极片反弹对锂电池生产有什么影响
来源：宝鄂实业
2019-11-06 14:28
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一、极片反弹
锂离子电池生产进程中，极片制作归于前段工序，在整个进程中占据着重要的方位。极片质量的好坏，关系着锂电池中段拼装工序的进行，也影响着后段及锂电池的电化学功能。
极片制作主要由浆料制备、集流体涂覆活物质、极片辊压以及极片分切组成。涣散均一的锂电池浆料通过狭缝挤压式或预计量搬运式涂布头涂覆在正负极集流体铝箔或铜箔上，通过不同阶段温区的烘箱枯燥，去除浆猜中多余的水分或NMP溶剂，就形成了开始的锂电池电极极片。
涂覆完结的极片初始孔隙率高，粘结性较低，有着不利于电解液的滋润、活物质颗粒间触摸电阻大、锂电池使用进程中活物质简单剥离集流体等坏处，严重影响了锂电池电化学功能的发挥。故涂布完结后的极片，需求通过辊压工序来改进其功能。
从涂布到辊压，极片阅历了从厚变薄，孔隙率从大变小的进程。咱们希望的电极极片是在不损坏正负极活物质颗粒形貌的基础上，具有适当的孔隙率和最小的界面触摸电阻。意味着在以上的基础下，极片被压的厚度越薄越好，可是，在实践生产中，有时会发现极片在几小时后或许在其它工序之后，极片厚度比辊压之后的极片厚度有增大的现象，这便是极片的反弹。极片处于不同的阶段，其厚度反弹（例如辊压反弹、枯燥反弹、充放电反弹等）的原因不同，其中最底子的原因是压实密度的挑选不合理。
通常情况下，原资料供应商会给锂电池企业供给一个最大压实密度的范围，这个压实密度范围是根据资料的实在密度、资料组成、硬度等参数得出的。压实密度选取过大或过小都是不正确的，压实密度过小极片内孔隙率较高，活物质颗粒触摸不紧密，电池内阻大影响了锂电池的电化学功能；压实密度过大则会造成活物质结构损坏，颗粒之间无满足的空地，内部排挤力过大，呈现辊压后厚度反弹。
二、极片反弹对锂电池生产的影响
极片厚度在辊压后呈现细小的反弹也是正常现象，可是假如反弹值较大，则可能会影响中段的电芯封装及电池功能。辊压后极片在1-2h后会持续呈现反弹，之后厚度值会趋于稳定。除了要考虑辊压后静止中极片呈现的厚度改变，极片在烘烤后也会呈现反弹值改变。在电芯入壳或许铝塑膜封装后，向内注入电解液后，跟着电解液的浸透，溶剂分子进入极片粒子空地中，占据了极片内部空间，造成极片体积添加，也会导致全体厚度添加。在锂电池使用进程中，因为电解液分化产气、锂离子脱嵌极片胀大等，可能会造成电池全体厚度超越电池的规划值，呈现鼓包，引起安全问题。
三、控制极片反弹的方法
1.挑选合理的压实密度
关于极片的反弹，要选取适宜的压实密度值。只有挑选了适宜的压实密度值，才能统筹电池电化学功能和电池的厚度。举例说明：选用三种压实密度的正极极片，分别为极片A压实密度为 3.75g/cc，极片B压实密度为3.85g/cc，极片C压实密度为3.95g/cc。分别在烘干后及预充电后测试相应方位的极片厚度，计算其相关于辊压后极片厚度的反弹率，反弹率的成果如表1所示：
数据能够看出，跟着极片压实密度的增大，极片在预充前的反弹厚度越大。虽然在较低的压实密度（3.75g/cc）下，极片在烘烤之后预充前的厚度反弹率最小，为2.33%。可是，在通过预充之后，极片A的厚度反弹率超越了极片B。预充电进程中，锂离子从正极材猜中脱出，通过电解液嵌入负极。关于极片C来说，颗粒之间触摸紧密，电解液滋润较为困难，预充电时锂离子也不能顺利地从正极脱出嵌入负极材猜中，一起颗粒之间存在应力排挤故极片C的反弹率最高。关于过小的压实密度极片A来说，因为A中活物质颗粒触摸不紧密，孔隙率大，电解液进入电极空地，造成极片厚度胀大。所以，挑选适宜的压实密度是至关重要的。
2.改进辊压工艺
通过锂电池制作及电化学功能评测后，承认最佳的活物质压实密度。之后，便是要进步辊压工序的辊压精度，以确保实验规划值和辊压实践值的符合。为了进步辊压精度，下降极片反弹值，一是选用二次辊压的方法，另外一种方法是选用热辊工艺。
在锂电池生产进程中，因为辊压速度较快，关于不同的资料极片反弹性质也不同，一次辊压往往无法达到对极片厚度、压实密度及质量的要求，二次辊压能够有用改进辊压精度的问题。一般来说，二次辊压需求在一次辊压2小时之后在枯燥房内进行。间隔2小时是为了确保极片有满足长的时刻弹性形变，并维持在稳定的状况。
极片热轧工艺也是下降极片反弹的有用方案之一，热轧工艺的主要目的有：
①去除极片里的水分；
②减小极片在轧制后的外表资料的反弹率，热轧能够减少约50%的极片反弹；
③消减极片的内应力，因为在分切或膜切工序进行时，极片往往因为内应力的释放而发生蛇形、翻转等不良现象；
④因为在极片热轧进程中，电池材猜中的粘合剂处于熔融状况，这样可增强活性物质与集流体之间的粘合力，不然辊压时膜层简单脱落、掉粉。
⑤下降电池极片的变形抗力，致使极片上活性物质的孔架结构不被损坏，有利于进步活性物质吸液量指数的进步。
热轧工艺主要有两种方法，一种是将极片加热后通过辊轮进行压实。将极片在辊压前加热到180摄氏度，之后进行轧制，其极片厚度可控制在±2微米。另一种方法是将辊压机的辊子加热，进行辊压。这种热辊工艺就需求考虑到辊子中的温度散布和辊子受热形变的问题了。
