1. 实验目的

1性能评估： 通过封装实验，可以评估锂离子电池的性能，包括电池的能量密度、功率密度、循环寿命、充放电效率等。这有助于了解电池在实际应用中的表现和可靠性。
2工艺优化： 实验可以用于优化电池制备和封装工艺，以提高生产效率、降低成本，并确保电池的一致性和稳定性。
3安全性测试： 在封装过程中，也可以进行安全性测试，以确保电池在正常使用和异常条件下都能保持稳定，避免发生过充、过放、短路等安全问题。
4质量控制： 实验有助于进行质量控制，通过检测和测试，确保生产的每个电池都符合规格和标准，提高产品的质量和可靠性。
5新材料和新技术的验证： 在封装实验中，可以尝试使用新材料或新技术，评估其对电池性能的影响，验证其可行性和可用性。
6市场适应性测试： 实验还可以用于测试电池在特定应用场景下的适应性，例如在高温、低温、高湿度等环境条件下的性能表现。
7环保和法规遵从性： 封装实验也需要考虑环保和法规遵从性，确保电池生产过程中不会产生有害物质，并符合相关法规和标准。

2. 实验器材

真空干燥箱
导电性测试仪
涂覆机
层叠机
注液设备

3. 实验原理

选取适当的正负极材料、导电剂、粘结剂以及隔膜材料，确保它们具有良好的电导率、稳定性，同时要考虑它们在制备和使用过程中的相容性。锂离子电池是在以金属锂及其合金为负极的锂二次电池基础上发展来的。在锂离子电池中，正极是锂离子嵌入化合物， 负极是锂离子插入化合物。在放电过程中，锂离子从负极中脱插， 向正极中嵌入， 即锂离子从高浓度负极向低浓度正极的迁移；相反，在充电过程中，锂离子从正极中脱嵌，向负极中插入。这种插入式结构，在充放电过程中没有金属锂产生， 避免了枝晶， 从而基本上解决了由金属锂带来的安全问题。在充放电过程中，锂离子在两个电极之间来回的嵌入和脱嵌，被形象地称为“摇椅电池” (Rocking Chair Batteries) ，它的工作原理
如图 1.1 所示。

4. 实验内容与步骤

1锂离子电池的封装过程通常包括多个步骤，这些步骤可能会因制造厂商、电池类型和规模而有所不同。以下是一个一般性的锂离子电池封装的步骤：
2准备材料： 收集和准备所需的材料，包括正极材料、负极材料、电解质、隔膜、正极壳、负极壳等。
3组装正极：
将正极材料涂覆在导电箔上。
切割、层叠或卷曲正极材料，形成正极片。
将正极片放置在正极壳内。
4组装负极：
将负极材料涂覆在导电箔上。
切割、层叠或卷曲负极材料，形成负极片。
将负极片放置在负极壳内。
5组装隔膜：
将隔膜放置在正极和负极之间，确保隔膜覆盖整个电池的面积，以防止短路。
6注入电解质：
在正负极和隔膜之间注入电解质，确保电池内部有足够的电解质浸润正负极材料和隔膜。
7封装电池：
将正负极壳密封在一起，形成封闭的电池壳体。
确保电池封装过程在无氧或低氧环境下进行，以防止电池中的活性材料氧化。
8充电：
进行初次充电，以激活电池并确保其正常运行。
9封装外壳：
根据需要，将电池放入外壳中，以提供物理保护和电气绝缘。
10测试和质检：
对封装后的电池进行各种测试，包括电性能测试、安全性能测试等。
进行质检，确保电池符合规格和质量标准。
11包装和标识：
将电池放入适当的包装中，标明相关信息，如型号、生产日期、容量等。

注意事项：

1. 制备工艺流程
   配料---- 和膏----- 涂板---- 干燥----- 冲片----- 压片----- 扣式电池的组装
2. 需要注意的问题
   扣式锂离子电池制备工艺的关键是和膏、电极制备、电池装配及封口。研究发现,和膏及电极制备工艺对活性物质是否掉粉有重要影响, 而电池的装配和封口工艺则是影响扣式锂离子电池充放电性能的主要因素。
   （1）当正极原料配比固定时，对极片质量影响最大的便是搅拌过程，搅拌方法选择不好将会导致极片的导电性降低和极片掉粉， 极片掉粉将会直接影响电池容量等。搅拌方式有超声波搅拌、磁力搅拌、强力搅拌以及手工研磨。经研究发现采用强力搅拌和超声波搅拌得到的极片质量最好， 而在本实验中我们使用的搅拌效果最差的手工研磨， 这很难得到好的结果。所以在和膏时要注意搅拌方式的选择。
   （2）干燥温度和时间选择不适也会导致极片掉粉，干燥的目的是为了除去膏体中大量的溶剂NMP以及在配膏过程中吸收到的水分，温度和时间都应选择合适。
   （3）压片时压力要选择适中，压片的目的主要有两个: 一是为了消除毛刺, 使极片表面光滑、平整, 防止装配电池时毛刺穿透隔膜
   引起短路; 二是增强膏和集流体的强度, 减小欧姆电阻。压力过大时, 极片易发生卷曲情况, 不利于电池装配, 甚至有可能把膏粘在磨具上, 引起极片起皮; 压力过小又起不到压片的作用; 压力适中时就可得到柔软性、附着力都较好的极片。
   （4）经研究发现电池的充放电性能与电池装配和封口工艺有很大的关系，所以在电池装配过程中一定要做到稳中求快， 避免出现短路现象。封口时一定要观察电池是否放平。

5. 实验记录

6. 思考题及实验小结

1、电池封装需要在手套箱中操作的主要原因有两个：
防潮和氧化保护： 锂离子电池的制备和封装过程通常需要在惰性气体（如氮气或氩气）的环境中进行，以防止电池中的活性材料受潮和氧化。手套箱提供了一个封闭的环境，可以保持低湿度和低氧气浓度。
安全考虑： 锂离子电池具有一定的安全风险，特别是在封装过程中可能涉及一些有机溶剂和挥发性化合物。手套箱能够减少环境中的氧气和湿度，降低火灾和化学反应的风险。

2、锂离子电池封装时，各组件的叠放顺序通常是：
正极壳（正极容器）： 通常是金属壳体，用于包裹正极材料和其他组件。
正极材料： 正极材料被放置在正极壳内，通常是涂覆在导电箔上的混合物，包括活性物质、导电剂和粘结剂。
隔膜： 位于正极材料和负极材料之间，防止短路，通常由聚合物材料制成。
负极材料： 位于隔膜的另一侧，通常是涂覆在导电箔上的混合物，包括活性物质、导电剂和粘结剂。
电解质： 电解质浸透在正负极材料和隔膜之间，促使锂离子在充放电过程中移动。

3、在手套箱中静置数小时的原因主要是为了：
稳定电池性能： 静置可以让电池内部的化学反应达到平衡，确保电池在投入使用前具有相对稳定的性能。
排除残余溶剂和气体： 在封装过程中可能使用一些有机溶剂，它们可能残留在电池内。静置时，残留的有机溶剂可以挥发出去，减少电池内部的挥发性物质。
减少操作影响： 操作过程中可能引入一些外部条件，如振动或温度变化。通过静置，可以让电池内部适应这些变化，确保封装后的电池性能更加稳定。