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必发bifa锂电池制作工艺前段(下):辊压分切

类别:行业新闻   发布时间:2024-01-29 12:37:34   浏览:

  必发bifa大家好,我是研究新能源汽车的研讨君,锂电池的生产流程一般分为前,中,后三段,在上一篇新能源汽车纪要中,我为大家介绍了锂电池制作工艺中的前段的搅拌和涂布工艺,今天我就接着给大家来介绍一下前段中的

  本文所有内容均是产业研究和公司研究的案例,不构成任何投资建议,不构成任何投资推荐。另外还有三点值得注意:

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  辊压是指:将涂布完成的产品,经过一定间隙下、一定压力下的两个钢辊,将极片压实到指定厚度的过程。

  涂布后极片厚度不变的情况下,辊的直径越大,极片越薄。极片所需要的厚度,通过张力控制双辊来实现。

  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。所以说辊压的目的就是将疏松多孔的电极进一步压实,减少物质间接触电阻,提高一定电池体积内的电池容量,同时又不能过压,因为要保证电解液对极片的浸润效果。

  左图为辊压前,右图为辊压后。辊压后的结构更加稳定,颗粒之间空隙间距更小。

  如果厚度不一致,意味着活物质密度不一致,锂离子和电子在极片中传输、传导速率则会有所不同。当电流密度不同时,极易引起枝晶锂的析出,对电芯性能不利。此外,极片厚度不同时,活性物质与集流体之间的接触电阻也是不同的,极片越厚内阻越大,电池极化也就越严重,影响电芯容量。

  辊弯曲是需要张力和轧件的变形抗力共同决定,轧件变形张力越大,辊弯曲越大,简单来说就是轧纸片和铁片,两者造成的辊弯曲度不一样。

  由上图可见,极片受辊压时经历了:塌陷期-初步压缩期-剧烈压缩期-受控反弹期-自由反弹期。虽然反弹是一定的,但是反弹率要尽量控制在可接受的范围,并且稳定下来,使用辊压后烘烤可以加速极片的反弹并让其尽快稳定下来。

  由于涂布时部分位置厚度过厚,辊压后则有可能出现过压的现象。过压的位置活物质颗粒出现破碎,活物质颗粒间接触紧密,在电芯充放电过程中,电子导电性增强,但离子移动通道减小或堵塞,不利于容量发挥,放电过程中极化增大,电压下降,容量减小。同时,过压后影响电解液的浸润效果,对电芯的性能也有很大的影响。

  上图为涂敷厚度为100μm 的极片在不同轧制温度下的厚度曲线°C,极片厚度偏差由±1.9μm 降低为±1.3μm 再降低为±0.8μm,极片厚度一致性逐渐提高,这是因为随着轧制温度的增加,极片涂层变形抗力减小,可塑性变好,使得极片表面厚度更加均匀。

  2)可用较小的辊制力将极片压至工艺要求的厚度和面密度,最大可减少62%,一般减少35%-45%;

  3)减少电池极片粘结剂微裂纹,提高粘结剂性能,提高电池循环寿命,减少因压力过大损坏箔材;

  辊压工艺需要用到的设备是辊压机,制作辊压机的企业有:北方华创纳科诺尔科恒股份赢合科技、新嘉拓

  分切也叫分条,圆盘分切刀主要有上、下圆盘刀,装在分切机的刀轴上,利用滚剪原理来分切厚度为0.01~0.1mm成卷的铝箔、铜箔、正负极极片等。

  分条后的极片不能出现褶皱、脱粉,要求分条尺寸精度高等,同时极片边缘的毛刺小,否则在毛刺上会产生枝晶刺破隔膜,造成电池内部的短路。

  1.极片分切时,上下圆盘刀具有后角,类似于剪刀刀刃,刃口宽度特别小。上下圆盘刀不存在水平间隙(图中所示参数c相当于负值),而是上下刀相互接触并存在侧向压力。

  2.板料分切时上下基本上都有橡胶托辊,平衡上下刀在剪切时产生的剪力和剪切力矩,避免板料的大幅变形。而极片分切没有上下托辊。

  3.极片涂层是由颗粒组成的复合材料,几乎没有塑性变形能力,当上下圆盘刀产生的内应力大于涂层颗粒之间的结合力必发bifa,涂层产生裂缝并拓展分离。

  一般说,材料的塑性好,剪切时裂纹会出现得较迟,材料被剪切的深度较大,所得断面光亮带所占的比例就大;而塑性差的材料,在同样的参数条件下,则容易发生断裂,断面的撕裂带所占的比例就会偏大,光亮带自然也较小。

  在极片的分切中,刀具侧向压力是影响分切质量的关键因素之一必发bifa。剪切时,断裂面上下裂纹是否重合、剪切力的应力应变状态都与侧向压力的大小关系密切。侧向压力太小时,极片分切可能出现分切断面不齐整、掉料等缺陷,而压力太大,刀具更容易磨损,寿命更短。

  重叠量的设置主要与极片的厚度有关,合理的重叠量有利于刀具的咬合,其影响包括剪切质量的优劣、毛剌的大小和刀具刃口磨损快慢等问题。

  圆盘分切中,咬入角是指剪切段和被剪板材中心线的夹角。咬入角增加,剪切力所产生的水平分力也会增大。如果水平分力大于极片的进料张力,板材要么打滑,要么在圆刀前拱起来而无法剪切。而咬入角减小,刀片的直径就要增大,分条机的尺寸相应的也要增大。因此如何平衡咬入角、刀片直径、板料厚度以及重叠量,必须参考实际工况而定。

  毛刺,特别是金属毛刺对锂电池的危害巨大,尺寸较大的金属毛刺直接刺穿隔膜,导致正负极之间短路。而极片分切工艺是锂离子电池制造工艺中毛刺产生的主要过程。上图所示即为极片分切产生的金属毛刺的典型形貌,极片在分切时,由于张力控制不稳定导致二次切削形成箔材毛刺,尺寸达到100μm以上。为了避免这种情况出现,调刀时根据极片的性质和厚度,找到最合适的侧向压力和刀具重叠量是最关键的。另外,通过还可以切刀倒角,收放卷张力来改善极片边缘品质。

  极片分切时,由于切刀重叠量和压力不合适,会形成波浪边和切口涂层脱落,出现波浪边时,极片分切和卷绕时会出现边缘纠偏抖动,从而引起工艺精度,另外对电池最终的厚度和形貌也会出现不良影响。

  分切所需要的设备是分切机(分条机),制作分切机(分条机)的企业有:科恒股份赢合科技、新嘉拓、先导智能等。

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