1 Prinsipp og formål med rullende prosess
Rulleprosessen er å rullepresse en blanding av positive og negative elektrodematerialer av batterier med aktive stoffer, ledende midler, bindemidler, etc., for å danne en tett struktur. Hovedformålet med rullepressing er å holde overflaten av polstykket jevn og flat, og å forhindre potensielle batterikortslutninger forårsaket av grader som stikker hull i separatoren på polstykkets overflate. Komprimer elektrodematerialet som er belagt på elektrodestrømsamleren for å redusere volumet av elektroden og forbedre energitettheten til batteriet. Gjør kontakten mellom det aktive stoffet og ledende middelpartikler tettere, og forbedre den elektroniske ledningsevnen. Forbedre bindingsstyrken mellom beleggsmaterialet og strømkollektoren, reduser forekomsten av pulvertap under syklusprosessen til batterielektroder, og forbedrer levetiden og sikkerhetsytelsen til litiumbatterier.
2 Rullepresseprosess
1. Materialforberedelse:Dekk de positive og negative elektrodematerialene til batteriet med en blanding av ledende midler, bindemidler osv. på aluminiumsfolie eller kobberfolie i henhold til prosesskravene.
2. Igangkjøring av valsepresse:Plasser de positive og negative poldelene til batteriet i rullepressen, og juster trykket, spenningen og hastigheten til rullen for å tilpasse seg prosessstørrelsen og kravene til batteriet.
3. Rulleprosess:Valsemaskinen begynner å gå, og rullene trykker på de positive og negative elektrodeplatene til batteriet, noe som får det aktive materialet til å gjennomgå fysiske reaksjoner med blandingen av ledende midler, bindemidler, etc., og danner en tett struktur og oppnår den nødvendige komprimeringstykkelsen for prosessen.
3 Faktorer som påvirker effekten av rulleprosessen
1. Trykk og hastighet på valsen:Trykket og hastigheten til valsen er viktige faktorer som påvirker effektiviteten til valseprosessen. For høyt trykk på rullen kan forårsake overdreven deformasjon av de positive og negative elektrodematerialene til batteriet, noe som påvirker batteriets sykluslevetid; For høy hastighet på rullen kan føre til utilstrekkelig komprimering av blandingen av positive og negative elektrodematerialer, aktive materialer, ledende midler, bindemidler, etc. i batteriet, noe som påvirker batteriets energitetthet.
2. Egenskaper til positive og negative elektrodematerialer:Ulike positive og negative elektrodematerialer har forskjellige komprimeringstettheter, og passende rulleparametere må velges for behandling.
3. Egenskaper til blandinger av aktive stoffer med ledende midler, bindemidler osv.:Konsentrasjonen og sammensetningen av blandingen av aktive stoffer med ledende midler, bindemidler osv. kan påvirke rulletykkelsen til batteriets positive og negative elektrodeark.
4. Ytelse av rullepresse:Ytelsen til valsepress påvirker også valseprosesseffekten. For eksempel kan nøyaktigheten, stabiliteten og kontrollsystemet til en rullepress alle påvirke kvaliteten og effektiviteten til rullepressen.
4 Påvirkningen av rulleprosessen på batteriytelsen
1. Energitetthet:Under rulleprosessen komprimerer rullehjulet de positive og negative elektrodematerialene til batteriet, reduserer tykkelsen på de positive og negative elektrodeplatene og øker dermed energitettheten til batteriet.
2. Syklusliv:Under rulleprosessen presser rullehjulet de positive og negative elektrodematerialene til batteriet, forbedrer adhesjonen til det positive og negative elektrodepulveret, forbedrer strukturen og stabiliteten til batteriets positive og negative elektrodematerialer, reduserer den interne motstanden og kapasiteten. nedbrytning av batteriet, og dermed forbedre levetiden til batteriet.
3. Sikkerhet:Rulleprosessen kan øke kontaktområdet mellom de positive og negative elektrodematerialene til batteriet og blandingen av aktive stoffer, ledende midler, bindemidler, etc., og dermed forbedre reaksjonshastigheten og ladeoverføringseffektiviteten til batteriet og øke sikkerheten.
4. Intern motstand:Rulleprosessen kan forbedre det ledende nettverket til elektroden, redusere den interne motstanden til batteriet og forbedre lade- og utladingsytelsen til batteriet.
Imidlertid har rulleprosessen også noen negative effekter. For eksempel reduserer rulling porøsiteten til elektroden betydelig, noe som fører til en reduksjon i elektrolytt-infiltrasjonseffektivitet, en økning i Li+transportmotstand og en økning i elektrodepolarisering. I tillegg øker strekkbruddstyrken og Youngs modul til polstykket etter rulling, den elastisk-plastiske deformasjonen svekkes, og sprøheten øker. I de påfølgende slisse- og viklingsprosessene dannes det lett spenningskonsentrasjon og stort indre trykk, noe som fører til ytelsesforringelse av polstykket.
5 Vanlige problemer og løsninger for rullende prosess
1. Ujevn tykkelse på polarisatoren:Dette er hovedsakelig på grunn av manglende parallellitet mellom rulleaksen og aksen til hver valse. Dette problemet kan løses ved å justere parallelliteten til hver rulleakse.
2. Pitting på overflaten av polarisatoren:Dette er hovedsakelig forårsaket av tretthetskorrosjon på overflaten av valseverket. Dette er relatert til valseverkets materiale, ujevn metallografisk struktur under varmebehandling, dårlig utmattingsstyrke på valseverkets overflate og overflateruhet til valseverket. Dette problemet kan løses ved å forbedre material- og varmebehandlingsprosessen til valseverket, forbedre utmattelsesstyrken til valseverkets overflate og optimalisere overflateruheten til valseverket.
3. Tykkelsesrebound under stavrulling:Dette skyldes hovedsakelig den store gjenværende elastiske deformasjonen og høy miljøfuktighet etter stangrulling. Den elastiske deformasjonen av polarisatoren kan reduseres ved å optimalisere valseparameterne, kontrollere miljøfuktigheten og vedta en varmvalseprosess, og dermed redusere tykkelsesrebound.
4. Ujevn form på polarisatorplaten:Dette skyldes hovedsakelig ujevn deformasjon under polarisatorrulling, liten og ujevn spenning før og etter, eller feil i polarisatorbeleggtykkelsen. Dette problemet kan løses ved å optimalisere valseprosessparametrene, justere spenningen før og etter, og forbedre konsistensen av beleggtykkelsen til polarisatoren.
6 Utviklingstrenden innen rullepresseteknologi
Med den kontinuerlige utviklingen av litiumbatteriteknologi, er rulleprosessen også stadig nyskapende og forbedret. De fremtidige utviklingstrendene inkluderer:
1. Miniatyrisering og integrasjon av utstyr:For å forbedre produksjonseffektiviteten utvikler rullepresser seg mot miniatyrisering og integrasjon. For tiden har den lengste lengden på rullekroppen nådd 1600 mm, og den kan fortsette å øke i fremtiden.
2. Forbedret intelligensnivå:På grunn av sin store produksjonskapasitet har kraft- og energilagringsbatteriselskaper høyere krav til intelligensnivået til rullende utstyr. For eksempel vil rullepresseutstyr med høy automatisering og tilhørende deteksjonsmetoder bli stadig mer populært.
3. Anvendelse av varmvalseprosess:For å forbedre kontinuiteten til produksjonslinjen og redusere brudd på bånd, har toppprodusenter av litiumbatterier en tendens til å ta i bruk varmvalsing. Varmvalsingsprosessen kan redusere den indre spenningen, tilbakeslagssannsynligheten og deformasjonsmotstanden til polarisatoren, og forbedre kvaliteten på polarisatoren.
4. Optimalisering av rullende parametere:Optimalisering av rullende parametere er nøkkelen til å forbedre batteriytelsen. I fremtiden vil vi kontinuerlig optimalisere de rullende parameterne gjennom eksperimenter og simuleringer for å oppnå bedre batteriytelse.
Litiumbatterirullingsprosessen er et viktig ledd i produksjonsprosessen av litiumionbatterier. Ved å kontrollere rulleparametrene og prosessforholdene på en rimelig måte, kan litium-ion-batterier med utmerket ytelse oppnås. I mellomtiden, med den kontinuerlige utviklingen av teknologi, vil rulleprosessen også fortsette å innovere og forbedre for å møte behovene til batterier med høyere ytelse.