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    鋰電池極片輥壓工藝基礎解析

    鋰離子電池極片制造一般工藝流程為:活性物質,粘結劑和導電劑等混合制備成漿料,然后涂敷在銅或鋁集流體兩面,經干燥后去除溶劑形成極片,極片顆粒涂層經過壓實致密化,再裁切或分條。輥壓是鋰電池極片最常用的壓實工藝,相對于其他工藝過程,輥壓對極片孔洞結構的改變巨大,而且也會影響導電劑的分布狀態,從而影響電池的電化學性能。為了獲得最優化的孔洞結構,充分認識和理解輥壓壓實工藝過程是十分重要的。

    輥壓工藝基本過程

    工業生產上,鋰電池極片一般采用對輥機連續輥壓壓實,如圖1所示,在此過程中,兩面涂敷顆粒涂層的極片被送入兩輥的間隙中,在軋輥線載荷作用下涂層被壓實,從輥縫出來后,極片會發生彈性回彈導致厚度增加。因此,輥縫大小和軋制載荷是兩個重要的參數,一般地,輥縫要小于要求的極片最終厚度,或載荷作用能使涂層被壓實。另外,輥壓速度的大小直接決定載荷作用在極片上的保持時間,也會影響極片的回彈,最終影響極片的涂層密度和孔隙率。

    圖1 極片輥壓過程示意圖

    在軋制速度Vcal下,極片通過輥縫時,線載荷可由式(1)計算:

    其中,qL為作用在極片上的線載荷,FN為作用在極片上的軋制力,Wc為極片涂層的寬度。

    輥壓過程極片微觀結構的演變

    通過輥縫,極片被壓實,涂層密度由初始值ρc,0變為ρc。壓實密度ρc可由式(2)計算:

    其中,mE為單位面積內的電極片重量,mC為單位面積內的集流體重量,hE為電極片厚度,hC為集流體厚度。而壓實密度與極片孔隙率相關,物理上的涂層孔隙率εc,ph可由式(3)計算,其含義為顆粒內部的孔隙和顆粒之間的孔隙在涂層的體積分數:

    其中,ρph為涂層各組成材料平均物理真密度。


    [ 返回 ]   [ 2017-7-7 ]

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