3D打印机在柔性锂离子电池极片制作中的应用

发布时间：2017-08-12 00:06

  本文关键词：3D打印机在柔性锂离子电池极片制作中的应用

  更多相关文章： 3D打印技术 柔性锂离子电池极片 疲劳测试 疲劳测试仪器

【摘要】：3D打印技术在制造业中的应用方兴未艾,它具有无模化、个性化和快速化等特点,是工业4.0平台的构建非常重要的一部分,是引导工业互联网化、实现互联网+的重要技术。锂离子电池因为其本身的诸多优点,已经成为一种非常重要的绿色电池。目前制作的锂离子电池以传统方式为主,不容易实现极片制作的个性化的同时也不容易实现制膜过程的数据化。柔性锂离子电池不仅具有锂离子电池的优秀特征,并且在可穿戴电子设备上有更加广泛的应用场景。是为物联网底层器件供电的极佳选择。本文通过将3D打印技术应用到锂离子电池和柔性锂离子电池极片的制作中,验证此种新工艺的可能性。首先通过修改3D打印机部分源代码和重构部分底层架构,为其增添实时日志功能、中断功能和缩放功能,使3D打印机功能更丰富,架构更合理,更适应打印电池极片。其次通过软件优化后的3D打印机制作出电池极片的涂片,确定活性材料比例、配置可打印活性材料并组装模拟电池。测试在3D打印机打不同厚度和不同填充角度情况下制作的极片组装成的模拟电池的电化学性能。最后通过过塑机和胶水将正负极极片封装在一起组装成柔性全电池,测试并分析其电化学性能。手工对柔性电池疲劳测试并分析疲劳测试过后柔性电池的电化学性能。根据疲劳测试过程中存在的问题,提出了一种全自动疲劳测试仪器的设计方案。将3D打印技术应用于柔性锂离子电池极片制造工艺,是一种具有挑战性并且意义重大的尝试,为电池制造技术与3D打印技术融合做了一些基础性探索。本文初步验证了通过3D打印制作的柔性锂离子电池具有一定的性能,在现有制作条件下取得了成功。具有一定的科研价值。
【关键词】：3D打印技术 柔性锂离子电池极片 疲劳测试 疲劳测试仪器
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM912
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题的研究背景8-9
• 1.2 本文相关技术发展现状9-12
• 1.2.1 3D打印技术发展现状9-10
• 1.2.2 柔性锂离子电池发展现状10-11
• 1.2.3 我国3D打印技术和柔性锂离子电池制作技术的发展中主要存在的问题11-12
• 1.3 本文的工作内容及行文结构12-14
• 1.3.1 本文的工作内容12
• 1.3.2 本文的行文结构12-14
• 第二章 实验设计方案分析14-17
• 2.1 实验整体设计方案和思路14-15
• 2.2 3D打印机和锂离子电池性能的计量15-16
• 2.2.1 3D打印机性能的计量15-16
• 2.2.2 锂离子电池性能的计量16
• 2.3 电池材料的制备和测试16-17
• 2.3.1 电极活性材料的制备16
• 2.3.2 电化学性能的测试16-17
• 第三章 3D打印机软件优化17-35
• 3.1 3D打印机简介17-23
• 3.1.1 引言17
• 3.1.2 3D打印机硬件结构17-20
• 3.1.3 3D打印机软件结构20-21
• 3.1.4 本文所用3D打印机分层算法简介21-22
• 3.1.5 3D打印机软件可优化点分析22-23
• 3.2 3D打印机软件功能优化23-32
• 3.2.1 3D打印软件实时日志功能的添加23-25
• 3.2.2 3D打印软件中断功能的添加25-27
• 3.2.3 修改3D打印软件中速度相关参数的架构27-30
• 3.2.4 成比缩放放工件尺寸30-32
• 3.3 3D打印机修改结果测试32-33
• 3.4 本章小结33-35
• 第四章 3D打印机制作极片35-47
• 4.1 引言35-36
• 4.2 活性材料的选择和配置36-42
• 4.2.1 活性材料配比的确定36-37
• 4.2.2 3D打印机打印涂布的步骤37-39
• 4.2.3 可打印材料扩散性能测试39-40
• 4.2.4 模拟纽扣电池的组装40-42
• 4.3 3D打印极片的化学性能测试42-46
• 4.3.1 涂布厚度对电池性能的影响42-44
• 4.3.2 填充角度对电池性能的影响44-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 柔性锂离子电池的制备和测试47-59
• 5.1 柔性锂离子电池的封装47-51
• 5.1.1 引言47
• 5.1.2 封装方式的选择47-51
• 5.2 柔性锂离子电池性能测试结果51-54
• 5.2.1 柔性锂离子电池性能51-52
• 5.2.2 柔性电池形变后的性能52-54
• 5.3 基于实验提出一种疲劳仪器的方案54-58
• 5.3.1 疲劳仪器提出的初衷54-55
• 5.3.2 疲劳仪器的整体设计55-58
• 5.4 本章小结58-59
• 第六章 总结与展望59-61
• 参考文献61-63
• 致谢63-64

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5 ;新型锂离子电池[J];炭素技术;2002年03期

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1 许名飞;郭永兴;李新海;吴显明;;锂离子电池气胀问题探析[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年

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3 刘勇;盘毅;谢凯;芦伟;;锂离子电池的存储性能研究[A];第30届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2013年

4 张俊乾;;锂离子电池中的扩散应力和破坏[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

5 康慨;戴受惠;万玉华;王树安;;我国锂离子电池的研究与发展[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（上册）[C];2001年

6 张千玉;马晓华;;二甲苯用作锂离子电池过充保护添加剂的研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年

7 张千玉;马晓华;;新型锂离子电池过充保护添加剂的研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年

8 朱静;于申军;陈志奎;何显能;周永超;李贺;;水分对锂离子电池性能的影响研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年

9 崔少华;杨晓民;;圆型锂离子电池渗液不良分析[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集（2）[C];2009年

10 李琳琳;王斌;吴宇平;T.van Ree;;甲基苯基二-(甲氧二乙基)硅烷用作锂离子电池功能性添加剂的研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第7分册）[C];2010年

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1 李壮;新国标9月实施锂电池门槛加高[N];中国高新技术产业导报;2005年

2 刘碧玛;动力锂离子电池要抓住发展机遇[N];科技日报;2007年

3 记者　陈颖;深圳锂电产量已占全国六成[N];深圳特区报;2006年

4 实习记者 徐恒邋记者 诸玲珍;锂离子电池安全受关注 新材料研究是热点[N];中国电子报;2008年

5 徐恒 诸玲珍;锂离子电池安全备受关注[N];中国有色金属报;2008年

6 李燕京;锂离子电池国标年内将出台[N];中国消费者报;2008年

7 本报记者 冯健;动力锂离子电池：安全性制约应用[N];中国电子报;2009年

8 新材料在线首席研究员 李国强;锂离子电池产业:中日韩三分天下[N];中国电子报;2004年

9 金信;全国最大的锂离子电池生产基地在津建成[N];中国机电日报;2002年

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1 刘金龙;锂离子电池高性能富锂锰基正极材料的研究[D];复旦大学;2014年

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6 明海;高容量或高倍率锂离子电池材料的合成与相应全电池的组装研究[D];苏州大学;2015年

7 杨智博;高性能锂离子电池硅/锗电极的设计与制备[D];兰州大学;2015年

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1 张涛;失效锂离子电池破碎特性研究[D];华东交通大学;2011年

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5 李娟;锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的制备与研究[D];广东工业大学;2012年

6 玄哲文;微纳结构MnO_2及CuO的制备及作为锂离子电池负极的性能研究[D];云南民族大学;2015年

7 邢程程;原位生长FeS纳米结构薄膜及其在锂离子电池中的应用[D];浙江大学;2015年

8 白钢印;锂离子电池高电压正极材料镍猛酸锂的合成与改性研究[D];昆明理工大学;2015年

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