鉅大LARGE | 點擊量：3416次 | 2021年08月26日
介紹動力鋰離子電池極片輥壓工藝技術
什么是動力鋰離子電池極片輥壓工藝?鋰離子電池的極片制作緊要分為漿料制作、集流體涂覆、極片輥壓、極片分條以及極片干燥等過程。今天跟大家分享下極片輥壓過程中的部分相關相關經驗。
工作過程
極片輥壓一般由雙輥壓機完成，雙輥壓機是由兩個鑄鋼壓實輥以及電機和傳動軸組成。輥壓機在非工作狀態時要涂一層薄油層，以防其生銹，在使用前用無水乙醇將油層擦干凈，并清理收放卷機構、自動糾偏機構、輥以及其它與極片接觸的可能沾有雜質的位置。
將涂布完成的極片，固定于放卷機構后，將極片正確穿過雙輥間隙，并連接收卷系統。開啟輥壓模式后，電機帶動上下輥同時轉動，收卷機構拉動極片將穩步穿過輥壓間隙，最終被壓到所需壓實密度。
輥壓目的
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
輥壓的最終目的是獲得符合設計要求的極片。什么是符合設計要求?就是要求極片的相關參數：面密度多少、壓實密度多少、粘接性如何、顆粒完整度、翹曲大小等等滿足電芯的設計要求。輥壓的必要性：極片在涂布、干燥完成后，活物質與集流體箔片的剝離強度很低，此時要對其進行輥壓，加強活物質與箔片的粘接強度，以防在電解液浸泡、電池使用過程中剝落。
輥壓過程中存在的問題及處理方法
1.極片斷裂
在極片輥壓的過程中，經常會走著走著極片猛然斷裂的現象，斷裂不僅影響工作效率，還對后續的分切、卷繞等工序造成困擾。其原由有兩點：
①在涂布過程中，若在極片表面留有小顆粒等質地不均現象，則在輥壓時，小顆粒受到雙輥壓力，便向箔帶方向擠壓，顆粒體較軟的可被碾成粉末繼而脫落，顆粒體較硬的會擠壓箔帶，造成箔帶破孔甚至箔帶斷裂。
②涂布過程中，倘若極片表面面密度不同，則在輥壓過程中會出現一片過輥壓而另外一片輥壓不足。在極片走帶過程中，張力控制相同的情況下，輥壓不足的地方則會出現部分活物質脫落甚至斷箔的現象。控制收卷張力，防治大顆粒雜質落到極片表面可以有效減少極片斷裂。
2.極片翹曲嚴重
極片經過輥壓后，有時候極片會呈較大程度的內凹外凸的現象，此種現象出現不利于極片分切、卷繞。在涂布工藝中有一個緊要的問題是“厚邊”，厚邊現象是輥壓后極片翹曲的緊要原由。
由于邊緣厚度較中間部位大幾微米或十幾微米，輥壓軋輥壓力用途在極片上時，邊緣厚度大的區域承受更大的軋制力，從而導致極片輥壓壓實橫向密度不一致，造成了極片輥壓后翹曲嚴重，對后續的分切工藝也會出現不利影響。
控制翹曲，關鍵還是要控制極片涂布質量，通過控制漿料表面張力、泵壓、走帶速度、輥壓壓力等參數可以有效減少極片翹曲的情況。當然，是在滿足設計要求的條件下。
3.極片橫向、縱向厚度不同
橫向：在極片輥壓過程中，常出現測量左右極片厚度不一致的情況。當極片左右厚度不一致時，需首先排除極片涂布過程中的影響，當探測未輥壓的極片左右厚度一致時，則要對輥壓壓力進行左右調節，以保證極片輥壓后左右壓實密度一致。在輥壓過程中要按時對極片進行探測，以防輥壓途中壓力發生變動。
縱向：有時會出現極片經過輥壓后，探測極片厚度符合要求，但是在分切時又出現厚度新增的現象。此為極片的反彈現象，極片反彈一是極片內部水分較多，而是輥壓時速度太快。極片反彈問題可以通過使用熱輥工藝和控制輥壓速度處理。熱輥的好處有：
①去除極片的里面的水分
②減少極片的在軋制后的材料反彈。
③由于極片在加熱過程中材料處于熔融狀態，熱軋可以新增活性物質與流體之間的粘合力。
④減少極片的內應力，因為在分切活模切時，減少極片的內應力的釋放影響的不良。
⑤降低電池極片的變形抗力，有利于提高活性物質的吸液量。
4.極片波濤邊嚴重
極片涂布之后，除活物質外還有部分銅鋁箔外露，在極片經過輥壓之后，外露的銅鋁箔邊出現較密集的波濤紋路。此種現象的出現會影響電芯的卷繞、熱壓、極耳焊接等工藝，一定要杜絕。出現波濤邊的原由是：銅箔和鋁箔都是利用銅鋁塊經過擠壓壓片制成的，具有很好的金屬出產性和延展性。
當極片在輥壓的過程中，活物質之間相互擠壓，并對銅箔、鋁箔施加了一定的壓力，則會出現一定的延展。在輥壓時，沒有活物質涂覆的部分沒有發生延展，而有活物質的極片在輥壓力用途下出現延展，延展不一在外觀上形成箔帶邊緣的波濤形皺褶，平行的波濤痕跡與箔帶運動方向垂直。
附著在皺褶箔帶上的活性物質易發生裂縫、凸起或脫落。設計合理的涂布面密度和輥壓壓實密度可以減少極片波濤邊的發生。另外，輥輪不平時也會導致波濤邊。此外還有一些操作失誤，如測量極片厚度時刮料、問題點沒有及時標記等人為失誤，可以通過增強培訓提高意識來處理。
輥壓工藝對電芯的影響
1.輥壓情況對極片出產狀態的影響
輥壓后極片的理想狀態是極片表面平整、在光下光澤度一致、留白部分無分明波濤、極片無大程度翹曲。但是，在實際加工中操作熟練度、設備運行情況等都會引起部分問題的出現。最筆直的影響是影響極片分切，分切極片寬度不一致，極片出現毛刺;輥壓結果影響極片的卷繞，嚴重的翹曲會造成極片卷繞過程中極片、隔膜間出現較大的空隙，在熱壓后會形成某些部分多層隔膜重疊，成為應力聚集點，影響電芯性能。
2.輥壓情況對電芯性能的影響
輥壓過程會出現的幾個典型問題是：
①極片厚度不一致。厚度不一致，意味著活物質密度不一致，鋰離子和電子在極片中傳輸、傳導速率則會有所不同。當電流密度不同時，極易引起枝晶鋰的析出，對電芯性能不利。此外，極片厚度不同時，活性物質與集流體之間的接觸電阻也是不同的，極片越厚內阻越大，電池極化也就越嚴重，影響電芯容量。
②極片部分位置出現過壓。由于涂布時部分位置厚度過厚，輥壓后則有可能出現過壓的現象。過壓的位置活物質顆粒出現破裂，活物質顆粒間接觸緊密，在電芯充放電過程中，電子導電性加強，但離子移動通道減小或堵塞，不利于容量發揮，放電過程中極化增大，電壓下降，容量減小。同時，過壓后影響電解液的浸潤效果，對電芯的性能也有很大的影響。
總結
鋰離子電池制作過程中有很多的影響因素，處理了每道工序中可能出現的工藝問題后，將筆直減少對加工資料的浪費，完善后續的裝配、注液、包裝等工序的品質和效率，提高最終產品的品質和一致性，降低加工成本，繼而使鋰離子電池產品具有更強的市場競爭力。以上就是動力鋰離子電池極片輥壓工藝，希望能給大家幫助。
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