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    鋰蓄電池極片軋制工藝基本哪幾種?

    2021-01-27 ryder

    (1)降低極片在軋制過程中的延伸率和寬展率,降低極片涂層材料孔隙結構的破壞率;


    (2)提高極片涂層的厚度一致性,以改善極片的橫截面形狀。


    (3)提高極片軋制后電極材料的壓實密度一致性;


    (4)減少極片軋制后表面電極材料的反彈;


    極片表面涂層材料的壓實密度與蓄電池的電化學性能有很重要的關系,合理的壓實密度可有效新增蓄電池的電化學性能,降低電極的接觸電阻和交流阻抗,新增參與電化學反應的活性材料面積,從而顯著提高極片涂層材料的電化學性能。鋰蓄電池極片制造屬于高精度制造范疇,極片軋制差別于板帶材軋制,板帶材軋制是一個金屬材料發生縱向延伸和橫向寬展的過程,軋制過程中材料密度不發生變化。而蓄電池極片表面的電極材料是一種孔隙結構,軋制過程中正負極片上電極材料被壓實,密度發生變化,極片軋制是一個孔隙結構被填充,涂層顆粒逐漸密實的過程。


    極片輥壓的目的有以下幾點:


    1)保證極片表面光滑和平整,防止涂層表面的毛刺刺穿隔膜引發短路;


    2)對極片涂層材料進行壓實,降低極片的體積,以提高蓄電池的能量密度;


    3)使活性物質、導電劑顆粒接觸更加緊密,提高電子導電率;


    4)增強涂層材料與集流體的結合強度,減少蓄電池極片在循環過程中掉粉情況的發生,提高蓄電池的循環壽命和安全性能。


    此前,鋰蓄電池極片輥壓工藝基礎介紹(點擊閱讀)文章分享了輥壓基礎知識,有人詢問輥壓溫度對蓄電池極片和蓄電池性能的影響,本次分享一份資料,摘取其中部分說明鋰蓄電池極片輥壓溫度的影響。極片輥壓分為冷軋和熱軋兩種方式,目前國外已經廣泛采用熱軋的方式進行極片軋制,而國內還是多采用冷軋的方式。與冷軋相比,熱軋重要有以下優勢:


    1)可以減少約50%的極片反彈;


    2)利用較小的軋制力即可將極片的厚度壓縮到工藝需求的厚度,軋制力最大可減小62%;


    3)增強涂層材料與集流體的結合力,減少蓄電池在充放電循環過程中掉粉情況的發生,提高蓄電池的循環壽命。


    劉彬彬等采用LiFePO4作為正極材料,鋰片作為負極材料,制成扣式鋰蓄電池,以面密度、壓實密度和厚度一致性三個參數為指標,考察了正極片的軋制溫度對蓄電池極片和蓄電池電化學性能的影響。


    為涂敷厚度為100μm的極片在不同軋制溫度下的厚度曲線,如圖所示,隨著軋制溫度由20℃新增為90℃再新增為160℃,極片厚度偏差由±1.9μm降低為±1.3μm再降低為±0.8μm,極片厚度一致性逐漸提高,這是因為隨著軋制溫度的新增,極片涂層變形抗力減小,可塑性變好,使得極片表面厚度更加均勻。


    為不同制溫度下的極片涂層材料表面SEM圖,,軋制溫度為20℃時,極片涂層表面部分區域顆粒結合較為緊密,部分區域還不夠緊密,且存在少量微孔;軋制溫度為90℃時,極片涂層表面顆粒緊密結合程度新增,緊密結合區域新增,微孔數量在減少;軋制溫度為160℃時,極片涂層表面顆粒緊密結合程度進一步新增,緊密結合區域進一步增大,微孔數量進一步減少。軋制溫度的不同改變了涂層的變形抗力,使得極片涂層材料表面具有不同的致密程度。

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