การเตรียมและการประกอบแบตเตอรี่ปุ่ม

1. ส่วนประกอบแบตเตอรี่ปุ่มลิเธียมไอออน:

1.1 กล่องใส่เหรียญ

ต่อไปนี้คือเปลือกแบตเตอรี่เซลล์แบบเหรียญ CR2032 เปลือกบวกมีขนาดใหญ่กว่า เปลือกลบมีโครงสร้างเครือข่ายบนพื้นผิวและมีขนาดเล็ก ดังนั้นกระบวนการประกอบทั่วไปจึงเริ่มต้นจากเปลือกเชิงลบ

1.2 แผ่นเสา

กระบวนการเตรียมแผ่นอิเล็กโทรดมีอิทธิพลสำคัญต่อว่าคุณสมบัติทางเคมีไฟฟ้าจะสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้อย่างเต็มที่หรือไม่

รูปต่อไปนี้แสดงแผ่นอิเล็กโทรดที่เตรียมโดยวัสดุอิเล็กโทรดบวก

ขั้นตอนการเตรียมแผ่นอิเล็กโทรดบวกและลบจะเหมือนกัน ข้อแตกต่างคืออิเล็กโทรดบวกเคลือบบนอลูมิเนียมฟอยล์ และอิเล็กโทรดลบเคลือบบนฟอยล์ทองแดง ซึ่งเป็นสาเหตุ?

ก่อนอื่น ค่าการนำไฟฟ้าของทั้งสองค่อนข้างดี เนื้อสัมผัสค่อนข้างนุ่ม และราคาค่อนข้างต่ำ

ประการที่สอง อลูมิเนียมเองมีการใช้งานค่อนข้างมาก ที่มีศักยภาพต่ำ อลูมิเนียมจะปรากฏเป็นลิเธียม โลหะผสมอลูมิเนียมลิเธียม ไม่ใช่เป็นตัวสะสมเชิงลบ หากใช้อลูมิเนียมฟอยล์เป็นตัวสะสมประจุลบ อลูมิเนียมจะก่อตัวเป็นโลหะผสมกับลิเธียม แล้วจึงกลายเป็นผง ซึ่งส่งผลกระทบร้ายแรงต่ออายุการใช้งานและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่

ในที่สุด ทองแดงสามารถออกซิไดซ์ได้ง่ายที่มีศักยภาพสูง และไม่เหมาะที่จะเป็นตัวสะสมเชิงบวก ชั้นออกไซด์บนพื้นผิวทองแดงเป็นสารกึ่งตัวนำ และอิเล็กตรอนเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า เมื่อชั้นออกไซด์หนาเกินไป ความต้านทานจะเพิ่มขึ้น ในเวลาเดียวกัน ลิเธียมจะไม่สร้างโลหะผสมลิเธียมที่ไซต์เดียวกัน

ฟิล์มโพลชนิดไหนเป็นฟิล์มโพลที่ดี?

ควรตอบสนองด้านเหล่านี้:

1) การเคลือบสารละลายมีความสม่ำเสมอไม่มีความหนาที่เห็นได้ชัดไม่สม่ำเสมอโดยเฉพาะที่บาง ๆ ยังสามารถสังเกตเห็นอลูมิเนียมฟอยล์ที่สดใส

2) ชิ้นเสายังคงสภาพเดิมและกลมโดยไม่มีความเสียหาย และไม่มีเสี้ยนรอบ ๆ เท่าที่จะทำได้

3) ไม่มีฝุ่นละอองในพื้นที่เคลือบและไม่มีปรากฏการณ์การตกของผงที่ชัดเจน

1.3 ตัวคั่น

ที่ตัวคั่นที่ใช้ในห้องปฏิบัติการโดยทั่วไปคือ เซลการ์ด2400 หรือผลิตภัณฑ์อื่นๆ ในซีรีส์ เซลการ์ด ซึ่งประทับเป็นแผ่นกลมเล็กๆ และใช้หลังจากเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าแผ่นอิเล็กโทรดขั้วบวกและขั้วลบเล็กน้อย

มีหน้าที่อะไร.ตัวคั่น-

พูดง่ายๆ ก็คือถ้าไม่มีตัวคั่นขั้วบวกและขั้วลบสัมผัสกันโดยตรงนั่นคือจะเกิดการลัดวงจรซึ่งเป็นสาเหตุที่แบตเตอรี่บางชนิดควรยับยั้งการสร้างลิเธียมเดนไดรต์นั่นคือเพื่อป้องกันไม่ให้เจาะทะลุตัวคั่นทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรในพื้นที่และส่งผลให้เกิดอุบัติเหตุด้านความปลอดภัย

1.4 ชิปโลหะลิเธียม

เส้นผ่านศูนย์กลางของแผ่นลบจะเล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของเปลือกลบเล็กน้อย เส้นผ่านศูนย์กลางของชิปโลหะลิเธียมของ CR2032 คือ 15.8 มม. และแผ่นบวกที่สอดคล้องกันก็คือ 15.8 มม.

เป็นที่น่าสังเกตว่าชิปลิเธียมค่อนข้างอ่อนและเปลี่ยนรูปได้ง่ายดังนั้นจึงมีรูปร่างผิดปกติชิปลิเธียมสามารถกดให้แบนด้วยเปลือกขั้วบวก (เนื่องจากมีขนาดค่อนข้างใหญ่) ก่อนติดตั้งแบตเตอรี่ นอกจากนี้ โลหะลิเธียมยังง่ายต่อการออกซิไดซ์และเสื่อมสภาพในอากาศ และง่ายต่อการระเบิดในกรณีน้ำ ดังนั้นชิปโลหะลิเธียมที่ซื้อมาจะต้องเปิดในกล่องถุงมือ และระวังอย่าทำให้ถุงมือเสียหาย เมื่อเปิด

1.5 สเปเซอร์

ที่ตัวเว้นวรรคเป็นแผ่นอะลูมิเนียมทรงกลม เส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับขนาดของชิปลิเธียม และในการทดลอง สามารถซื้อข้อกำหนดและความหนาที่แตกต่างกันได้ตามความต้องการ

บันทึก:ตัวเว้นวรรคกล่องเซลล์แบบเหรียญทั้งเชิงบวกและเชิงลบและส่วนประกอบอื่นๆ ควรทำความสะอาดซ้ำๆ ด้วยแอลกอฮอล์อัลตราโซนิกก่อนใช้งาน จากนั้นจึงทำให้แห้งในเตาอบลมแห้ง

1.6 ฤดูใบไม้ผลิ

ฤดูใบไม้ผลิส่วนใหญ่จะมีบทบาทในการรองรับแบตเตอรี่หากไม่มีฤดูใบไม้ผลิแบตเตอรี่จะถูกกดให้แบนมากในขั้นตอนการกดแบตเตอรี่และส่วนประกอบภายในอาจถูกบดอัดฤดูใบไม้ผลิจะเพิ่มเฉพาะด้านลบเท่านั้น แต่ถ้าบวกทั้งขั้วบวกและขั้วลบด้วยฤดูใบไม้ผลิไม่สามารถปิดหัวเข็มขัดได้ในระหว่างขั้นตอนแบตเตอรี่แรงดันไฟฟ้า ส่งผลให้อิเล็กโทรไลต์สัมผัสกับอากาศ และการทดลองล้มเหลว

1.7 อิเล็กโทรไลต์

วัสดุที่แตกต่างกันโดยทั่วไปจะสอดคล้องกับอิเล็กโทรไลต์ที่แตกต่างกัน

2. การประกอบแบตเตอรี่เซลล์แบบเหรียญ

2.1 การเตรียมแผ่นอิเล็กโทรดขั้วบวก

การเตรียมแผ่นเสาหลักๆ แบ่งออกเป็น 2 ขั้นตอน คือ 

1) การเตรียมสารละลาย 

2) การเคลือบ การอบแห้ง การกด และขั้นตอนอื่นๆ

2.1.1 การเตรียมสารละลาย

สารละลายประกอบด้วยตัวทำละลาย วัสดุแคโทด สารนำไฟฟ้า และสารยึดเกาะ

อัตราส่วนมวลของวัสดุอิเล็กโทรดบวก: สารนำไฟฟ้า: สารยึดเกาะคือ 80:10:10

2.1.2 การเคลือบแผ่น

โดยทั่วไปแล้วมีดโกนและการหล่อเครื่องเคลือบใช้สำหรับเคลือบ และวัสดุอิเล็กโทรดบวกถูกเคลือบบนอลูมิเนียมฟอยล์ และอิเล็กโทรดลบถูกเคลือบบนฟอยล์ทองแดง นักเรียนที่ไม่มีเครื่องเคลือบสามารถใช้แผ่นกระจกและที่ขูดสำหรับเคลือบได้ กระบวนการเคลือบค่อนข้างง่าย แต่ต้องสังเกตประเด็นต่อไปนี้

1) อลูมิเนียมฟอยล์จะต้องแบนและควรพับให้มากที่สุด

2) ก่อนการเคลือบ ให้ทำความสะอาดอลูมิเนียมฟอยล์และแท่นเครื่องเคลือบอย่างระมัดระวังด้วยแอลกอฮอล์และสำลีดูดซับ

3) ควรทำความสะอาดสำลีดูดซับอย่างระมัดระวังด้วยกระดาษชำระหลังการทำความสะอาด หนึ่งอันเพื่อขจัดสำลีที่อาจมีอยู่ และสองอันเพื่อไม่ให้อลูมิเนียมฟอยล์เป็นรอย

2.1.3 การอบแห้งและการรีดแผ่นเสา

วัตถุประสงค์ของการอบแห้งคือเพื่อกำจัดตัวทำละลายและน้ำจำนวนมากในสารละลาย ดังนั้นจึงต้องผ่านการอบแห้งด้วยระเบิดและการอบแห้งแบบสุญญากาศสองขั้นตอน อุณหภูมิและเวลาเฉพาะของแต่ละขั้นตอนจะรายงานแตกต่างกันในแต่ละงาน

2.1.4 การกดแท็บเล็ต

หลังการเคลือบ การเคลือบคอมโพสิตแบบแห้งจะค่อนข้างหลวม หากใช้โดยตรงจะหลุดง่ายและเสียหายหลังจากถูกแช่ด้วยอิเล็กโทรไลต์เครื่องรีดหรือการกดแท็บเล็ตสามารถใช้สำหรับการประมวลผลแท็บเล็ตได้ โดยทั่วไป เครื่องโรลเลอร์สามารถกดการเคลือบอิเล็กโทรดขั้วบวกได้ 15-60 μ m การกดแท็บเล็ตสามารถกดได้ที่ความดันประมาณ 80-120กก./ซม.2 ปรับปรุงความเสถียร ความแน่น และคุณสมบัติทางเคมีไฟฟ้าของอิเล็กโทรดหลังจากการกด และประสิทธิภาพการทดสอบดีกว่าตัวอย่างโดยไม่ต้องกด

มีสองวัตถุประสงค์หลักสำหรับการกดแท็บเล็ต:

ขั้นแรก เพื่อขจัดเสี้ยน เพื่อให้พื้นผิวเรียบและแบน เพื่อป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่เมื่อเสี้ยนเจาะไดอะแฟรมที่เกิดจากการลัดวงจร

ประการที่สองคือการเพิ่มความแข็งแรงของแผ่นขั้วและลดความต้านทานโอห์มมิก แรงดันมากเกินไปจะทำให้เสาโค้งงอ ซึ่งไม่เอื้อต่อการประกอบแบตเตอรี่ และแรงดันน้อยเกินไปไม่สามารถทำหน้าที่กดได้

2.1 การประกอบแบตเตอรี่เซลล์แบบเหรียญ

2.1.1 รายการที่จำเป็น:

กล่องถุงมือ: ที่กดแท็บเล็ต (ควรมีจอแสดงผลดิจิตอล), แหนบ 2 อัน (อย่างน้อย 1 อันคือแหนบพลาสติก), ช้อนยา 1 อัน, อิเล็กโทรไลต์, เม็ดลิเธียม, ขวดแก้วสำหรับบด (พร้อมหลอดหยดแบบพลาสติก), หลอดฉีดยา, กระดาษชำระแห้ง และอุปกรณ์ทำความสะอาดอื่น ๆ

ภายนอกกล่องเก็บของหน้ารถ: กล่องเซลล์แบบเหรียญ, อุปกรณ์สะสม, แผ่นสปริง (หรือนิกเกิล) โฟม ) แผ่นขั้วบวกตัวคั่นจาน;

บันทึก: ชิ้นส่วนประกอบแบตเตอรี่ควรทำให้แห้งด้วยสุญญากาศประมาณ 4 ชั่วโมงก่อนนำไปใส่ในกล่องถุงมือและอุณหภูมิไม่ควรสูงเกินไปซึ่งสามารถตั้งค่าได้ที่ 60-80 ° C กล่องเก็บถุงมือความจุขนาดใหญ่สามารถจัดเก็บสิ่งเหล่านี้ได้ ชิ้นส่วนแบตเตอรี่ล่วงหน้าและสะอาดยิ่งขึ้น หลังจากที่วัตถุดิบเข้าสู่ประตูกล่องทางเข้าแล้ว การดำเนินการไอดีไอเสียจะต้องดำเนินการอย่างเคร่งครัดตามขั้นตอนการปฏิบัติงานอย่างน้อยสามครั้ง ขอแนะนำให้วางโต๊ะผ่าตัดขนาดเล็กไว้ในกล่องเก็บของหน้ารถ เพื่อป้องกันไม่ให้รีเอเจนต์กัดกร่อนกล่องถุงมือ อิเล็กโทรไลต์จะกัดกร่อนถุงมือและผนังด้านในของกล่องเก็บถุงมือ และควรหลีกเลี่ยงให้มากที่สุด

2.1.2 กำหนดปริมาณออกซิเจนของน้ำ

กล่องถุงมือทั่วไปมีเครื่องตรวจจับจอแสดงผลดิจิตอลสำหรับปริมาณออกซิเจนในน้ำ และปริมาณออกซิเจนในน้ำของกล่องถุงมือของ ไบรอัน สามารถควบคุมได้ที่น้อยกว่า 0.05PPM แต่มาตรฐานของกล่องถุงมือที่แตกต่างกันไม่เหมือนกัน กระบวนการประกอบแบตเตอรี่ดำเนินการในกล่องถุงมือที่ได้รับการดำเนินการดูดไอเสียอย่างเคร่งครัด โดยแยกออกจากกันอย่างเคร่งครัดจากการเกิดออกซิเดชัน ความชื้น และการรบกวนอื่นๆ ที่เป็นไปได้ หากปริมาณออกซิเจนในน้ำในกล่องถุงมือสูงอย่างสม่ำเสมอ ควรตรวจสอบถุงมือว่ามีความเสียหายหรือควรสร้างกล่องถุงมือใหม่

2.1.3 ขั้นตอนการประกอบ

แบตเตอรี่เซลล์แบบเหรียญมีลำดับการประกอบหลักสองลำดับ โดยทั่วไปห้องปฏิบัติการจะใช้เพื่อเริ่มต้นจากกล่องเซลล์แบบเหรียญเชิงลบ แต่ก็สามารถเริ่มต้นจากกล่องเซลล์แบบเหรียญบวกได้เช่นกัน

1) ให้ช่องเปิดของกล่องเซลล์แบบเหรียญหงายขึ้นและวางราบบนแผ่นกระจก

2) วาง ตัวเว้นวรรค และแผ่นขั้วบวกเข้าไปในกล่องเซลล์แบบเหรียญขั้วบวกพร้อมแหนบ และแผ่นขั้วบวกจะอยู่ตรงกลาง

3) ดูดซับอิเล็กโทรไลต์ด้วยหยดหัวพลาสติกหรือหลอดฉีดยา และแทรกซึมเข้าไปในพื้นผิวของแผ่นอิเล็กโทรดขั้วบวก

4) หนีบตัวคั่นและปิดแผ่นขั้วบวก

5) ใช้ ยาหยอดตา/เข็มฉีดยา อีกครั้งเพื่อดูดซับอิเล็กโทรไลต์และทำให้พื้นผิวของอิเล็กโทรไลต์เปียกตัวคั่น-

6) นำชิปลิเธียมมาวางไว้ตรงกลางตัวคั่น

7) หนีบตัวเว้นวรรคและวางไว้บนลิเธียมชิป, สอดคล้องกันอย่างเคร่งครัด

8) จับสปริงแล้ววางไว้บนตัวเว้นระยะโดยจัดแนวอย่างเคร่งครัด

9) แหนบหนีบฝาครอบเซลล์แบบเหรียญเชิงลบ