扣式半电池组拆相对容易，且能供给可重复的实验数据，所以正在实验室中常被用来评价电池资料的机能。然而，他们无奈精确预测资料正在真际锂离子电池中的暗示（称为“全电池”）。那次要是因为半电池具有富厚的锂，会掩盖电池中的副反馈问题。再者，半电池体系不能确定正负极之间互相做用的映响。为了精确地预测新电极资料的机能，开发正确且可重复性强的扣式全电池的组拆办法是有价值的。
为此，加拿大哈利法克斯达尔豪斯大学的Jeff Dahn课题组正在此方面生长了很是细致的工做。做者开发了运用石朱做为负极资料制备扣式全电池的办法，并供给了具体的注明，使钻研人员能够制备出高量质的扣式全电池。原文中的电池组拆办法可以取Marks等人提出的电极制造办法相联结，用于完好地评价电池资料的真际机能（J. Electrochem. Soc., 158, A51 (2011)）。实验局部见文终，每一步的每个参数都很是具体。
【结果和探讨】
图1. 两种常见的扣式全电池构造，组拆顺序自下而上。
做者按照传统的金属Li半电池设想并组拆了完好的扣式全电池（NMC622/石朱）。当制备常规半电池时，常运用圆形Li片做为负极。Li全面积但凡大于正极（或工做负极）。然而，当制造全电池时，最好运用具有雷同尺寸的正极和负极。正在那项工做中，做者运用了曲径雷同的正极和负极。图2a显示了三个代表性电池（电池的构造如图1a所示）的放电容质取循环次数干系直线，三者的测试结果悬殊。为了找到起因，做者将那些电池转移到氩气氛手淘箱中装开并拍照（图2b）。不雅察看到正在电池II和III中，正极片和负极片未正确瞄准，错位重大，如图中的红涩圆圈所示（图2c）。
图2. （a）三个雷同的电池I，II，III（a）放电比容质取循环次数干系直线，（b）三个电池装开后的照片，（c）电池II和III的放大照片。（c）中的绿涩箭头默示有Li析出，此中正极取负极瞄准不佳，有错位。所有电池工做条件：30℃，电压领域3-4.3x，循环电流C/ 3，化成电流C/5。
随后，做者进一步不雅察看到，析锂发作正在正极未被负极笼罩的区域中。电池I正在100个循环后糊口生涯了其初始容质的95％，电池II糊口生涯90％，电池III仅糊口生涯80％。容质丧失取那三个电池电极片的未瞄准程度间接相关。基于电极尺寸而言，并且纵然很是小的错位也会招致显著的容质丧失，那种组拆办法显然不折用于测试电极资料的机能。
这么，有没有办法减轻或彻底阻挡那种状况的发作？看大牛收招！
图3. 运用实空吸笔组拆的B电池（绿涩）和常规A电池（黑涩）的归一化容质取循环次数干系直线。A电池正在C/5下化成，正在C/3下循环。B电池正在C/10下化成，正在C/5下循环。所有电池正在30℃下循环，电压领域3-4.3x。
做者正在颠终多次实验总结出，当将弹片和垫片放置正在电极/隔膜的上层时会发作未瞄准的状况。但凡，实验者会运用镊子停行那种电池的组拆。当运用那种办法时，弹片和垫片会因为重心不稳的起因向某一侧成小角度倾斜。纵然那种倾斜很是细微也足以惹起正负极片错位。为了改进那一问题，做者运用雷同的构造制造了几多个电池，差异的是，运用实空吸笔与代镊子将弹片和垫片放置正在电池中。那种办法能够从极片/隔膜正上方垂曲放置弹片和垫片，防行了倾斜问题的发作。对照运用实空吸笔组拆的B电池（绿涩）和用常规办法制成的A电池（黑涩），咱们可以看出电池机能获得显著改进（图3）。
图4.（a）用两层Celgard隔膜制成的电池，取（b）用一层BMF隔膜制成的电池相比较。电池测试条件：30℃，电压领域3-4.3x，化成电流C/10，循环电流C/5。
借助于实空吸笔组拆的电池正在机能和可重复性方面都获得了鲜亮改进，但它们仍达不到咱们对扣式全电池极片高瞄准的要求。又该怎样办？
这么接下来，咱们先思考下两个Celgard隔膜的状况。当电池内部遭到外力发作卷直时，它们也会稍微弯直。当那种状况发作正在半电池中时，柔韧的Li片取电池一起弯直，可保持电池中各个组件的严密接触。然而，当组拆全电池时，负极不这么柔韧，因而咱们就须要思考整个电池中能否存正在不平均的压力。BMF隔膜比Celgard隔膜更厚，可压缩性更强，那有助于扣式全电池电极外表保持更平均的压力。图4 展示了运用两层Celgard隔膜（构造A）电池和一层BMF隔膜电池（构造B）测试结果。结果讲明，运用单层BMF隔膜显著进步了扣式全电池测试结果的可重现性（图4b）。
图5. NMC622/石朱电池（a）软包电池，（b）扣式全电池。A和C划分代表软包和扣式全电池正在冬季循环100圈的测试结果的可重复性对照。B代表软包电池正在秋季测试结果的可重复性对照，D代表扣式全电池正在夏季测试结果的可重复性对照。B和D循环200圈。电池测试条件：30℃，电压领域3-4.3x，化成电流C/10，循环电流C/5。
最后，做者还运用雷同曲径的电极，单层BMF隔膜并运用实空吸笔组拆了扣式全电池。所制备的的扣式全电池（图5b）取呆板制造的软包电池（图5a）对照测试如下：
i）正在冬季停行的电化学测试，100个循环（A，C）之后进止；
ii）正在夏季停行的电化学测试，200个循环（B，D）之后进止。
正在夏季测试时，其时室外温度回升，温度控制环境略高于30℃设定值。正在数据中可以看到，相较于软包电池，扣式电池受温度厘革映响更大，那进一步注明控制实验历程中每个方面的重要性。只管如此，结果仍讲明，那种办法组拆的扣式全电池（实空吸笔+单层BMF隔膜组拆的电池）具有比之前所组拆全电池（常规办法组拆的扣式电池，运用实空吸笔+两层Celgard隔膜组拆的电池）更高的精度。
【小结】
改良的扣式全电池组拆方式：实空吸笔垂曲放置垫片和弹片+单层BMF隔膜；
应付扣式电池，相比于冬天测试，夏天测试对电池测试结果一致性映响较大；
扣式电池取软包电池相比，扣式电池受温度映响较大。
更多探讨：
如图1，做者给取的是自下而上的组拆方式，即正极壳+正极+隔膜+负极+垫片+弹片+负极壳，次要是为了适应封口机的封拆，即正极壳正在下，负极壳正在上。有些冤家组拆半电池时，屡屡会给取相反的组拆顺序，但是封拆时须要将组拆好的电池旋转180°，那样对极片的错位映响更大。兴许因为锂片相对工做电极面积较大，如此收配对半电池尚且可止，但应付全电池则映响甚大，弹片和垫片正在旋转的历程中更会对正负极的错位组成重大映响。另外，有些冤家会将电池拿得手淘箱外封拆，那个历程叮叮铛铛，正负极片错位的概率和程度会更大。
实验局部（很是具体，倡议参考）
电解液：浓度1mol/L，溶量为LiPF6 （Capchem，深圳，中国99.9％）；溶剂为碳酸亚乙酯（EC，Capchem，<20ppmH2O）和碳酸二乙酯（DEC，Capchem，<20ppm H2O），量质比1：1。电解液添加剂为LiPO2F2（Capchem），按1%量质比添加。
电池资料：正极资料为LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 （NMC622），负极资料为石朱。
电极制备：扣式全电池中电极取软包电池中电极彻底雷同。正在NMC622资料外表涂覆Al2O3，其但凡用于改进正极不乱性。1）正极的量质负载为21.3mg/cm2，涂层压制到密度3.3g/cm2。配方为96％活性物量：2％PxDF粘折剂：2％Super S导电炭黑（分质比）。2）石朱（东莞凯金，AML-400）负极的负载为13.2mg/cm2 ，并将涂层压制到密度1.55g/cm2。配方为96％活性物量：2％CMC/SBR粘折剂：2％Super S导电炭黑（分质比）。将烘干后的电极正在空气中冲压切片，转移得手淘箱之前正在110℃下实皂手淘箱中加热留宿。
电解液的滴加：为了保持电解液溶液取电极外表积的比率恒定，所有扣式电池运用雷同体积的电解液。用打针器正在扣式电池的各层之间滴加电解液。一滴电解液量质为2.0±0.1mg。
针对两种差异构造的电池，电解液运用质如下所示：
1、两层Celgard隔膜扣式全电池构造（图1a）
将6滴电解液平均地滴正在正极上，随后放置第一层Celgard隔膜，再滴6滴；
正在放置第二层Celgard隔膜后，滴4滴；
放置负极之前，将3滴电解液平均地滴正在负极上，而后将其取正极瞄准放置。
电解液总量质约为：19滴×2.0毫克/滴= 38毫克
2、BMF隔膜扣式全电池（图1b）
正在正极上添加6滴；
添加BMF隔膜，滴加12滴电解液；
放置负极之前，将3滴电解液平均地滴正在负极上，而后将其取正极瞄准放置。
电解液总量质约为42mg。BMF隔膜（3M公司，聚丙烯微纤维）厚约0.25毫米，孔隙率约90％，很是柔软。
测试方式：运用Maccor 4000系列主动测试系统（Maccor Inc.，USA），将所有电池正在30.0±0.1℃温度领域，正在3.0-4.3x条件下停行充放电循环。正在C/5电流密度下化成，C/3下循环大概正在C/10电流密度下化成，C/5下循环。循环后，将一些电池装开以检查电极的瞄准问题，以协助评释实验测试结果。
软包电池（袋式电池）制备：规格为240mAh NMC622 /石朱402035电池。电解液用质为1.00±0.02g，电解液配方为1molL-1 LiPF6溶于1：1 EC/DEC溶剂，1％LiPO2F2添加剂（量质比）。运用深圳科晶电池密封机（MSK-115A，MTI Corp.）正在-90kPa压力下预封电池，并立刻正在室温下将电池保持正在1.5x（21~25℃）以避免铜集流体腐化，静置~24小时。而后，将电池转移到恒温箱（30.0±0.1℃）中并连贯到Maccor 4000系列主动测试系统（Maccor Inc.）。因为化成期间发作有气体孕育发作，所以运用软橡胶（正在~25kPa压力下）夹紧软包电池。正在2.8-4.3x和C/10条件下停行化成，跑完一圈后，将电池充电至3.8x并进止。正在氩气氛围中，将电池气囊处切口并停行二封，以撤除化成历程中孕育发作的气体。最后，与出电池停行循环测试。