一文读懂锂电池极片辊压工艺基础

导读: 锂离子电池极片制造一般工艺流程为:活性物质,粘结剂和导电剂等混合制备成浆料,然后涂敷在铜或铝集流体两面,经干燥后去除溶剂构成极片,极片颗粒涂层通过压实致密化,再裁切或分条。


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锂离子极片制造一般工艺流程为:活性物质,粘结剂和导电剂等混合制备成浆料,然后涂敷在铜或铝集流体两面,经干燥后去除溶剂构成极片,极片颗粒涂层通过压实致密化,再裁切或分条。辊压是锂电池极片最常用的压实工艺,相关于其他工艺过程,辊压对极片孔洞结构的改变巨大,并且也会影响导电剂的散布状态,从而影响电池的电化学性能。为了取得最优化的孔洞结构,充沛知道和了解辊压压实工艺过程是十分重要的。

辊压工艺根本过程

工业出产上,锂电池极片一般选用对辊机接连辊压压实,如图1所示,在此过程中,两面涂敷颗粒涂层的极片被送入两辊的间隙中,在轧辊线载荷作用下涂层被压实,从辊缝出来后,极片会发生弹性回弹导致厚度添加。因此,辊缝巨细和轧制载荷是两个重要的参数,一般地,辊缝要小于要求的极片最终厚度,或载荷作用能使涂层被压实。另外,辊压速度的巨细直接抉择载荷作用在极片上的坚持时间,也会影响极片的回弹,最终影响极片的涂层密度和孔隙率。

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图1极片辊压过程示意图

在轧制速度Vcal下,极片通过辊缝时,线载荷可由式(1)核算:

qL = FN / WC

其间,qL为作用在极片上的线载荷,FN为作用在极片上的轧制力,Wc为极片涂层的宽度。

辊压过程极片微观结构的演化

通过辊缝,极片被压实,涂层密度由初始值ρc,0变为ρc。压实密度ρc可由式(2)核算:

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(2)

其间,mE为单位面积内的电极片分量,mC为单位面积内的集流体分量,hE为电极片厚度,hC为集流体厚度。而压实密度与极片孔隙率相关,物理上的涂层孔隙率εc,ph可由式(3)核算,其意义为颗粒内部的孔隙和颗粒之间的孔隙在涂层的体积分数:

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(3)

其间,ρph为涂层各组成资料均匀物理真密度。

在实践的辊压工艺中,跟着轧制压力变化,极片涂层压实密度具有一定规律,图2为极片涂层密度与轧制压力的关系。

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