《磷酸铁锂性能测试方法(T-SNLCY 002—2022).pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《磷酸铁锂性能测试方法(T-SNLCY 002—2022).pdf（23页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 ICS 77.120.99 CCS SNLCYSNLCY H 71 遂宁锂产业协会团体标准 T/SNLCY 0022022 磷酸铁锂性能测试方法 Test method for properties of lithium iron phosphate 2022-11-21 发布 2022-11-21 实施 遂宁锂产业协会 发 布 T/SNLCY 0022022 I 目 次 前言.III 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 试验方法.1 5 试验报告.2 附录 A（资料性）磁性物质测定方法.4 附录 B（资料性）粉末压实密度测定方法.6 附录 C（规范性）首次放电比容
2、量及首次充放电效率测定方法.8 附录 D（规范性）循环寿命测定方法.13 T/SNLCY 0022022 III 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由遂宁锂产业协会提出并归口。本文件起草单位：遂宁锂产业协会、天齐锂业(射洪)有限公司、四川朗晟新能源科技有限公司、四川裕能新能源电池材料有限公司、四川锂源新材料有限公司、四川富临新能源科技有限公司、遂宁新晟海材料科技有限公司、四川万豪企业管理咨询有限公司。本文件主要起草人：杨志宽、黄椰、谌玉华、任忠新
3、、邵戈、陈质斌、段浩、曾学锋、何阳、刘智敏、王世银、朱振华、江虎成、王蓉、王强、张银、罗磊、罗亚丽、马媛媛。本文件首次制定发布。T/SNLCY 0022022 1 磷酸铁锂性能测试方法 1 范围 本文件规定了磷酸铁锂性能测试的试验方法、试验报告。本文件适用于磷酸铁锂产品性能测试。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 5162 金属粉末 振实密度的测定 GB/T 6284 化工产品中水分测定的通用方法 干燥减量法 GB/T
4、 6682 分析实验室用水规格和试验方法 GB/T 13390 金属粉末比表面积的测定 氮吸附法 GB/T 18287 移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范 GB/T 19077 粒度分析 激光衍射法 GB/T 20252 钴酸锂 GB/T 24521 炭素原料和焦炭电阻率测试方法 GB/T 30835 锂离子电池用炭复合磷酸铁锂正极材料 YS/T 1028（所有部分）磷酸铁锂化学分析方法 3 术语和定义 GB/T 20252界定的术语和定义适用于本文件。4 试验方法 4.1 化学成分 4.1.1 锂含量应按照 GB/T 30835 附录 A 中规定的测定方法进行测定；铁含量应按照 GB/T
5、 30835 附录 B中规定的测定方法进行测定；其余化学成分的测定应按 YS/T 1028 的规定进行。4.1.2 水分含量的测定应按 GB/T 6284 的规定执行。4.1.3 磁性物质的测定应按附录 A 的规定执行。4.2 外观质量 外观应用目测法进行检查。4.3 晶体结构 晶体结构应用X射线粉末衍射仪进行检测。T/SNLCY 0022022 2 4.4 物理性能 4.4.1 振实密度 振实密度的测定应按GB/T 5162的规定执行。4.4.2 粉体压实密度 粉体压实密度的测定应按附录B的规定执行。4.4.3 粉体电阻率 粉体电阻率的测定应按GB/T 24521的规定执行。4.4.4 粒度
6、分布 粒度分布的测定应按GB/T 19077的规定执行。4.4.5 比表面积 比表面积的测定应按GB/T 13390的规定执行。4.4.6 pH 值 pH值的测定应按GB/T 30835的规定执行。4.5 电化学性能 4.5.1 首次放电比容量及首次充放电效率 首次放电比容量及首次充放电效率的测定应按附录C的规定执行。4.5.2 循环寿命 循环寿命的测定应按附录D的规定执行。5 试验报告 检测完成后，试验机构应及时出具真实、完整的产品试验报告，报告应包含但不局限于下列内容：a）试验项目的标准编号；b）样品的描述（名称、编号、原料、主要规格等）；c）试验项目及环境条件；d）所采用的主要试验参数；
7、e）所采用的试验系统、仪器；f）试验介质的描述；g）试样的预处理；h）试验结果；i）试验中偏离标准的细节及试验中的异常现象；j）试验单位、日期、人员。T/SNLCY 0022022 3 T/SNLCY 0022022 4 附 录 A（资料性）磁性物质测定方法 A.1 原理 在无水乙醇环境中，通过磁棒（磁性强度5000GS-7000GS）吸附试样中的磁性物质，用王水分解，用电感耦合等离子体发射光谱仪采用标准曲线法测定其中铁、镍、锌、铬等四种元素含量，其合量即为磁性物质含量。A.2 材料与设备 电感耦合等离子体发射光谱仪、超声波清洗机、抛光机、磁棒、氩气（纯度99.999%）、电子台秤、PE瓶、玻
8、璃烧杯、保鲜膜、50 mL容量瓶、洗瓶、加热套、缠胶带铁片。A.3 试剂 一级水、盐酸（GR）、硝酸（GR）、王水（现配现用）、无水乙醇（纯度99.7%）、铁、镍、锌、铬标准溶液。具体参数见表A.1。表A.1 试剂溶液参数 标准溶液名称 13元素混标 标准溶液（g/mL）100.0 中间液 1（g/mL）10.0 中间液 1 配制方式 移取 10 mL 标准溶液至 100 mL 容量瓶中，一级水定容至刻度。曲线浓度梯度（g/mL）0 0.5 1.0 1.5 2.0 中间液1移取体积（mL）0 2.5 5 7.5 10 定容体积（mL）50 50 50 50 50 A.4 ICP仪器参数 表A.
9、2 ICP仪器参数 元素 波长（nm）等离子体流量（L/min）辅助气流量（L/min）雾化气流量（L/min）功率（W）观测距离（mm）观测方式 Zn 206.200 12 0.2 0.55 1300 15 轴向 Fe 259.939 12 0.2 0.55 1300 15 轴向 Cr 283.563 12 0.2 0.55 1300 15 轴向 T/SNLCY 0022022 5 表A.2 ICP仪器参数（续）元素 波长（nm）等离子体流量（L/min）辅助气流量（L/min）雾化气流量（L/min）功率（W）观测距离（mm）观测方式 Ni 221.648 12 0.2 0.55 1300
10、 15 轴向 Li 670.784 15 0.4 0.65 1400 15 径向 A.5 分析方法 A.5.1 PE瓶去磁 取磁棒放入PE瓶内，加盖旋紧，摇晃磁棒旋转大约30下，吸附瓶内的磁性物质后取出磁棒，一级水清洗4-5遍备用。A.5.2 PE吸附磁性物质 用塑料勺向PE瓶中加入50 g样品，记录重量，加入50 ml无水乙醇，加入清洗干净的磁棒，加盖拧紧，用保鲜膜裹严PE瓶放入抛光机中，转动30 min，使磁棒充分吸附样品中含有铁、镍、铬、锌的物质。A.5.3 除去物质 用PE瓶中的磁棒吸住缠胶带的铁片，用无水乙醇清洗PE瓶和磁棒，将清洗后的磁棒倒入另一干净的250 ml烧杯中，再用无水乙
11、醇清洗数次，加入适量无水乙醇超声清洗两次（超声3 min），超声后用一级水清洗三次。A.5.4 样品消解 向盛有磁棒的烧杯中加入8 mL王水，加一级水至浸没磁棒，烧杯置于加热套中加热至溶液高度为磁棒的一半以下（约30 mL）加热过程中不断摇晃烧杯，停止加热并冷却至室温。A.5.5 清洁磁棒 将8 mL王水加入放有磁子的烧杯，加一级水至完全覆盖磁棒，放在电热板上加热，加热过程中不断摇晃烧杯，加热至剩余30 ml左右溶液，完成后取下冷却，用一级水清洗4-5遍备用。A.5.6 定容测试 将消解溶液转移至50 mL容量瓶中，用一级水定容，摇匀，待测。A.5 分析结果 以杂质元素浓度为横坐标，杂质元素响
12、应强度为纵坐标绘制曲线，读数即为测定结果。计算公式见式A.1。Cr+Ni+Zn+（Fe总Li/6.941 55.847）（A.1）T/SNLCY 0022022 6 附 录 B（资料性）粉末压实密度测定方法 B.1 原理 在外力的压缩过程中，随着粉末的移动和变形，较大的空隙被填充，颗粒间接触面积增大，使原子间产生吸引力且颗粒间的机械楔合作用增强，从而形成具有一定密度和强度的压坯。B.2 试剂与材料 B.2.1 干净的软布或纸巾。B.2.2 无水乙醇：分析纯。B.3 仪器与设备 B.3.1 压实密度仪，其中垫片直径13 mm，顶柱直径13 mm，金属圆柱套筒内径13 mm。B.3.2 分析天平：
13、感量为0.0001 g。B.3.3 数显测厚仪：精度0.001 mm。B.4 分析步骤 B.4.1 用干净的软布（纸巾）擦拭压实密度仪的上下垫片、顶柱和金属圆柱套筒，必要时，用软布蘸无水乙醇擦拭风干。B.4.2 将垫片、顶柱、金属圆柱套筒、垫盘按照测试时的顺序放好后放置于数显测厚仪上，按归零键。B.4.3 取出顶柱和上垫片，称量 1 g 样品于套筒内，精确到 0.0001 g，记下重量为。B.4.4 再将垫片和顶柱分别从孔中缓缓滑下，连同垫盘一起安装在压实密度仪上，拧紧压力控制旋钮。B.4.5 摇动压杠，同时观察压实密度仪上数显压力表上的数值，达到规定值 2200 Ib 后启动秒表。30 s
14、后松开压力控制旋钮，撤除压力，垫盘下降至一定高度，再拧紧压力控制旋钮。B.4.6 连同垫盘一起取出顶柱、套筒和底片，放置于数显测厚仪上，10 s 内读取数显测厚仪上的数值，记为 H。B.5 结果计算与数据处理 试样中的压实密度（g/cm3）按式（B.1）计算：=10/（）（B.1）式中：m样品重量，单位为克（g）；H样品压实后的厚度，单位为毫米（mm）；T/SNLCY 0022022 7 S顶柱的横截面积，单位为平方厘米（cm2）。B.6 试验报告 应包含以下内容：a）样品名称、生产批号、测试日期、时间、地点、试验使用仪器型号和操作人员等；b）分析结果及表示方法；c）在测定中观察到的异常现象；
15、d）任何不包括在本标准中的操作或是自由选择的试验条件。T/SNLCY 0022022 8 附 录 C（规范性）首次放电比容量及首次充放电效率测定方法 C.1 试验条件 本文件所规定的各项试验步骤，未作特别说明时，各试验步骤应在相对湿度40.0%，温度 20 40 的环境条件下进行。辊压工序应在相对湿度30.0%，环境温度小于 30 的条件下进行。C.2 试剂和原料 C.2.1 磷酸铁锂：粒度特征值D50为0.5 m8.0 m，比表面积为630 m2/g。C.2.2 导电剂：导电碳材料。C.2.3 聚偏二氟乙烯：简称PVDF，电池级，重均分子量5105，水分0.10%。C.2.4 N甲基吡咯烷酮
16、：简称NMP，电池级，纯度99.9%，水分0.02%。C.2.5 铝箔：厚度12 m20 m。C.2.6 乙醇：分析纯。C.2.7 锂离子电池隔膜：聚烯烃多孔膜，孔隙率35.0%60.0%，透气率100 s/100 mL500 s/100 mL，平均孔径1.0 m，直径为16.0 mm18.0 mm，厚度为9.0 m32.0 m。C.2.8 金属锂片：直径为12.0 mm16.0 mm，厚度为0.40 mm0.80 mm。C.2.9 电池标准结构件：型号CR2016、CR2025或CR2032，包含正极壳，负极壳，垫片和弹簧支撑片或泡沫镍片。C.2.10 锂离子电池电解液：由六氟磷酸锂（LiP
17、F6）与混合碳酸酯基有机溶剂（碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC、碳酸甲乙酯EMC体积比1：1：1）组成的锂离子电池电解液，水分0.002%，游离酸（HF）0.005%，电导率（25）7.0 mS/cm。C.2.11 无尘纸。C.2.12 氮气（或氩气）：纯度（体积分数）99.99%。C.3 仪器和设备 C.3.1 真空烘箱。C.3.2 烘箱。C.3.3 电子天平：精度0.0001 g。C.3.4 电子天平：精度0.00001 g。C.3.5 分散搅拌器或合浆机。C.3.6 锂离子电池极片小型涂布机。C.3.7 冲片机：正极冲片模具直径为10 mm14 mm，隔膜冲片模具直径为16 mm18 m
18、m。C.3.8 台式数显测厚仪：分辨率1 m。C.3.9 对辊机：扣式锂离子电池专用。T/SNLCY 0022022 9 C.3.10 惰性气氛（氩气）手套箱：水、氧气含量不大于0.0005%。C.3.11 绝缘镊子。C.3.12 注液器：1 mL。C.3.13 扣式电池封装机。C.3.14 恒温箱：0 60，控温精度2。C.3.15 锂离子电池电化学性能测试仪：电流电压满量程精度为0.1%。C.3.16 干燥器：内盛适当的干燥剂（如变色硅胶、五氧化二磷等）。C.4 试验步骤 C.4.1 试剂或材料预处理 C.4.1.1 磷酸铁锂、导电剂：放入真空烘箱内，烘干时抽真空或在氮气（或氩气）气氛循环
19、下，温度100 150 烘烤2 h20 h进行干燥，冷却至室温后置入干燥器中；C.4.1.2 聚偏二氟乙烯：放入真空烘箱内，烘干时抽真空或在氮气（或氩气）气氛循环下，温度70 90 烘烤4 h6 h进行干燥，冷却至室温后置入干燥器中。C.4.1.3 锂离子电池隔膜：放入真空烘箱内，在50 70 条件下烘烤4 h，取出后转移至惰性气氛（氩气）手套箱中进行存放。C.4.1.4 电池标准结构件：用乙醇对电池标准结构件进行超声清洗，超声3次，每次不小于30 min，操作完毕后，取出电池标准结构件放置于烘箱内，在70 120 条件下烘烤12 h24 h，随后转移至惰性气氛（氩气）手套箱中进行存放。C.4
20、.2 正极片的制备 C.4.2.1 称量 磷酸铁锂、导电剂、聚偏二氟乙烯按其之间的质量分数分别为8097%：110%：210%计算，用电子天平称量；NMP的量按固含量25%65%的设计要求计算，用电子天平称量。C.4.2.2 制浆 将称量的NMP加入到分散搅拌器或合浆机的搅拌罐中，逐步加入称量的聚偏二氟乙烯PVDF，分散搅拌直至完全溶解，配成透明胶液，PVDF粉末质量占胶液总质量的百分比为2%10%；取适量导电剂加入到上述透明胶液中，抽真空分散搅拌均匀；再逐步分次加入称量的磷酸铁锂，抽真空分散搅拌均匀；最后按设计的固含量补加NMP，浆料黏度控制在300020000 mPas，抽真空分散搅拌均匀
21、，完成制浆工序。注：本文件中固含量为正极活性物质磷酸铁锂、导电剂、聚偏二氟乙烯质量之和与正极活性物质磷酸铁锂、导电剂、聚偏二氟乙烯、溶剂质量之和的比值。C.4.2.3 涂覆 用锂离子电池极片小型涂布机将C.4.2.2中搅拌混合后的正极浆料均匀涂覆在铝箔的一面上（毛面）或直接涂覆在覆碳铝箔上，湿浆料涂层厚度为100 m300 m。涂布完成后，将极片转移至真空烘箱中进行烘干处理，烘干时抽真空或在氮气（或氩气）气氛循环下，烘烤温度控制在90 150，烘烤时间为2 h18 h。C.4.2.4 正极片制备 T/SNLCY 0022022 10 取C.4.2.3中烘干并达到可加工要求的极片，使用冲片机冲出
22、合适尺寸的正极片，采用电子天平、台式数显测厚仪分别测量正极片的质量、厚度。采用冲片机冲出合适尺寸的正极片，用电子天平、台式数显测厚仪分别测量铝箔基片的质量、厚度。试验电池中活性物质磷酸铁锂的质量按式（C.1）计算：=()（C.1）式中：试验电池中活性物质磷酸铁锂的质量，单位为克（g）；正极片质量，单位为克（g）；铝箔基片质量，单位为克（g）；正极配方中活性物质磷酸铁锂所占比例，单位为%。正极片压实密度按式（C.2）计算：=()(2)2()（C.2）式中：正极片压实密度，单位为克每立方厘米（g/cm3）；正极片质量，单位为克（g）；铝箔基片质量，单位为克（g）；正极片厚度，单位为微米（m）；铝箔
23、基片厚度，单位为微米（m）；正极片直径，单位为毫米（mm）。按2.1 g/cm 2.7 g/cm 的压实密度设计，计算正极片的理论厚度，采用对辊机将C.4.2.3中烘烤后的极片辊压至目标厚度，确保极片涂层厚度为40 m160 m。随后使用冲片机冲出合适尺寸的正极片，采用电子天平进行称量，并编号记录。随后将极片转移至真空烘箱中进行烘干处理，烘干时抽真空或氮气气氛循环，烘烤温度控制在90120，烘烤12 h18 h，降温后转移至惰性气氛（氩气）手套箱中存放。C.4.3 电池组装 电池组装应在惰性气氛（氩气）手套箱中进行。扣式电池装配可参考下列步骤：负极壳开口向上，平整的放于水平台面上；用绝缘镊子夹
24、取金属锂片置入负极壳，与负极壳平面接触并平整的处于负极壳正中；用绝缘镊子夹取隔膜，使其完全覆盖金属锂片并居中；用注液器将200 L电解液注入到负极壳中；用绝缘镊子夹取C.4.2.4中制备的正极片放置于隔膜正中间位置；用绝缘镊子依次夹取垫片和弹簧支撑片或泡沫镍片放置于正极片上，并确保垫片和弹簧支撑片或泡沫镍片与正极片三者对齐居中；用注液器取200 L电解液注入到含有垫片、弹簧片、正极片、隔膜及金属锂片的负极壳中；用绝缘镊子夹取正极壳放置于负极壳上；平移到扣式电池封装机上，扣压封装；T/SNLCY 0022022 11 用无尘纸擦拭泄露在扣式电池壳外的电解液；对组装的试验电池逐一编号并做记录。C.
25、4.4 电池测试 将制作的试验电池放入恒温箱，温度控制在25.0 1.0，静置12 h后，采用锂离子电池电化学性能测试仪测试，充放电制度如下：充电限制电压：0.1 C倍率下，恒流恒压充电至4.0 V，恒压充电截止电流0.05 C；1 C倍率下，恒流恒压充电至4.3 V，恒压充电截止电流0.05 C；放电终止电压：恒流放电至2.0 V；t C倍率下的恒流充放电电流：数值可参考式（C.3）计算：=0 （C.3）式中：m试验电池中活性物质磷酸铁锂的质量，单位为克（g）；0磷酸铁锂理论比容量170，单位为毫安时每克（mAh/g）；1/t h 下的倍率数，本文件中为0.1或1，单位为（h-1）。C.4.
26、5 数据记录 试验电池充放电循环一周后，记录充放电容量及对应的试验电池正极片中活性物质磷酸铁锂的质量，计算磷酸铁锂的首次放电比容量和首次充放电效率。C.5 试验数据处理 C.5.1 首次放电比容量 磷酸铁锂的首次放电比容量按式（C.4）计算：=100%(C.4)式中：C 首次放电比容量，单位为毫安时每克（mAh/g）；QID首次放电容量，单位为毫安时（mAh）；m 试验电池中活性物质磷酸铁锂的质量，单位为克（g）。计算结果保留一位小数。C.5.2 首次充放电效率 磷酸铁锂的首次充放电效率按式（C.5）计算：=100%（C.5）式中：首次充放电效率；QIC首次充电容量，单位为毫安时（mAh）；Q
27、ID首次放电容量，单位为毫安时（mAh）。计算结果保留一位小数。T/SNLCY 0022022 12 C.6 允许差 首次放电比容量：0.1 C倍率条件下为160 mAh/g10 mAh/g；1 C倍率条件下为150 mAh/g10 mAh/g。首次放电效率：0.1 C倍率下为97%3%；1 C倍率下为92%8%。C.7 试验报告 试验报告应包括以下内容：a）样品名称及批次；b）试验结果；c）试验日期；d）本文件没有规定的各种操作；e）可能影响试验结果的情况；f）本文件编号。T/SNLCY 0022022 13 附 录 D（规范性）循环寿命测定方法 D.1 试验条件 本文件所规定的各项试验步骤
28、，未作特别说明时，宜在干燥间（环境露点温度20）中进行，对无干燥间试验条件情形，各试验步骤应在相对湿度40.0%，温度 20 40 的环境条件下进行。特别的，辊压工序相对湿度应30.0%，环境温度应小于 30。D.2 试剂或材料 D.2.1 磷酸铁锂：粒度特征值D50为0.58.0 m，比表面积为630 m2/g。D.2.2 导电剂：导电碳材料。D.2.3 聚偏二氟乙烯：简称PVDF，电池级，重均分子量5105，水分0.10%。D.2.4 N甲基吡咯烷酮：简称NMP，电池级，纯度99.9%，水分0.02%。D.2.5 铝箔：厚度为12 m20 m。D.2.6 正极极耳（正极端子）：材质为铝，带
29、极耳胶。D.2.7 乙醇：分析纯。D.2.8 锂离子电池隔膜：聚烯烃多孔膜，孔隙率35.0%60.0%，透气率100 s/100 mL500 s/100 mL，平均孔径1.0 m，厚度9.0 m25.0 m。D.2.9 石墨：D50为10.0 m22.0 m，首次放电比容量340.0 mAh/g，首次充放电效率90.0%。D.2.10 羧甲基纤维素钠：简称CMC，主含量99.5%，分子量65105。D.2.11 水溶性粘结剂丁苯橡胶乳液：简称SBR，锂电池专用，固含量为35%52%，黏度为80 mPas400 mPas，pH值为6.07.0。D.2.12 去离子水：不低于三级，应符合GB/T
30、6682。D.2.13 铜箔：厚度为5 m12 m。D.2.14 负极极耳（负极端子）：材质为镍，带有极耳胶。D.2.15 铝塑膜：锂电池专用，厚度120 m160 m，铝塑膜表层涂覆铝箔厚度为30 m40 m。D.2.16 聚酰亚胺胶带。D.2.17 锂离子电池电解液：由六氟磷酸锂（LiPF6）与混合碳酸酯基有机溶剂（碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC、碳酸甲乙酯EMC体积比1：1：1）组成的锂离子电池电解液，水分0.002%，游离酸（HF）0.005%，电导率（25）7.0 mS/cm。D.2.18 氮气（或氩气）：纯度（体积分数）99.99%。D.3 仪器和设备 D.3.1 电子天平：精度
31、0.01 g。D.3.2 电子天平：精度0.0001 g。D.3.3 真空烘箱。T/SNLCY 0022022 14 D.3.4 干燥器。D.3.5 分散搅拌器。D.3.6 涂布机：烘道长不小于2.0 m。D.3.7 整边机。D.3.8 软毛刷。D.3.9 可调式分条机。D.3.10 冲片机：模具为边长10 cm的正方形或直径为10 cm的圆形。D.3.11 台式数显测厚仪：分辨率1 m。D.3.12 对辊机：锂电池专用。D.3.13 直尺：不锈钢材质，量程100 cm，精度0.05 cm。D.3.14 卷绕机。D.3.15 电池平压机。D.3.16 热封机。D.3.17 超声波焊接机。D.3
32、.18 惰性气氛（氩气）手套箱：水、氧气含量均不大于0.0005%。D.3.19 移液枪：1 mL5 mL。D.3.20 真空封口机。D.3.21 高低温湿热试验箱：30 120，温度偏差2。D.3.22 锂离子电池电化学性能测试仪：电流电压满量程精度为0.1%。D.3.23 二次真空终封机。D.4 试验步骤 D.4.1 试剂或材料预处理 D.4.1.1 磷酸铁锂、导电剂：放入真空烘箱内，烘干时抽真空或在氮气（或氩气）气氛循环下，于温度100 150 烘烤4 h20 h进行干燥，冷却至室温后置入干燥器中；D.4.1.2 聚偏二氟乙烯：放入真空烘箱内，烘干时抽真空或在氮气（或氩气）气氛循环下，于
33、温度70 110 烘烤4 h8 h进行干燥，冷却至室温后置入干燥器中。D.4.2 正极片制备 D.4.2.1 称量 磷酸铁锂、导电剂、聚偏二氟乙烯按其之间的质量分数分别为90%97%：1%5%：2%5%计算，用电子天平称量；NMP的量按固含量40%65%的设计要求计算，用电子天平称量。D.4.2.2 制浆 将称量的NMP加入到分散搅拌器的搅拌罐中，逐步加入称量的聚偏二氟乙烯，分散搅拌直至完全溶解，配成透明胶液；取适量导电剂加入到上述透明胶液中，抽真空分散搅拌均匀；再逐步分次加入称量的磷酸铁锂，抽真空分散搅拌均匀；最后按设计的固含量补加NMP，浆料黏度控制在4000 mPa s8000 mPa
34、s，抽真空分散搅拌均匀，完成制浆工序。注：本文件中固含量为正极活性物质磷酸铁锂、导电剂、聚偏二氟乙烯质量之和与正极活性物质磷酸铁锂、导电剂、聚偏二氟乙烯、溶剂质量之和的比值。T/SNLCY 0022022 15 D.4.2.3 涂覆 用涂布机将D.4.2.2中搅拌混合后的正极浆料均匀涂覆在铝箔的一面上（毛面），涂布机涂布速率参数设置为800 mm/min2000 mm/min，鼓风烘烤温度设置为110120。涂覆时按设计留出露箔区，露箔区宽度大于等于正极极耳宽度（图D.1）。控制正极浆料单面涂覆面密度在150 g/m2200 g/m2范围内，厚度差异5 m，且正反面面密度偏差5.0 g/m2。
35、涂布完成后，将初步烘干卷绕的正极片转移至真空烘箱中进行二次烘干处理，烘干时抽真空或在氮气（或氩气）气氛循环下，烘烤温度控制在70 100，烘烤时间为12 h18 h。图D.1 正极片各部件几何结构及尺寸示例图 D.4.2.4 正极片制备 取D.4.2.3中烘干并达到可加工要求的极片，使用冲片机（D.3.10）冲出面积为Sc的圆形或正方形正极片，使用电子天平（D.3.2）及台式数显测厚仪（D.3.11）对冲出的正极片进行质量测量mc及厚度测量dc。采用冲片机（6.10）冲出面积为Sc的铝箔基片，采用电子天平（D.3.2）及台式数显测厚仪（D.3.11）对铝箔基片进行质量测量mAl及厚度测量dAl
36、。正极片压实密度c按式（D.1）计算：c=mc mAlSc(dc dAl)（D.1）c正极片压实密度，单位为克每立方厘米（g/cm3）；mc正极片质量，单位为克（g）；dc正极片厚度，单位为厘米（cm）；Sc正极片面积，单位为平方厘米（cm2）；mAl铝箔基片质量，单位为克（g）；dAl铝箔基片厚度，单位为厘米（cm）。按2.1 g/cm2.7 g/cm的压实密度设计，计算正极片的理论厚度。采用对辊机将D.4.2.3中二次烘烤后的正极片辊压至目标厚度，并按以下步骤进行操作：用整边机对辊压后的正极片进行切边修整；T/SNLCY 0022022 16 用软毛刷拂去正极片表面异常凸起物及边缘毛刺；用
37、可调式分条机将软毛刷处理过的正极片切至设计的宽度Wc（图D.1）；用直尺对正极片两面活性物质覆盖区域进行长度测量，记录为Lc1（图D.1），使用电子天平对擦拭处理后的正极片进行称量，并编号记录。采用直尺对正极活性物质和铝箔露箔区总长度进行测量，记录为Lc0（图D.1）。在露箔区，采用超声波焊接机将正极极耳焊接在正极片A面，抽检确保电芯无漏焊虚焊和过焊，随后放入真空烘箱中存放。装配前的正极片如图D.1所示。D.4.3 负极片制备 D.4.3.1 称量 石墨、碳导电剂、羧甲基纤维素钠CMC(D.2.10)、丁苯橡胶乳液SBR 按其之间的质量分数分别为91.098.0%0.53.0%0.53.0%1
38、.03.0%计算，用电子天平称量；去离子水的量按固含量45.0%60.0%计算，用电子天平称量。D.4.3.2 制浆 将称量的去离子水加入分散搅拌器内的搅拌罐中，逐步加入称量的羧甲基纤维素钠CMC分散搅拌2 h以上至均匀后；再加入称量的导电剂抽真空分散搅拌均匀；然后加入称量的石墨抽真空进行分散搅拌，最后加入称量的丁苯橡胶乳液SBR抽真空进行分散搅拌均匀，浆料黏度控制在15004500 mPas，完成制浆工序。D.4.3.3 涂覆 按负极片面容量正极片面容量=1.11.15设计，计算负极片单面面密度，控制负极浆料单面涂覆面密度在60 g/m2110 g/m2范围内，厚度差异5 m，且正反面面密度
39、偏差5.0 g/m2。用涂布机将搅拌混合后的负极浆料均匀涂覆在铜箔正反面，涂布机涂布速率参数设置为8002000 mm/min，鼓风烘烤温度设置为7090。涂覆时按设计留出露箔区，露箔区宽度大于等于负极极耳宽度（见图D.2）。涂覆完成后，将初步烘干卷绕的负极片转移至真空烘箱进行二次烘干处理，烘干时抽真空或在氮气（或氩气）气氛循环下，烘烤温度控制在70 100，烘烤时间大于12 h。图D.2 负极片各部件几何结构及尺寸示例图 T/SNLCY 0022022 17 D.4.3.4 负极片制备 取D.4.3.3中烘干并达到可加工要求的极片，使用冲片机冲出面积为Sa的圆形或正方形负极片，使用电子天平及
40、台式数显测厚仪对冲出的负极片进行质量测量ma及厚度测量da。采用冲片机冲出面积为Sa的铜箔基片，采用电子天平（D.3.2）及台式数显测厚仪（D.3.11）对铜箔基片进行质量测量mCu及厚度测量dCu。负极压实密度a按式（D.2）计算：a=(ma mCu)Sa(da dCu)（D.2）a负极片压实密度，单位为克每立方厘米（g/cm3）；ma负极片质量，单位为克（g）；da负极片厚度，单位为厘米（cm）；Sa负极片面积，单位为平方厘米（cm2）；mCu铜箔基片质量，单位为克（g）；dCu铜箔基片厚度，单位为厘米（cm）。按1.45 g/cm1.65 g/cm3的压实密度设计，计算负极片厚度，采用对
41、辊机将D.4.3.3中二次烘烤后的极片辊压至目标厚度，并按以下步骤进行操作：用整边机对辊压后的负极片进行切边修整；用软毛刷拂去负极片表面异常凸起物及边缘毛刺；用可调式分条机将软毛刷处理过的负极片切至设计的宽度Wa（图D.2）；用直尺对负极片两面活性物质覆盖区域进行长度测量，记录为长度La1、La2，确保Lc1La2La1，使用电子天平（D.3.2）对擦拭处理后的负极片进行称量，并编号记录。采用直尺对负极活性物质和铝箔露箔区总长度进行测量，记录为La0。在露箔区，采用超声波焊接机将负极极耳焊接在负极片C面上，抽检确保电芯无漏焊虚焊和过焊；随后放入真空烘箱中存放。装配前的负极片如图D.2所示。D.
42、4.4 隔膜准备 取锂离子电池隔膜，应满足WcWaWs且Lc0La0Ls的要求，使用可调式分条机对隔膜进行裁剪，长度记为Ls，宽度记为Ws。其中，Wc为正极片宽度，Wa为负极片宽度，Ws为隔膜宽度，Lc0为正极片长度，La0为负极片长度，Ls为隔膜长度。D.4.5 电池组装 上下两层隔膜、正负极片上卷方式可参考如图D.3所示，试验电池组装可参考下述步骤实施：T/SNLCY 0022022 18 图D.3 隔膜、正负极片上卷方式示意图 取D.4.4中裁剪后的隔膜，套在卷绕机的卷针上；将D.4.3.4中的负极片置于两层隔膜之中且居中对齐；取D.4.2.4中的正极片置于隔膜上，使正极片、隔膜、负极片
43、三者居中对齐卷绕；启动卷绕机，按设定程序自动进行卷绕；将卷绕成型的卷芯从卷针上取出，用聚酰亚胺胶带分别对卷芯尾部和顶部进行粘贴固定；将卷芯平放在电池平压机上加压整平。平压完成后，拆开头卷电芯查看极片状态，确保无裂痕；将卷芯放入铝塑膜壳中，用热封机对铝塑膜壳进行顶侧封制成电芯，然后置于真空烘箱中，烘箱温度设置为5085，抽真空或在氮气（或氩气）（D.2.18）气氛循环下干燥15 h36 h；将电芯转移至手套箱中，用移液枪向铝塑膜壳开口端注入锂离子电池电解液，注液后在手套箱内用真空封口机进行抽真空一次封口；将一次封口后的试验电池搁置24 h48 h。D.4.6 电池化成 取D.4.5中经搁置的试验
44、电池，置于绝缘夹板中，使用适宜的方式进行固定；随后将带有绝缘夹板的试验电池放入高低温湿热试验箱中，高低温湿热试验箱温度设置为（402），保温48 h；从高低温实验箱中取出试验电池，采用锂离子电池电化学性能测试仪进行充放电，充放电制度如下：首次充电采用阶梯制度，按0.02 C倍率恒流充电3 h，0.1 C倍率恒流充电至截止电压3.23.7 V，然后恒压充电，恒压充电截止电流小于0.05 C。然后将试验电池在高低温湿热试验箱中（382）静置24 h后取出，使用二次真空终封机抽真空二次封口，并剪去多余铝塑膜。经相关方协商一致，也可采用其他化成条件。D.4.7 电池分容 取D.4.6中经化成的试验电池
45、，采用锂离子电池电化学性能测试仪进行分容，分容工序中恒流恒压充电截止电压为3.6 V3.7 V，恒压充电截止电流为0.05 C，恒流放电终止电压2.0 V2.2 V。分容制度参照如下执行：a）采用0.1 C/0.1 C倍率恒流恒压充电制度，进行充放电（可计算首次充放电效率）；b）采用0.5 C/0.5 C倍率恒流恒压充电制度，进行充放电；c）采用1 C/1 C倍率恒流恒压充电制度，进行充放电；d）按1 C倍率恒流恒压充电至终止电压3.5 V，恒压充电截止电流小于0.05 C。T/SNLCY 0022022 19 其中，t C倍率下的充放电电流It对应的电流数值可参考式（D.3）进行计算：=（D
46、.3）式中：m试验电池中活性物质磷酸铁锂的质量，单位为克（g）；C试验电池中活性物质磷酸铁锂在半电池中首次放电比容量，单位为mAh/g；t1/th 下的倍率数，数值为t，单位为（h-1）。经相关方协商一致，也可采用其它分容制度。D.4.8 电池测试条件 经化成和分容后的试验电池，使用锂离子电池电化学性能测试仪进行循环寿命测试，充放电电压限制如下：a）充电截止电压：恒流恒压充电至3.6 V3.7 V，恒压充电电流小于或等于0.02 C 电流值；b）放电终止电压：2.0 V2.2 V；c）充放电制度：按GB/T 18287中的规定，采用1C/1C制度分别在（232）、（552）环境温度下进行充放电
47、循环。D.5 数据记录和循环寿命测试 D.5.1 数据记录 记录试验电池循环过程中不同循环次数下的充放电容量，其中，第1次循环放电至终止电压时的放电容量记为Q1，第n次循环放电至终止电压时的放电容量记为Qn。D.5.2 循环寿命测试 磷酸铁锂第n次循环放电容量与第1次循环放电容量之比，按式（D.5）计算：n=QnQ1 100%（D.5）式中：n第n次循环放电容量与第1次循环放电容量比率；Qn第n次循环放电容量，单位为毫安时（mAh）；Q1首次放电容量，单位为毫安时（mAh）。磷酸铁锂的循环寿命按以下方法确定：当n80%，n+180%时的循环次数n，即为测试样品的循环寿命。计算结果保留一位小数。D.6 允许差 常温（232）条件下，循环寿命不小于2000次。高温（552）条件下，不特别限定循环寿命的次数，各厂家依据实际情况自行决定。D.7 试验报告 试验报告应包括以下内容：T/SNLCY 0022022 20 a）样品名称及批次；b）试验结果；c）试验日期；d）本文件未规定或视为可选的操作；e）可能影响试验结果的情况；f）本文件编号；g）其他。_