扣式锂电池的制备工艺研究

　　锂离子电池具有开路电压高、比能量大、循环寿命长、安全性能好、自放电小等优点，经过10多年的发展，圆柱形和方形结构的锂离子电池已经得到了很大的进步。今年来，扣式电池因轻巧方便得到了广泛的应用，扣式锂离子电池（CLIB）质量轻、体积小，更能满足现代社会用电设备的小型化和轻量化的要求，因此CLIB被广泛应用已是大势所趋。

　　目前CLIB已商品化，主要用作小型电子产品电源，如：电脑主板、MP3手表、计算器、礼品、钟表、玩具、蓝牙耳机、PDA、电子匙、IC卡、手摇充电手电筒等产品中，寿命可达5~10年，受到了锂电池生产商的青睐。另外，CLIB较圆柱形和方形锂离子电池成本低，封口容易，设备要求简单，因此，近年来很多电池公司、大专院校和科研院所的研发部门对开发CLIB越来越重视。本文采用正交实验法（OE）优化了C/LiCoO2LIR2016型扣式电池的制备工艺，通过电化学阻抗（EIS）和充放电等测试手段研究了该电池的电化学性能，为人们深入研究和开发这类电池提供一定的依据和借鉴。

　　1  实验

　　1.1 LIR2016电池制备工艺

　　LIR2016电池工艺研究主要包括配膏、制极片、电池装配和封口。

　　（1）配膏工艺

　　按照正交表1称量活性物质（正极活性物质Li-CoO2,负极活性物质为C）、导电剂SP和粘结剂PVDF进行配膏，其基本过程是：首先将PVDF加入NMP中，在50℃下恒温50min使PVDF完全溶解；然后将SP与活性物质在磁力搅拌器下干混10min,使其混合均匀并在干燥箱中干燥；最后将干混材料SP与活性物质加入已均匀溶解PVDF的NMP中搅拌20min涂膏。

　　（2）极片制作工艺

　　极片的制作工艺对电池的性能有很大的影响，其基本过程为：

　　①涂片，用玻璃棒把正/负极浆料分别均匀平整地涂在铝箔/铜箔上；

　　②干燥，把极片放在一定温度的烘箱中干燥，除去大量的溶剂NMP;

　　③预压片，极片在油压机上以5MPa的压力进行压片，并且在达到预定的压力后停顿10s;

　　④打片，用模具把极片冲成Φ=18mm的正负极片；

　　⑤二次压片，极片放在油压机上进行压片，达到预定的压力后静止30s;

　　⑥二次干燥，在一定温度下干燥极片，主要是除去压片、冲片和二次压片时在空气中操作所吸收的水分。

　　（3）电池装配工艺

　　电池装配在充满Ar气的手套箱中进行，隔膜采用Cellgard2000,电解液为1mol/LLiPF6/EC-DMC（体积比1∶1），具体装配流程如图1所示。

图1 扣式电池装配工艺流程图

　　1.2 电化学性能测试

　　采用CHI660B型电化学工作站进行EIS（频率为10mHz~100kHz）的测试；用新威BTS5V/10mA型进行恒电流充放电性能测试（充放电电压区间为2.75-4.2V）。

　　1.3 正交实验设计

　　根据实验经验，分别选取4因素为：A-SP含量/%;B-PVDF含量/%;C-搅拌方式（I:磁力搅拌；Ⅱ：研磨搅拌+磁力搅拌；III:研磨搅拌+强力搅拌）；D-干燥温度（I:90℃下干燥8h;Ⅱ：120℃下干燥3h;III:120℃下真空干燥3h），每个因数选择了3个水平，其设计如表1所示。

表1 正负极L9（34）正交实验因子、水平表