电池极片辊压技术

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1、电池极片滚压技术2017.07.27目录1、滚压对电池性能的影响2、滚压设备的基本功能3、滚压设备的关键技术4、滚压设备的设计与制造5、滚压过程与控制6、滚压常见问题与解决1、滚压对电池性能的影响1.1、对电池比能量、比功率的影响：根据法拉第定律电池电极通过的电量与活性物质的质量成正比。极片滚压直接影响了极片活性物质的压实密度，直接影响电池比能量。1.2、对电池能量密度、功率密度的影响：同样是极片活性物质的压实密度直接影响了电池的能量密度和功率密度。1.3、对电池循环寿命的影响：极片滚压直接影响了活性物质在

2、电池集流体上的附着力，也就直接影响了活性物质在电池充放电过程中的分离与脱落。进而影响着电池的循环寿命。1.4、对电池内阻的影响：极片上活性物质的压实密度和脱落程度极大地影响着电池的欧姆内阻和电化学内阻，也就直接影响了电池的各种性能。1.5、对电池安全的影响：极片上活性物质的压实密度均匀性，电池极片滚压造成的表面粗糙度等都会直接影响电池负极析锂、正极析铜、尖角放电。最终酿成安全事故。2、滚压设备的基本功能2.1、轧辊压力调整及快速反应功能：滚压机两只轧辊之间的压力调整是提高电池极片活性物质压实密度的必要条件，

3、由于涂布间歇、单双面交错等因素影响，两辊之间的压力调整必须快速反应。2.2、轧辊间隙调整及准确复位功能：滚压机两只轧辊之间的间隙调整是获得电池极片厚度的必要条件。由于极片涂布方式变化及极片接带的需要，两只轧辊之间的间隙快速调整后需要准确复位。2.3、极片滚压前后张力调整与与快速反应功能：电池极片滚压过程中调整前后张力可以控制电池极片的板型平整度。滚压过程中滚压线速度经常发生瞬间突变，张力控制快速反应是防止断带的重要手段。2.4、轧辊无级调速与线速度同步功能：电池极片滚压机在启停过程中或根据工艺需要必须对两只

4、轧辊进行无级变速，同时确保两只轧辊的线速度一致。2、滚压设备的基本功能2.5、极片滚压温度调整功能：调整电池极片滚压温度可以直接影响滚压过程中的电池极片的变形抗力和塑性变形量。2.6、轧辊变形的矫正功能：电池极片滚压过程或温度调整过程中，两只轧辊必然存在轴向挠曲变形和径向鼓胀变形，矫正轧辊变形直接影响电池极片的厚度均匀性和压实密度均匀性。2.7、极片滚压过程的智能控制功能：随着极片滚压速度以及自动化程度的不断提升，自动上下料、自动接带、自动加压、自动调隙、在线监测等都要求闭环控制甚至智能控制。2.8、轧辊清

5、洁及维护保养功能：电池极片滚压过程中两只轧辊表面粘粉是常有的事，保持辊面清洁既可以减少轧辊磨损，还可以提高电池极片表面质量。滚压机便于维护保养也是非常必要的功能。3、滚压设备的关键技术3.1、电池极片轧辊的抗磨损技术：电池极片滚压基本上属于粉末轧制，轧辊的主要失效形式是磨粒磨损和镶嵌磨损。提高抗磨粒磨损的主要技术是合金材料的耐磨性能和抗疲劳强度；抗镶嵌磨损的主要技术是硬度均匀性和抗疲劳点蚀。轧辊表面粗糙度对轧辊磨损也非常重要。轧辊磨损不仅影响生产效率、成本，也影响电池自放电率甚至安全。轧辊制造涉及材料冶炼、

6、热处理以及机械加工等多种关键技术。3.2、电池极片轧辊变形的矫正技术：电池极片滚压过程中两只轧辊存在轴向挠曲变形和径向鼓胀变形两大问题。轴向挠曲变形矫正主要技术有外力反变形矫正、轧辊形状矫正、轧辊结构矫正以及辊压方式矫正；径向鼓胀变形矫正主要技术是轧辊受热均匀和冷却均匀技术。3、滚压设备的关键技术3.3、电池极片轧辊闭环调压及快速响应技术：由于电池极片涂布工艺的技术要求，滚压经常遇到极片横向间歇涂布、单双面交错涂布。为获得极片活性物质的压实密度均匀性，必须应用轧辊压力闭环控制及快速响应技术。3.4、电池极片

7、轧辊闭环调隙及精确复位技术：不同规格、不同材料的电池极片厚度大多是不同的。随着MES系统的推广应用、极片涂布工艺的变化以及断带接带的要求，轧辊之间闭环调隙及精确复位技术十分重要。3.5、电池极片滚压张力闭环控制技术与滚压包角：控制电池极片的平整性、内应力分布均匀性、延展率以及断带率。关键是滚压过程中控制电池极片前后张力大小、支点、滚压包角等关键技术。3.6、电池极片轧辊精度及抗变形技术：控制电池极片面密度均匀性、防止枝晶以及尖角放电发生，关键是提高电池极3、滚压设备的关键技术片轧辊的尺寸精度、形状精度、位置

8、精度以及表面粗糙度；提高电池极片轧辊的抗变形能力。3.7、电池极片滚压设备精度及刚性稳定性：控制电池极片面密度均匀性、防止枝晶以及尖角放电发生，除了轧辊关键技术外，电池极片滚压设备的结构、零部件加工与选购、整机装配技术、电控系统都非常关键。3.8、电池极片滚压环境的控制技术：电池极片滚压环境主要指环境湿度和洁净度，这是很容易被忽视的重要问题。三元材料（尤其是高镍三元材料）、钛酸锂材料的吸水性能非常好，吸水后材料表