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【干货分享】锂电池极片辊压工序超全总结
极片辊压是一个锂离子电池生产过程中一个重要的环节,其目的是获得符合设计要求的极片。辊压是一个很有必要的工序,极片在涂布、干燥完成后,活物质与集流体箔片的剥离强度很低,此时需要对其进行辊压,增强活物质与箔片的粘接强度,以防在电解液浸泡、电池使用过程中剥落。下面将详细介绍:
一、辊压设备
辊压设备需要具备的基本功能有:
二、 辊压过程和控制
电池极片辊压的基本机理:电池极片辊压属于粉末轧制,其目的是提高电池极片活性物质的压实密度及其均匀性,提高活性物质的附着力,提高表面粗糙度。辊压过程遵从重量不变定律。
垂直压实与纵向延展:在辊压过程中,两只轧辊对电池极片的压力实际上是垂直压力和水平压力的合力,其大小取决于极片活性物质的压缩量大小和轧辊咬入角。在极片活性物质压缩量一定的前提下,垂直压力和水平压力的大小取决于两只轧辊的咬入角,咬入角大则水平压力大,咬入角小则垂直压力大。压实密度取决于垂直压力大小,纵向延伸率取决于水平压力大小。
极片压实密度均匀性与表面粗糙度:假设极片涂布厚度是均匀的,则电池极片压实密度均匀性取决于两只轧辊之间接触母线的平行度,其影响因素主要是轧辊同轴度、辊身圆柱度、轴承精度、设备刚性稳定性、轧辊两端的缝隙调整等。极片辊压表面的粗糙度取决于活性物质颗粒大小和轧辊表面的粗糙度。
集流体延伸与活性物质颗粒滑移:铝箔或铜箔集流体在大辊径轧辊辊压设备上辊压时很难延展,但是集流体上粘结的活性物质在水平压力的推动下会发生滑移,进而带动电池极片集流体延伸,延伸率影响了极片的平整性和导电性。
电池极片局部延伸压缩与内应力不均:电池极片涂布经涂布厚度存在误差,两只轧辊接触母线平行度也存在误差。为此电池极片上的活性物质局部压实密度并不均匀,局部延展与周边压缩并存造成了极片内应力不均匀,进而影响了电池极片板型的平整度。
极片压实密度、延伸率与辊颈:前面说过两只轧辊咬入角大小直接影响了极片活性物质的压实密度和延伸率,而轧辊辊身直径的大小直接决定了咬入角大小。辊径大则咬入角小,辊径小则咬入角大。
极片辊压厚度反弹与辊压速度和环境湿度:辊压速度慢会减小极片活性物质的弹性变形量,也就是辊压后的厚度反弹量会变小。然而事实是当辊压速度提高到一定数值时,极片辊压后的厚度反弹量反而变小,这是因为环境湿度造成的。活性物质吸水量不仅影响了活性物质的表面碱性,也影响了厚度反弹量。
极片辊压内应力不均匀与张力控制:极片辊压的过程就是压缩变形与延展变形的过程,此过程中进口张力影响极片的内应力分布,出口张力影响极片的板型平整度。
热辊压与极片的变形抗力:一般说来,物质变形抗力都会随着温度升高而变小,塑性变形量也会随之增大。极片热辊压还有利于减少轧辊表面磨损。但就极片冷热辊压的比较一直没有明显效果,足见极片辊压影响因素的复杂性。
三、辊压工序常见问题和解决
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