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锂电池设备 - 辊压设备

2025-06-04

Roller pressing


 

 

辊压 是将涂层产品通过两个间隙和压力固定的钢辊压实到规定厚度的过程。

 

01 辊压设备的功能、原理及影响辊压质量的因素

1.1 辊压设备的功能

辊压工艺是将涂覆并部分干燥的锂电池电极片进行压实。该工艺可提高电池能量密度,同时确保粘结剂将电极材料牢固地粘附在集流体上,防止材料脱落和循环过程中的能量损失。辊压前,涂覆的电极片必须充分干燥,以避免涂层从集流体上剥落。辊压过程中,控制压实程度至关重要:过度压实会影响集流体附近锂离子的嵌入/脱嵌,导致活性物质粘附过紧(容易脱落),甚至可能使电极片塑性过强,导致辊压后出现卷绕失效或断裂。

滚动 轧制是锂电池电极片制造过程中最关键的工序之一,轧制精度对锂电池的性能有显著影响。

滚动的目的如下:

辊压工艺可以保持电极片的表面光滑。光滑平整的表面可防止电极片表面毛刺刺穿隔膜而导致电池短路,从而提高电池能量密度。辊压工艺能够压实涂覆在电极片集流体上的电极材料,从而减小电极片的体积,提高电池能量密度,并改善锂电池的循环寿命和安全性能。

1.2 电池电极片轧制原理

辊压的目的是使活性物质与箔片结合得更加致密,厚度更加均匀。辊压工艺必须在涂覆完成且电极片干燥后进行;否则,在辊压过程中容易出现粉末脱落和薄膜层剥离等现象。电池电极片是一种铜箔 (或者铝箔电池电极条双面涂覆有导电浆料颗粒。电极条在轧制前需经过涂覆和干燥两道工序。轧制前,涂覆在铜箔(或铝箔)上的导电浆料是一种半流动半固态的颗粒介质,由一些不相连或弱连接的单个颗粒或团簇组成,具有一定的分散性和流动性。 

 


Roller pressing


电池电极片的辊压成型工艺与钢材轧制工艺有显著不同。钢材轧制过程中,工件首先在外力作用下发生弹性变形。随着外力增大到临界点,开始发生塑性变形,塑性变形程度随外力增大而增大。纵向轧制钢材的主要目的是实现材料的伸长:在此过程中,钢材分子在纵向拉伸的同时横向膨胀,从而在不改变其密度的情况下减小工件厚度。


电池电极片由涂覆在铝箔或铜箔等基材上的复合浆料构成。电极片的轧制工艺旨在压实浆料颗粒,其主要目标是提高压实密度。达到最佳压实密度可以提升电池放电容量、降低内阻并延长循环寿命。


1.3 影响辊压质量的因素

电池电极片因轧制设备引起的质量问题主要表现为轧后厚度不均匀,导致压实密度不一致——这是影响电池性能稳定性的关键因素。厚度均匀性包括横向和纵向均匀性,其成因各不相同(图4)。横向厚度不均匀的主要影响因素包括轧辊弯曲变形、机架刚度、主要承载部件的弹性变形、轧辊压力和电极片宽度。

Roller pressing


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