锂电池极片轧制基本知识介绍
来源:宝鄂实业
2019-10-05 19:52
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从结构上讲,锂电池由锂离子芯、电解质、保护电路和外壳组成。磁芯由正极、负极和隔膜组成。阴极的成分是正极材料(如磷酸铁锂、锂钴等)、导电剂+粘结剂+集电极(铝箔),阴极的成分是石墨+导体+增稠剂+粘结剂+集电极(铜箔)。正极和负极统称为电池极板。为了提高表面材料密度和保证板厚的一致性,在涂覆过程中必须对板进行轧制,这被称为电池板的轧制。
电池板的轧制过程是将辊与电池板之间的摩擦力拉入旋转辊,并对电池板进行压缩和变形的过程。电池板的轧制过程不同于钢板的轧制过程。轧制过程是铁分子纵向和横向延伸的过程,轧制过程中其密度不发生变化。电池板的轧制过程是正负板上的电池材料的压制过程,其目的是提高正负材料的压实密度。适当的压实密度可以提高电池的放电容量,降低内阻,降低极化损耗,延长电池的循环寿命,提高锂电池的利用率。通过试验,正极材料的适宜压实密度约为2.8~3.4g/cm,负极材料的适宜压实密度约为1.5g/cm。
如果压实密度过大或过小,不利于锂离子的嵌入或去嵌入。因此,轧制电池板时轧制力不宜过大或过小,应符合电池板材料的特性。
电池板的滚动必须满足以下条件:
一。在轧制过程中减小板的延伸率和宽度,减少微孔结构的损伤。
2.保证板厚的一致性和平整度。
三。降低板材轧制后表面材料的回弹率。
四。适当的轧制力。目前轧制力的大小一般为经验值,通常为几十吨至数百吨,最高为300吨以上。
影响电池板轧机轧制厚度的主要因素如下:
1)轧制力
2)座椅刚度
3)弯曲和剪切力引起的轧辊挠度
4)轧辊形位公差精度
5)轧辊压缩后的弹性变形
6)电池板的原始厚度
7)极性材料的张力
8)轧制温度
9)轧制速度
从以上要求可以看出,极片的轧制要求非常高,轧制精度直接决定了极片的最终质量。
目前,电池板的轧制工艺基本上是自动连续轧制。轧辊直径由原来的200~300提高到800左右,轧制精度从0.00毫米提高到0.00毫米,提高到0.001~0.2 2mm,轧制速度也从每分钟几米提高到每分钟几十米。
应注意的是,辊直径越大,轧制过程越平坦。大直径辊压机在轧制过程中减小了板的压痕角度,减少了板的纵向和横向延伸,保持了板料涂层材料的微观结构不受破坏,不影响板料在注入后的液体吸收,并使离子在正极和负极板应正常嵌入和拆除。同时,还避免了极片切割后由于极性片内部应力释放而引起的蛇形和倾覆现象。
目前国内辊压机主要采用冷轧,不加热辊筒。一些厂家尝试采用导热油加热的方法,但成功的案例很少。有些制造商在轧制前先预热板材,然后再进行冷轧。这种方法的效果非常有限。日本的许多辊压机都采用热轧。这种设备对轧辊有很高的要求。
热轧辊的基本参数如下:
卷尺寸:820 x 800
线压:1500kn/m(最大)
机械精度:0.002mm
辊面温度:130℃(最高)
温度精度:+1 C