1 Principio e scopo del processo di laminazione
Il processo di laminazione consiste nel pressare a rullo una miscela di materiali elettrodici positivi e negativi di batterie con sostanze attive, agenti conduttivi, leganti, ecc., per formare una struttura densa. Lo scopo principale della pressatura a rullo è quello di mantenere la superficie dell'espansione polare liscia e piatta e di prevenire potenziali cortocircuiti della batteria causati da bave che perforano il separatore sulla superficie dell'espansione polare. Compatta il materiale dell'elettrodo rivestito sul collettore di corrente dell'elettrodo per ridurre il volume dell'elettrodo e migliorare la densità energetica della batteria. Rende più stretto il contatto tra la sostanza attiva e le particelle dell'agente conduttivo e migliora la conduttività elettronica. Migliora la forza di adesione tra il materiale di rivestimento e il collettore di corrente, riduce il verificarsi di perdita di polvere durante il processo di ciclo degli elettrodi della batteria e migliora la durata del ciclo e le prestazioni di sicurezza delle batterie al litio.
2 Processo di pressatura del rullo
1. Preparazione del materiale:Rivestire i materiali degli elettrodi positivo e negativo della batteria con una miscela di agenti conduttivi, leganti, ecc. su un foglio di alluminio o un foglio di rame in base ai requisiti del processo.
2. Messa in servizio della pressa a rulli:Posizionare le espansioni polari positiva e negativa della batteria nella pressa a rullo e regolare la pressione, la tensione e la velocità del rullo per adattarla alle dimensioni del processo e ai requisiti della batteria.
3. Processo di laminazione:La macchina rullatrice inizia a funzionare e i rulli premono le piastre degli elettrodi positivi e negativi della batteria, provocando reazioni fisiche del materiale attivo con la miscela di agenti conduttivi, leganti, ecc., formando una struttura densa e raggiungendo lo spessore di compattazione richiesto per il processo.
3 Fattori che influenzano l'effetto del processo di laminazione
1. Pressione e velocità del rullo:La pressione e la velocità del rullo sono fattori importanti che influenzano l'efficacia del processo di laminazione. Una pressione eccessiva sul rullo può causare un'eccessiva deformazione dei materiali degli elettrodi positivi e negativi della batteria, influenzando la durata della batteria; Una velocità eccessiva del rullo può portare a una compattazione insufficiente della miscela di materiali degli elettrodi positivi e negativi, materiali attivi, agenti conduttivi, leganti, ecc. nella batteria, influenzando la densità energetica della batteria.
2. Proprietà dei materiali degli elettrodi positivi e negativi:Diversi materiali per gli elettrodi positivi e negativi hanno densità di compattazione diverse e per la lavorazione è necessario selezionare parametri di laminazione appropriati.
3. Proprietà delle miscele di principi attivi con agenti conduttivi, leganti, ecc.:La concentrazione e la composizione della miscela di principi attivi con agenti conduttori, leganti, ecc. possono influenzare lo spessore di laminazione degli elettrodi positivi e negativi della batteria.
4. Prestazioni della pressa a rulli:Le prestazioni della pressa a rulli influiscono anche sull'effetto del processo di laminazione. Ad esempio, la precisione, la stabilità e il sistema di controllo di una pressa a rulli possono influenzare la qualità e l'efficienza della pressa a rulli.
4 L'influenza del processo di laminazione sulle prestazioni della batteria
1. Densità energetica:Durante il processo di laminazione, la ruota del rullo comprime i materiali degli elettrodi positivi e negativi della batteria, riducendo lo spessore delle piastre degli elettrodi positivi e negativi e aumentando così la densità energetica della batteria.
2. Ciclo di vita:Durante il processo di laminazione, la ruota del rullo preme i materiali degli elettrodi positivi e negativi della batteria, migliorando l'adesione della polvere degli elettrodi positivi e negativi, migliorando la struttura e la stabilità dei materiali degli elettrodi positivi e negativi della batteria, riducendo la resistenza interna e la capacità degrado della batteria e quindi migliorando la durata della batteria.
3. Sicurezza:Il processo di laminazione può aumentare l'area di contatto tra i materiali degli elettrodi positivi e negativi della batteria e la miscela di sostanze attive, agenti conduttivi, leganti, ecc., migliorando così la velocità di reazione e l'efficienza di trasferimento della carica della batteria e aumentandone la sicurezza.
4. Resistenza interna:Il processo di laminazione può migliorare la rete conduttiva dell'elettrodo, ridurre la resistenza interna della batteria e migliorare le prestazioni di carica e scarica della batteria.
Tuttavia, il processo di laminazione comporta anche alcuni effetti negativi. Ad esempio, la laminazione riduce significativamente la porosità dell’elettrodo, portando a una diminuzione dell’efficienza di infiltrazione dell’elettrolita, a un aumento della resistenza al trasporto di Li+ e a un aumento della polarizzazione dell’elettrodo. Inoltre, la resistenza alla frattura per trazione e il modulo di Young dell'espansione polare aumentano dopo il rotolamento, la deformazione elastico-plastica si indebolisce e la fragilità aumenta. Nei successivi processi di taglio e avvolgimento, si formano facilmente concentrazioni di stress e una grande pressione interna, che portano al degrado delle prestazioni dell'espansione polare.
5 Problemi comuni e soluzioni del processo di laminazione
1. Spessore irregolare del polarizzatore:Ciò è dovuto principalmente al non parallelismo tra l'asse del rullo e l'asse di ciascun rullo. Questo problema può essere risolto regolando il parallelismo di ciascun asse del rullo.
2. Vaiolatura sulla superficie del polarizzatore:Ciò è causato principalmente dalla corrosione per vaiolatura da fatica sulla superficie del laminatoio. Ciò è legato al materiale del laminatoio, alla struttura metallografica irregolare durante il trattamento termico, alla scarsa resistenza alla fatica della superficie del laminatoio e alla rugosità superficiale del laminatoio. Questo problema può essere risolto migliorando il materiale e il processo di trattamento termico del laminatoio, aumentando la resistenza alla fatica della superficie del laminatoio e ottimizzando la rugosità superficiale del laminatoio.
3. Rimbalzo dello spessore durante la laminazione del palo:Ciò è dovuto principalmente alla grande deformazione elastica residua e all'elevata umidità ambientale dopo la laminazione dei pali. La deformazione elastica del polarizzatore può essere ridotta ottimizzando i parametri di laminazione, controllando l'umidità ambientale e adottando un processo di laminazione a caldo, riducendo così il rimbalzo dello spessore.
4. Forma irregolare della piastra del polarizzatore:Ciò è dovuto principalmente a una deformazione irregolare durante la laminazione del polarizzatore, a una tensione piccola e irregolare prima e dopo o a errori nello spessore del rivestimento del polarizzatore. Questo problema può essere risolto ottimizzando i parametri del processo di laminazione, regolando la tensione prima e dopo e migliorando la consistenza dello spessore del rivestimento del polarizzatore.
6 Il trend di sviluppo della tecnologia di pressatura a rulli
Con il continuo sviluppo della tecnologia delle batterie al litio, anche il processo di laminazione è in costante innovazione e miglioramento. Le tendenze di sviluppo future includono:
1. Miniaturizzazione e integrazione delle apparecchiature:Al fine di migliorare l’efficienza produttiva, le presse a rulli si stanno evolvendo verso la miniaturizzazione e l’integrazione. Attualmente, la lunghezza massima del corpo del rullo ha raggiunto i 1600 mm e potrebbe continuare ad aumentare in futuro.
2. Miglioramento del livello di intelligenza:A causa della loro grande capacità produttiva, le aziende produttrici di batterie per l'energia e l'accumulo di energia hanno requisiti più elevati per il livello di intelligenza delle apparecchiature mobili. Ad esempio, le apparecchiature di pressatura a rulli con elevata automazione e relativi metodi di rilevamento diventeranno sempre più popolari.
3. Applicazione del processo di laminazione a caldo:Al fine di migliorare la continuità della linea di produzione e ridurre la rottura delle strisce, i principali produttori di batterie al litio tendono ad adottare il processo di laminazione a caldo. Il processo di laminazione a caldo può ridurre lo stress interno, la probabilità di rimbalzo e la resistenza alla deformazione del polarizzatore e migliorare la qualità del polarizzatore.
4. Ottimizzazione dei parametri di laminazione:L'ottimizzazione dei parametri di rotolamento è la chiave per migliorare le prestazioni della batteria. In futuro, ottimizzeremo continuamente i parametri di rotolamento attraverso esperimenti e simulazioni per ottenere migliori prestazioni della batteria.
Il processo di laminazione delle batterie al litio è un anello importante nel processo di produzione delle batterie agli ioni di litio. Controllando ragionevolmente i parametri di laminazione e le condizioni di processo, è possibile ottenere batterie agli ioni di litio con prestazioni eccellenti. Nel frattempo, con il continuo sviluppo della tecnologia, anche il processo di laminazione continuerà a innovarsi e migliorare per soddisfare le esigenze di batterie ad alte prestazioni.