽滤瓶，滤纸，玻璃皿，温度计； 2.实验材料： 乙醇，醋酸镍，醋酸钴，醋酸锰，碳酸钠，去离子水，氨水，乙炔黑，pvdf，nmp，lioh； 四.实验内容及步骤 1.样品的制备及准备 碳酸盐共沉淀法制备lini1/3co1/3mn1/3o2：分别称取摩尔比为1：1：1的醋酸镍(ni(ch3coo)2·4h2o)、醋酸钴 (co(ch3coo)2·4h2o)、醋酸锰 (mn(ch3coo)2·4h2o)，用去离子水溶解，溶液金属离子总浓度为1mol·l-1。快速搅拌的同时逐滴加入na2co3溶液，用nh3·h2o控制反应的ph值在8～12之间，温度恒定在40～80℃之间，生成有着均匀阳离子分布的三元混合碳酸盐ni1/3co1/3mn1/3co3，反应完成后继续陈化18h。将所得碳酸盐沉淀过滤，并用去离子水多次洗涤，以彻底除去所残留的锂盐、钠盐。然后将沉淀物置于鼓风烘箱中85℃干燥12h。干燥后按化学计量比1:1.05与 lioh·h2o在研钵中彻底混合，将沉淀物干燥后置于电阻炉中，在空气氛围下于600℃-900℃烧结。 2.组装模拟电池 按80:10:10（wt%）称取所制备的活性物质lini0.4co0.2mn0.4o2、乙炔黑、粘接剂pvdf，将前两者充分混合后加入到溶解了pvdf的nmp中，充分混合调至糊状后将其均匀地涂布在铝箔上，然后于真空干燥箱中120℃干燥4h后取出，裁成直径为1.2cm的圆片。以金属锂片为负极，celgard2400微孔聚丙烯膜为隔膜，以1mol/l lipf6/ec+dmc+emc (1:1:1体积比)为电解液，在充满氩气的手套箱中组装成cr2025型扣式电池，然后静置一段时间即可测试。 3.循环性能的测定 (1)连接模拟电池与测试装置：循环伏安法测试采用三电极实验电池体系进行，三电极实验电池体系依次放入锂对电极、锂参比电极、膈膜及制备好的正极，加入电解液，再组装成三电极实验电池；测试仪器采用上海辰华仪器公司的chi660a电化学工作站；（2）置试验参数：锂离子电池：以0.1c恒流充电至4.5， 1c恒流放电，终止电压为3.0v的放电制度开始试验；（3）验结果保存及处理。四.实验测定结果及分析 1.循环性能的测定
首先进行一些基础的解释，解释一下锂电池的这些指标，看到现在有很多很多的新手甚至是老鸟总被这些指标弄得一头雾水的在此作为一个知识性的普及吧！应该对大家有用说的不对的欢迎指正。 1.电压：通常有3.6V锂离子电池，3.7V锂聚合物电池他们在%电压方面的%充电和使用基本上可以归为一类，标准放电平台都是3.0V~4.2V 也就是安全电压。当然这个使用上的一类只是电压上的！电流方面锂离子电池远远不如锂聚合物电池。稍候阐述。? 2.容量：通常有mAh Ah等。这是一个复合型单位，mA,A?代表的是电流1000MA=1A （A:安培amper）?H当然就是时间（H:Hour，小时）这些都是英文的简写。例如一块电池如果是1000mAh的那么就代表该电池在1小时放完自身所有电量的情况下（从4.2V~2.0V）(V:volt 伏特)能够达到1000mA的平均电流。或者简单一些可以理解为能够以1000mA的电流放电持续1小时。1000MAH可以换算为1Ah，这里大家存在一个误区，可能简单的认为我们以2000mAh的电流放这块电池那么这块电池的放电时间就可以坚持半小时。这样说不能说是错误的但至少是不严谨的。因为随着电流的增加电池的内阻不变的情况下，产生的热量在不断的增加，并且电池的内阻越是大电流的情况下体现的越明显，因为外部电路的电阻随着放电电流的增加必然减少而电池内阻不变的情况下必然导致效率降低发热增高，所以刚才提到的举例的那块电池在2000MAH下放电时间必然少于半小时并且电流越大这点体现的越明显，也就是说这块电池在10A的情况下放电
时间将远远少于6分钟！ 还有另一种容量单位，在模型中不常用，就是瓦时（WH）瓦特/每小时简单的说就是用电压乘以电流得到的。仍然是上边举例的电池1000ma放电1小时那么它的电量就是3.7Vx1000mah=3700mWh(毫瓦/小时)=3.7WH?代表这块电池能够以3.7瓦的功率放电1小时。换一个例子大家就可以理解了，例如我的450级直升机的电池是3S1P 2200MAH 20C 11.1V的那么 停的时候?平均功率大概是120W左右这样用电池的24.4Wh除以120W 约等于0.2小时=12分钟了。希望这么说大家可以理解。 3.电流：关于电流锂聚和锂离子电池的区别就明显了。锂聚合物电池的放电能力通常在同等容量的锂离子电池的数倍至数十倍。放电电流的概念通常就存在于这里~1C作为一个标准单位电流表示的是放电倍率，代表的是电池在1小时放电平台（ 4.2~3.0V）放完时候能够达到的平均电流，看到这里可能很容易和上边的容量单位的解释联系起来，没错，1000mah的电池容量在1C的情况下放电电流就是1000MA 也正是因为这个，很多时候大家都会在这里产生误解。c本身是倍率的意思，目前电池标注的C 都是按照电池最大的放电电流除以1C标准电流得出来的，例如一块1000mah的电池最大能够提供10A的电流那么就用10A/1A=10C? 但是个人认为只有在十分之一小时的时间能够放完所有电量（4.2V~3.0V）的电池才能称为真正的10C电池。现在很多伪劣的电池都把自己满电的峰值电流除以1c得到自己的放电倍率C 我个人觉得这不算欺骗也至少是不严谨的。这种现象在高倍率电池中普遍存在。