新能源综合试验二12550702040资料VIP专享VIP免费

广东第二师范学院化学系应用化学专业1实验报告实验一：纽扣金属锂电池(模拟)的制作与性能表征班级：12应用化学B班学号：12550702040姓名：钟梓峰一、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含氧酸化物LixCoO2，LixNiO2或LixMn2O4，负极采用锂－碳层间化合物LixC6。电解质为溶有锂盐LiPF6，LiAsF6，LiClO4等的有机溶液。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”（RockingChairBattery）。锂离子电池充放电原理和结构如图1所示。图1锂离子电池充放电原理示意图下面以尖晶石型LixMn2O4为正极材料，金属锂为负极，叙述金属锂模拟电池的充放电过程：(1)正极放电时，正极从外部电子线路获取电子，锂离子嵌入正极，部分Mn4＋被还原为Mn3＋，充电时，正极把电子释放给外部电子线路，锂离子从金属锂负极材料溶出，电极反应为：LixMn2O4+yLi++yeLix+yMn2O4放电充电(2)负极充放电时电极反应为：放电充电LiLi++e广东第二师范学院化学系应用化学专业2锂离子在电解液中，通过微孔薄膜往返迁移，然后沉积到锂电极上。电子在外部线路中转移而释放或消耗能量。这种锂电池的充放电过程可以看到，锂离子的化合价态始终保持＋1价，无价态转变，所以这种二次电池叫“锂离子电池”。二、实验材料仪器1、实验材料：锰酸锂（LixMn2O4）、铜箔、隔膜（Celgard2400）、锂片、电解液（LB-315，1MLiPF6溶于体积比EC:DEC:EMC=1:1:1的溶液）、扣式电池壳（CR2032）、电池垫片、电池弹片、纽扣电池座等。2、实验仪器CorreTestCS350电化学工作站、电子分析天平、JK-TMJ-200台式加热涂膜机（附带小型真空泵）、台式干燥箱、真空干燥箱、JK-GYJ-100B实验型电动辊压机、JK-CPJ-01扣式电池切片机、JK-CMJ-02扣式电池冲模机、手套箱+JK-YYFKJ-20纽扣电池液压封口机（附带高纯氮气气源）等。剪刀4把、美工裁纸刀4把、带密封盖广口玻璃瓶（200mL，用于储藏金属锂片）6个、塑料试剂瓶（50mL，用于装电解液和临时储藏金属锂片）6个、1mL注射器50支、弯型尖觜镊子10把、直型镊子10把、卷纸2打、宽型透明胶4卷、软导气管（通氮气）30米、硬导气管（抽真空）30米、小型静音型空压机1台、硬导气管接头3套、小功率电烙铁2把、带松香的焊锡4卷、大型扳手2把、常用电工工具箱2个、50mL烧杯50个、200mL烧杯50个、玻璃棒50支、一次性塑料手套10袋等。三、实验流程与步骤(一)实验流程A搅拌→B涂膜→烘烤→C辊压极片→D切片→E切膜→F封装→G测试(二)实验流步骤1、正、负极的制备a、正极的制备按7:2:1的质量比，分别称取2.14g锰酸锂、0.60gKS6导电剂碳黑和0.30g粘广东第二师范学院化学系应用化学专业3结剂聚偏二氟乙烯（PVDF），混合均匀后，加入4mL溶剂N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP），在烧杯中充分搅拌20分钟左右并调节好物料的粘度，然后使用加热涂膜机在铝箔的绒面上（集流体）涂成均匀的薄膜（厚度：200μm左右），置于60℃烘箱中烘2小时，再在120℃烘箱中烘6~8小时至实干。将烘干的电极滚压，使活性物质与集流体紧密结合。使用电池切片机将压好的电极裁成Φ14mm的圆片后，储存备用。其制备流程图如下：碳黑LiMn2O4混合调浆PVDF涂布干燥压片切片图2正极制备流程图b、负极、电解液、隔膜负极极片是厚度为2.50mm直径为15mm的锂金属薄片；电解液为LB-315（1MLiPF6溶于体积比EC:DEC:EMC=1:1:1的溶液）；隔膜为Celgard2400，将隔膜纸裁剪成直径为Φ16mm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模拟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10ppm。干燥的电极移入手套箱后，分别将LiMn2O4正极、隔膜、电解液、Li负极、垫片和弹片按顺序装入实验模拟电池的模具中（见下图），然后小心地转移到封装机上，使用液压装置压紧电池的上下壳，而且要保证装好的电池密闭不漏电解液。广东第二师范学院化学系应用化学专业4负极隔膜导电剂LiMn2O4颗粒集流体图3实验模拟电池的示意图图4实验模拟电池示意图3、实验电池的测试将待测的电池与...