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锂电池极片辊压工序超全总结

液压机械 2022-04-19 09:56 0
核心提示:锂离子电池制作过程中有很多的影响因素,解决了每道工序中可能出现的工艺问题后,将直接减少对生产资料的浪费,完善后续的装配、注液、包装等工序的品质和效率,提高最终产品的品质和一致性,降低生产成本,继而使锂离子电池产品具有更强的市场竞争力.

 

 

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,需要对其进行辊压,以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。 同时,极片辊压可以压缩电芯体积,提高电芯能量密度,降低极片内部活物质、导电剂、粘结剂之间的孔隙率,降低电池的电阻提高电池性能。

一、辊压机介绍

为了提高电池极片表面材料的密度及厚度的一致性,正负极片在涂布工序之后须进行滚压,此工序称为电池极片的辊压。 目前国内外锂离子电池厂家均使用二辊辊压机辊压极片,双辊压机是由两个铸钢压实辊以及电机和传动轴组成。 主流机型辊径为500 mm,辊身长度为500 mm~700 mm,辊压出的极片沿宽度方向的厚度一致性较差。 为保证厚度一致性的精度要求,轧辊长度与直径比值往往较小,最终导致极片辊压宽度较窄。

新知图谱, 锂电池极片辊压工序超全总结

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图1 极片轧制生产线示意图

而在铜箔、铝箔等箔材制造领域,箔材绝大多数由四辊辊压机辊压制造,表面精度能达到几微米的同时,辊压宽度能达到1 m 以上。 但是 当前还没有四辊辊压机在极片辊压中应用的先例? (如果有,欢迎给我们留言补充)

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图2 左: 二辊辊压机辊系布置示意图 右: 四辊辊压机辊系布置示意图

完整的 辊压过程 是将涂布完成的极片,固定于放卷机构后,将极片正确穿过双辊间隙,并连接收卷系统。 开启辊压模式后,电机带动上下辊同时转动,收卷机构拉动极片将稳步穿过辊压间隙,最终被压到所需压实密度。 辊压机在非工作状态时需要涂一层薄油层,以防其生锈,在使用前用无水乙醇将油层擦干净,并清理收放卷机构、自动纠偏机构。 因此, 一个优秀的辊压机必须包含以下八大功能模块:

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图3: 气液增压泵加压式极片轧机

轧辊压力调整及快速反应功能: 滚压机两只轧辊之间的压力调整是提高电池极片活性物质压实密度的必要条件,由于涂布间歇、单双面交错等因素影响,两辊之间的压力调整必须快速反应。

轧辊间隙调整及准确复位功能: 滚压机两只轧辊之间的间隙调整是获得电池极片厚度的必要条件。由于极片涂布方式变化及极片接带的需要,两只轧辊之间的间隙快速调整后需要准确复位。

极片滚压前后张力调整与与快速反应功能: 电池极片滚压过程中调整前后张力可以控制电池极片的板型平整度。 滚压过程中滚压线速度经常发生瞬间突变,张力控制快速反应是防止断带的重要手段。

轧辊无级调速与线速度同步功能: 电池极片滚压机在启停过程中或根据工艺需要必须对两只轧辊进行无级变速,同时确保两只轧辊的线速度一致。

极片滚压温度调整功能: 调整电池极片滚压温度可以直接影响滚压过程中的电池极片的变形抗力和塑性变形量。

轧辊变形的矫正功能: 电池极片滚压过程或温度调整过程中,两只轧辊必然存在轴向挠曲变形和径向鼓胀变形,矫正轧辊变形直接影响电池极片的厚度均匀性和压实密度均匀性。

极片滚压过程的智能控制功能: 随着极片滚压速度以及自动化程度的不断提升,自动上下料、自动接带、自动加压、自动调隙、在线监测等都要求闭环控制甚至智能控制。

轧辊清洁及维护保养功能: 电池极片滚压过程中两只轧辊表面粘粉是常有的事,保持辊面清洁既可以减少轧辊磨损,还可以提高电池极片表面质量。 滚压机便于维护保养也是非常必要的功能。

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图4 手动螺旋加压式极片轧机及调辊缝示意图

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