【干貨分享】鋰電池極片輥壓工序超全總結(jié)

發(fā)布時間：2022-12-09人氣：678

極片輥壓是一個鋰離子電池生產(chǎn)過程中一個重要的環(huán)節(jié)，其目的是獲得符合設(shè)計(jì)要求的極片。輥壓是一個很有必要的工序，極片在涂布、干燥完成后，活物質(zhì)與集流體箔片的剝離強(qiáng)度很低，此時需要對其進(jìn)行輥壓，增強(qiáng)活物質(zhì)與箔片的粘接強(qiáng)度，以防在電解液浸泡、電池使用過程中剝落。下面將詳細(xì)介紹：

一、輥壓設(shè)備

輥壓設(shè)備需要具備的基本功能有：

二、?輥壓過程和控制

電池極片輥壓的基本機(jī)理：電池極片輥壓屬于粉末軋制，其目的是提高電池極片活性物質(zhì)的壓實(shí)密度及其均勻性，提高活性物質(zhì)的附著力，提高表面粗糙度。輥壓過程遵從重量不變定律。
垂直壓實(shí)與縱向延展：在輥壓過程中，兩只軋輥對電池極片的壓力實(shí)際上是垂直壓力和水平壓力的合力，其大小取決于極片活性物質(zhì)的壓縮量大小和軋輥咬入角。在極片活性物質(zhì)壓縮量一定的前提下，垂直壓力和水平壓力的大小取決于兩只軋輥的咬入角，咬入角大則水平壓力大，咬入角小則垂直壓力大。壓實(shí)密度取決于垂直壓力大小，縱向延伸率取決于水平壓力大小。
極片壓實(shí)密度均勻性與表面粗糙度：假設(shè)極片涂布厚度是均勻的，則電池極片壓實(shí)密度均勻性取決于兩只軋輥之間接觸母線的平行度，其影響因素主要是軋輥同軸度、輥身圓柱度、軸承精度、設(shè)備剛性穩(wěn)定性、軋輥兩端的縫隙調(diào)整等。極片輥壓表面的粗糙度取決于活性物質(zhì)顆粒大小和軋輥表面的粗糙度。
集流體延伸與活性物質(zhì)顆粒滑移：鋁箔或銅箔集流體在大輥徑軋輥輥壓設(shè)備上輥壓時很難延展，但是集流體上粘結(jié)的活性物質(zhì)在水平壓力的推動下會發(fā)生滑移，進(jìn)而帶動電池極片集流體延伸，延伸率影響了極片的平整性和導(dǎo)電性。
電池極片局部延伸壓縮與內(nèi)應(yīng)力不均：電池極片涂布經(jīng)涂布厚度存在誤差，兩只軋輥接觸母線平行度也存在誤差。為此電池極片上的活性物質(zhì)局部壓實(shí)密度并不均勻，局部延展與周邊壓縮并存造成了極片內(nèi)應(yīng)力不均勻，進(jìn)而影響了電池極片板型的平整度。
極片壓實(shí)密度、延伸率與輥頸：前面說過兩只軋輥咬入角大小直接影響了極片活性物質(zhì)的壓實(shí)密度和延伸率，而軋輥輥身直徑的大小直接決定了咬入角大小。輥徑大則咬入角小，輥徑小則咬入角大。
極片輥壓厚度反彈與輥壓速度和環(huán)境濕度：輥壓速度慢會減小極片活性物質(zhì)的彈性變形量，也就是輥壓后的厚度反彈量會變小。然而事實(shí)是當(dāng)輥壓速度提高到一定數(shù)值時，極片輥壓后的厚度反彈量反而變小，這是因?yàn)榄h(huán)境濕度造成的。活性物質(zhì)吸水量不僅影響了活性物質(zhì)的表面堿性，也影響了厚度反彈量。
極片輥壓內(nèi)應(yīng)力不均勻與張力控制：極片輥壓的過程就是壓縮變形與延展變形的過程，此過程中進(jìn)口張力影響極片的內(nèi)應(yīng)力分布，出口張力影響極片的板型平整度。
熱輥壓與極片的變形抗力：一般說來，物質(zhì)變形抗力都會隨著溫度升高而變小，塑性變形量也會隨之增大。極片熱輥壓還有利于減少軋輥表面磨損。但就極片冷熱輥壓的比較一直沒有明顯效果，足見極片輥壓影響因素的復(fù)雜性。

三、輥壓工序常見問題和解決

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