鋰離子電池極片輥壓工藝還存在哪些問題？

2021-04-27 ryder

輥壓是鋰離子電池極片成型前最緊要的一個工藝，無論是在理論上，還是實際加工中，都存在著大量的可改進項。

不過，有一點可以肯定，將來任何一家電池工廠都能加工出質地均、光滑不打皺的電池極片，前提是，得付出比別人更多的努力。

一

電池極片褶皺、斷帶、試機料浪費、極片波濤邊、極片削薄區、極片單面壓實密度的控制、快充電芯極片的壓密控制、極片雙面過壓、單面欠壓、脫碳掉粉等，越來越成為困擾電芯廠工藝設備人員的問題。

那么，這些問題該要怎么樣處理？

對于電池極片出現卷邊，很大程度上是由于電池極片延伸率過大導致，可以通過加大輥身直徑、減小電池極片壓縮量、調整電池極片前后張力等辦法處理。

導致電池極片滾壓厚度不平均的原由有很多，如電池極片涂布厚度不平均、軋輥同軸度誤差、軋輥圓柱度誤差、軋輥接觸母線不平行、軋輥軸向撓曲變形、輥壓設備的剛性穩定性差等。

當電池極片涂布橫向厚度不平均時，在電池極片輥壓過程中，常會出現測量左右極片厚度不一致的情況。

當極片左右厚度不一致時，首先要排除極片涂布過程中的影響，當探測未輥壓的極片左右厚度一致時，則需要對輥壓壓力進行左右調節，以保證極片輥壓后左右壓實密度一致。

此外，在輥壓過程中要定時對電池極片進行探測，以防輥壓途中壓力發生變動。

當電池極片涂布縱向厚度不平均時，會出現極片經過輥壓后，探測極片厚度符合要求，但是在分切時出現厚度增加的現象，這是極片的反彈現象，可以通過使用熱輥工藝和控制輥壓速度來處理。

軋輥表面出現麻點是軋輥表面的疲勞點蝕，主要是因為軋輥材質及熱解決金相組織不平均，輥面抗疲勞強度差引起的，也和軋輥表面粗糙度有關。

電池極片出現鐮刀彎主要是因為兩只軋輥接觸母線不平行或極片涂布兩邊厚度不一樣所致。

由于邊緣厚度較中間部位大幾微米或十幾微米，輥壓軋輥壓力作用在極片上時，邊緣厚度大的區域承受更大的軋制力，從而導致極片輥壓壓實橫向密度不一致，造成了極片輥壓后翹曲嚴重，對后續的分切工藝也會萌生不利影響。

電池極片出現波濤邊主要是因為極片滾壓過程中延展率比較大造成的。導致這個因素的原由很多，比如輥身直徑小、極片滾壓前張力小、極片厚度壓縮量大、極片涂布兩邊凸起等。

當電池極片在輥壓的過程中，活物質之間相互擠壓，并對銅箔、鋁箔施加了一定的壓力，則會萌生一定的延展。

在輥壓時，沒有活物質涂覆的部分沒有發生延展，而有活物質的極片在輥壓力作用下會萌生延展，延展不一在外觀上形成箔帶邊緣的波濤形皺褶，平行的波濤痕跡與箔帶運動方向垂直。

電池極片出現斷帶主要是張力不平均、不穩定，缺少張力快速應和機構，極片涂布邊緣凸起嚴重等原由所致。

如在涂布過程中，若在極片表面留有小顆粒等質地不均現象，則在輥壓時，小顆粒受到雙輥壓力，便向箔帶方向擠壓，顆粒體較軟的可被碾成粉末繼而脫落，顆粒體較硬的會擠壓箔帶，造成箔帶破孔甚至箔帶斷裂。

電池極片涂布過程中，如果極片表面密度不同，則在輥壓過程中會出現一片過輥壓而另外一片輥壓不足。

在極片走帶過程中，張力控制相同的情況下，輥壓不足的地方則會出現部分活物質脫落甚至斷箔的現象。控制收卷張力，防治大顆粒雜質落到極片表面可以有效減少極片斷裂。

電池極片滾壓厚度反彈主要是因為極片滾壓后殘余彈性變形量大、環境濕度大所致。可以通過熱滾壓、慢速輥壓、高速滾壓、減低環境相對濕度等措施處理。

電池極片板型不平整主要是因為極片滾壓變形量不平均、前后張力小且不平均或極片涂布厚度誤差所致。

二

輥壓是電池極片最常用的壓實工藝，相比其他工藝過程，輥壓對極片孔洞結構的改變巨大，而且會影響導電劑的分布狀態，從而影響電池的電化學性能。

從電池循環壽命來看，由于極片滾壓影響活性物質在電池集流體上的附著力，所以也影響活性物質在電池充放電過程中的分離與脫落，從而影響電池的循環壽命。

從電池比能量來看，依據法拉第定律，由于電池電極通過的電量與活性物質的質量成正比，所以極片滾壓筆直影響極片活性物質的壓實密度和電池比能量。

從電池能量密度來看，極片活性物質的壓實密度影響電池的能量密度和功率密度。

從電池內阻角度來看，因為極片上活性物質的壓實密度和脫落程度影響著電池的歐姆內阻和電化學內阻，從而影響著電池的各種性能。

從電池安全角度來看，極片上活性物質的壓實密度平均性，電池極片滾壓造成的表面粗糙度會影響電池負極析鋰、正極析銅、尖角放電，從而會造成安全隱患。

從出產狀態來看，輥壓后極片的理想狀態是極片表面平整、在光下光澤度一致、留白部分無分明波濤、極片無大程度翹曲。

不過，在實際加工中操作熟練度、設備運行情況都會引起部分問題的萌生。比如影響極片分切，分切極片寬度不一致，極片出現毛刺。

此外，輥壓的結果也影響極片的卷繞，嚴重的翹曲會造成極片卷繞過程中極片、隔膜間萌生較大的空隙，在熱壓后會形成某些部分多層隔膜重疊，成為應力聚集點，影響電芯性能。

三

所謂兵來將擋，水來土掩，生活的本質就是問題疊著問題，麻煩接著麻煩，而我們要做的，就是一件件，一樁樁的處理掉它們。

處理問題的辦法和途徑有很多，有經驗的人都了解，處理問題最筆直、最有效、最便捷的方法之一，就是通過增強培訓、提高意識來處理。

2019年被稱為“5G 元年”，隨著消費的快速升級，電池需求量將大規模爆發，將來，電池廠的“降本、增效、提質”訴求對電池制造過程提出了新的升級需求。

要怎么樣面對、處理這些新的需求，將筆直決定企業產品的品質和加工效率，以及產品的加工成本和市場競爭力。

同時，電池極片輥壓工序在電芯前工序制作中的位置越來越緊要，極片軋制優率和效率的提升、極片輥壓后質量的提升，已成為電池加工行業關注的熱點。

為了更好的提升電池極片輥壓工序工藝人員、操作人員的技術水平，提升工藝人員、操作人員在加工過程中對電池極片輥壓工序問題的處理能力。

中國電池聯盟、中國電子節能技術協會、電池專業委員會，聯合北京綠色智匯能源技術研究院，于2019年8月30-31日，將在邢臺喜士來酒店召開“鋰電池前工序技術交流會暨輥壓關鍵技術工藝培訓”。

此次會議主要內容包括兩方面，一方面，將圍繞要怎么樣做好極片，電池自放電的制程原由，微分看待電池的內部缺陷，干法制漿的優勢，以及活性物質浸潤時間等問題，展開專業分解和討論。

另一方面，會議還將圍繞輥壓工序關鍵技術，間歇涂布極片輥壓時的波濤邊及削薄區要怎么樣處理與解決，連續涂布極片輥壓時的斷帶要怎么樣徹底根治及實測數據分解，要怎么樣提高單面壓實密度與雙面壓實密度一致性，要怎么樣數字化設定單雙面的壓密，要怎么樣為電芯快充做好極片壓密的準備，以及要怎么樣實現極片輥壓的全智能（LOD）控制等問題，進行深入的探討與交流。

此外，本次培訓還將討論1500mm寬幅極片輥壓的特點，及要怎么樣保證極片橫向壓實密度一致性的智能化新技術方案，要怎么樣實現極片軋輥智能化在線磨損測試，要怎么樣實現軋輥不返廠修磨等問題。

本次培訓主要面向國內新能源汽車廠、鋰離子電池加工企業、設備制造等企業從事研發、設計、加工的主管及操作工程師。

參會事項：

一、培訓時間：

報到時間：2019年8月30日

培訓時間：2019年8月31日

參觀時間：2019年9月01日

二、培訓地點：

河北邢臺喜士來酒店

三、培訓費用

8 月20 日前1600 元/人

8 月21 日后1800 元/人