充電機充電鋰電池極片輥壓工藝與關鍵控制要素總結
2017-8-20 9:39:11??????點擊：
充電機充電鋰電池的極片制作主要分為漿料制作、集流體涂覆、充電機充電鋰電池極片輥壓、極片分條和極片干燥等過程。在之前的文章中，筆者介紹了漿料攪拌和極片涂布的技術要點，今天跟大家分享下充電機充電鋰電池極片輥壓過程中的部分經驗。
一、工作過程
充電機充電鋰電池極片輥壓一般由雙充電機充電鋰電池極片輥壓機完成，充電機充電鋰電池雙極片輥壓機是由兩個鑄鋼壓實輥以及電機和傳動軸組成。充電機充電鋰電池極片輥壓機在非工作狀態時需要涂一層薄油層，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。開啟充電機充電鋰電池極片輥壓模式后，電機帶動上下輥同時轉動，收卷機構拉動極片將穩步穿過充電機充電鋰電池極片輥壓間隙，最終被壓到所需壓實密度。
二、充電機充電鋰電池極片輥壓目的
充電機充電鋰電池極片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、粘接性怎樣、顆粒完整度、翹曲大小等等滿足電芯的設計要求。
充電機充電鋰電池極片輥壓的必要性：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，此時需要對其進行充電機充電鋰電池極片輥壓，增強活物質與箔片的粘接強度，以防在電解液浸泡、充電機充電鋰電池使用過程中剝落。
三、充電機充電鋰電池極片輥壓過程中存在的問題及解決辦法
1.極片斷裂
在充電機充電鋰電池極片輥壓的過程中，常常會走著走著極片突然斷裂的現象，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。其原因有兩點：
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，則在充電機充電鋰電池極片輥壓時，小顆粒受到雙充電機充電鋰電池極片輥壓力，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，如果極片表面面密度不同，則在充電機充電鋰電池極片輥壓過程中會出現一片過充電機充電鋰電池極片輥壓而另外一片充電機充電鋰電池極片輥壓不足。在極片走帶過程中，張力控制相同的情況下，充電機充電鋰電池極片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
極片經過充電機充電鋰電池極片輥壓后，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重要的問題是“厚邊”，厚邊現象是充電機充電鋰電池極片輥壓后極片翹曲的重要原因。由于邊緣厚度較中間部位大幾微米或十幾微米，充電機充電鋰電池極片輥壓軋充電機充電鋰電池極片輥壓力作用在極片上時，邊緣厚度大的區域承受更大的軋制力，從而導致充電機充電鋰電池極片輥壓壓實橫向密度不一致，造成了充電機充電鋰電池極片輥壓后翹曲嚴重，對后續的分切工藝也會產生不利影響。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、充電機充電鋰電池極片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：在充電機充電鋰電池極片輥壓過程中，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，當測試未充電機充電鋰電池極片輥壓的極片左右厚度一致時，則需要對充電機充電鋰電池極片輥壓壓力進行左右調節，以保證充電機充電鋰電池極片輥壓后左右壓實密度一致。在充電機充電鋰電池極片輥壓過程中要定時對極片進行測試，以防充電機充電鋰電池極片輥壓途中壓力發生變動。
縱向：有時會出現極片經過充電機充電鋰電池極片輥壓后，測試極片厚度符合要求，但是在分切時又出現厚度增加的現象。此為極片的反彈現象，極片反彈一是極片內部水分較多，而是充電機充電鋰電池極片輥壓時速度太快。極片反彈問題可以通過使用熱輥工藝和控制充電機充電鋰電池極片輥壓速度解決。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，熱軋可以增加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降低充電機充電鋰電池極片的變形抗力，有利于提高活性物質的吸液量。
4.極片波浪邊嚴重
極片涂布之后，除活物質外還有部分銅鋁箔外露，在極片經過充電機充電鋰電池極片輥壓之后，外露的銅鋁箔邊出現較密集的波浪紋路。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。產生波浪邊的原因是：銅箔和鋁箔都是利用銅鋁塊經過擠壓壓片制成的，具有很好的金屬加工性和延展性。當極片在充電機充電鋰電池極片輥壓的過程中，活物質之間相互擠壓，并對銅箔、鋁箔施加了一定的壓力，則會產生一定的延展。在充電機充電鋰電池極片輥壓時，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充電機充電鋰電池極片輥壓力作用下產生延展，延展不一在外觀上形成箔帶邊緣的波浪形皺褶，平行的波浪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充電機充電鋰電池極片輥壓壓實密度可以減少極片波浪邊的發生。另外，輥輪不平時也會導致波浪邊。
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，可以通過加強培訓提高意識來解決。
四、充電機充電鋰電池極片輥壓工藝對電芯的影響
1.充電機充電鋰電池極片輥壓情況對極片加工狀態的影響
充電機充電鋰電池極片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、留白部分無明顯波浪、極片無大程度翹曲。但是，在實際生產中操作熟練度、設備運行情況等都會引起部分問題的產生。最直接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；充電機充電鋰電池極片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、隔膜間產生較大的空隙，在熱壓后會形成某些部分多層隔膜疊加，成為應力集中點，影響電芯性能。
2.充電機充電鋰電池極片輥壓情況對電芯性能的影響
充電機充電鋰電池極片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，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，充電機充電鋰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，充電機充電鋰電池極片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碎，活物質顆粒間接觸緊密，在電芯充放電過程中，電子導電性增強，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。
五、總結
充電機充電鋰電池制作過程中有很多的影響因素，解決了每道工序中可能出現的工藝問題后，將直接減少對生產資料的浪費，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，降低生產成本，繼而使充電機充電鋰電池產品具有更強的市場競爭力。
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