CN111740074A - 一种手持式钠离子纽扣半电池钠片加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种手持式钠离子纽扣半电池钠片加工装置，包括聚四氟乙烯刮刀、夹持机构和中心圆柱模具，其中聚四氟乙烯刮刀用于刮掉钠块表面的氧化层同时将钠块分切成小块，夹持机构由带有手柄的一体式上压板、带有定位孔和手柄的一体式下压板及连接一体式上压板和一体式下压板的合页构成，中心圆柱模具与一体式下压板的定位孔相配且中心圆柱模具内嵌于一体式下压板的定位孔内，中心圆柱模具的高度小于一体式下压板的定位孔高度。本发明结构简单，操作简便，且材质使用寿命长，不易变形，不仅能够提高操作效率，而且能够提高钠片规格的一致性，便于各种正/负极材料储钠性能的研究。
Description
技术领域
本发明属于钠离子纽扣半电池钠片加工装置技术领域，具体涉及一种手持式钠离子纽扣半电池钠片加工装置。
背景技术
锂离子电池（LIBs）因具有能量密度高、体积小、循环寿命长、绿色环保以及无记忆效应等优点，已成功商业化，并广泛应用于消费电子产品、混合动力和智能电网等领域。随着人们对锂离子电池需求的增加，锂的消耗随之增大，将会遇到锂资源短缺和价格昂贵等问题，因此，迫切需要开发一种可替代的、成本低廉、自然界储备丰富及长循环寿命的储能体系。由于钠与锂物化性质相似，资源丰富，且钠离子电池与锂离子电池具有相似的工作原理，因此，钠离子电池非常具有发展前景。
同锂离子电池，正/负极材料也是决定钠离子电池性能的关键之一。钠离子电池基础研究过程中，以钠片为对电极，组装纽扣半电池进行测试分析，评估正/负极材料。然而，鉴于钠的化学性质活泼，目前没有商业化的钠片可供直接使用，需研究人员自行将钠块制作成钠片。因无专业的加工工具或设备，所制作的钠片，一般平整度和光滑度差，厚度不均一，对电池组装的合格率，电极材料的评估，和实验时效性产生较大的影响。因此，急需开发一种简单易操作，便于调控所需钠片直径，厚度等规格的加工装置。
考虑到加工装置的材质对钠片制作过程中产生的影响，聚四氟乙烯（PTFE）具有耐腐蚀，耐污性，耐高温，不粘附，韧性和强度高等优越性能，因此采用聚四氟乙烯材料制作钠片加工装置。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种结构简单、设计合理且使用方便的手持式钠离子纽扣半电池钠片加工装置。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种手持式钠离子纽扣半电池钠片加工装置，其特征在于包括聚四氟乙烯刮刀、夹持机构和中心圆柱模具，其中聚四氟乙烯刮刀用于刮掉钠块表面的氧化层同时将钠块分切成小块，夹持机构由带有手柄的一体式上压板、带有定位孔和手柄的一体式下压板及连接一体式上压板和一体式下压板的合页构成，中心圆柱模具与一体式下压板的定位孔相配且中心圆柱模具内嵌于一体式下压板的定位孔内，中心圆柱模具的高度小于一体式下压板的定位孔高度。
进一步限定，通过设计一体式下压板的长、宽、高尺寸以及定位孔的数量，能够一次性制作多个金属钠片；通过设计一体式下压板定位孔和中心圆柱模具的直径，能够控制加工钠片的直径，其中中心圆柱模具为实心圆柱，中心圆柱模具的外径与定位孔的内径一致；通过设计中心圆柱模具与一体式下压板的高度差，能够控制加工钠片的厚度。
本发明所述的手持式钠离子纽扣半电池钠片加工装置的使用方法，其特征在于具体过程为：
（1）所述钠片加工装置的一体式下压板长*宽*高为100 mm*100 mm*30 mm，定位孔内径为15 mm，中心圆柱模具外径*高为15 mm*29 mm，形成的凹槽直径*深度为15 mm*1 mm；
（2）在水、氧含量均小于0.1 ppm的真空手套箱中，将储存在煤油中的钠块取出，表面煤油用无尘纸擦拭干净，使用聚四氟乙烯刮刀将钠块表面的氧化层刮掉，漏出钠块光亮部分，将其分切成适合的小块；
（3）将中心圆柱模具和夹持机构擦拭干净后，打开一体式上压板，将各中心圆柱模具放在一体式下压板的定位孔中，形成凹槽，切好的钠块分别放置于凹槽中；
（4）一体式下压板保持平放，握住一体式上压板手柄向下压，直至一体式上压板和一体式下压板无缝贴合；
（5）打开一体式上压板，用刮刀将定位孔边缘部分多余的钠去除，然后微抬起一体式下压板，将中心圆柱模具逐一从一体式下压板下方顶出，用镊子夹取中心圆柱模具上方的钠片，进行电池组装。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明提供的钠片加工装置可一次性制备多个金属钠片，本发明结构简单，操作简便，且材质使用寿命长，不易变形，不仅能够提高操作效率，而且能够提高钠片规格的一致性，便于各种正/负极材料储钠性能的研究。
附图说明
图1是本发明的加工工艺流程图；
图2是本发明夹持机构的结构示意图；
图3是本发明夹持机构的展开状态图；
图4是本发明中心圆柱模具的结构示意图。
图中：1-一体式下压板，2-定位孔，3-合页，4-一体式上压板，5-中心圆柱模具。
具体实施方式
结合附图详细描述本发明的技术方案。如图2-4所示，一种手持式钠离子纽扣半电池钠片加工装置，包括聚四氟乙烯刮刀、夹持机构和中心圆柱模具5，其中聚四氟乙烯刮刀用于刮掉钠块表面的氧化层同时将钠块分切成小块，夹持机构由带有手柄的一体式上压板4、带有定位孔2和手柄的一体式下压板1及连接一体式上压板4和一体式下压板1的合页3构成，中心圆柱模具5与一体式下压板1的定位孔2相配且中心圆柱模具5内嵌于一体式下压板1的定位孔2内，中心圆柱模具5的高度小于一体式下压板1的定位孔2高度。
本发明通过设计一体式下压板的长、宽、高尺寸以及定位孔的数量，能够一次性制作多个金属钠片；本发明通过设计一体式下压板定位孔和中心圆柱模具的直径，能够控制加工钠片的直径，其中中心圆柱模具为实心圆柱，中心圆柱模具的外径与定位孔的内径一致；本发明通过设计中心圆柱模具与一体式下压板的高度差，能够控制加工钠片的厚度。
本发明以制作直径为15mm、厚度为1mm的钠片为例，具体操作过程如下：
（1）如图3所示，所述钠片加工装置的一体式下压板长*宽*高为100 mm*100 mm*30 mm，定位孔内径为15 mm，中心圆柱模具外径*高为15 mm*29 mm，形成的凹槽直径*深度为15mm*1 mm；
（2）在水、氧含量均小于0.1 ppm的真空手套箱中，将储存在煤油中的钠块取出，表面煤油用无尘纸擦拭干净，使用聚四氟乙烯刮刀将钠块表面的氧化层刮掉，漏出钠块光亮部分，将其分切成适合的小块；
（3）将中心圆柱模具和夹持机构擦拭干净后，打开一体式上压板，将各中心圆柱模具放在一体式下压板的定位孔中，形成凹槽，切好的钠块分别放置于凹槽中；
（4）一体式下压板保持平放，握住一体式上压板手柄向下压，直至一体式上压板和一体式下压板无缝贴合；
（5）打开一体式上压板，用刮刀将定位孔边缘部分多余的钠去除，然后微抬起一体式下压板，将中心圆柱模具逐一从一体式下压板下方顶出，用镊子夹取中心圆柱模具上方的钠片，进行电池组装。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。
Claims (3)
1.一种手持式钠离子纽扣半电池钠片加工装置，其特征在于包括聚四氟乙烯刮刀、夹持机构和中心圆柱模具，其中聚四氟乙烯刮刀用于刮掉钠块表面的氧化层同时将钠块分切成小块，夹持机构由带有手柄的一体式上压板、带有定位孔和手柄的一体式下压板及连接一体式上压板和一体式下压板的合页构成，中心圆柱模具与一体式下压板的定位孔相配且中心圆柱模具内嵌于一体式下压板的定位孔内，中心圆柱模具的高度小于一体式下压板的定位孔高度。
2.根据权利要求1所述的手持式钠离子纽扣半电池钠片加工装置，其特征在于：通过设计一体式下压板的长、宽、高尺寸以及定位孔的数量，能够一次性制作多个金属钠片；通过设计一体式下压板定位孔和中心圆柱模具的直径，能够控制加工钠片的直径，其中中心圆柱模具为实心圆柱，中心圆柱模具的外径与定位孔的内径一致；通过设计中心圆柱模具与一体式下压板的高度差，能够控制加工钠片的厚度。
3.一种权利要求1或2所述的手持式钠离子纽扣半电池钠片加工装置的使用方法，其特征在于具体过程为：
（1）所述钠片加工装置的一体式下压板长*宽*高为100 mm*100 mm*30 mm，定位孔内径为15 mm，中心圆柱模具外径*高为15 mm*29 mm，形成的凹槽直径*深度为15 mm*1 mm；
（2）在水、氧含量均小于0.1 ppm的真空手套箱中，将储存在煤油中的钠块取出，表面煤油用无尘纸擦拭干净，使用聚四氟乙烯刮刀将钠块表面的氧化层刮掉，漏出钠块光亮部分，将其分切成适合的小块；
（3）将中心圆柱模具和夹持机构擦拭干净后，打开一体式上压板，将各中心圆柱模具放在一体式下压板的定位孔中，形成凹槽，切好的钠块分别放置于凹槽中；
（4）一体式下压板保持平放，握住一体式上压板手柄向下压，直至一体式上压板和一体式下压板无缝贴合；
（5）打开一体式上压板，用刮刀将定位孔边缘部分多余的钠去除，然后微抬起一体式下压板，将中心圆柱模具逐一从一体式下压板下方顶出，用镊子夹取中心圆柱模具上方的钠片，进行电池组装。
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