1 Zasada i cel procesu walcowania
Proces walcowania polega na prasowaniu na walcach mieszaniny materiałów elektrody dodatniej i ujemnej akumulatorów z substancjami aktywnymi, środkami przewodzącymi, spoiwami itp. w celu utworzenia gęstej struktury. Głównym celem prasowania walcowego jest utrzymanie gładkiej i płaskiej powierzchni nabiegunnika oraz zapobieganie potencjalnym zwarciom akumulatora spowodowanym przez zadziory wbijające się w separator na powierzchni nabiegunnika. Zagęścić materiał elektrody pokryty kolektorem prądu elektrody, aby zmniejszyć objętość elektrody i poprawić gęstość energii akumulatora. Zacieśnij kontakt pomiędzy substancją czynną a cząsteczkami środka przewodzącego i popraw przewodność elektronową. Zwiększ siłę wiązania między materiałem powłoki a kolektorem prądu, zmniejsz występowanie utraty proszku podczas procesu cyklicznego elektrod akumulatorowych oraz popraw żywotność cykliczną i bezpieczeństwo akumulatorów litowych.
2 Proces prasowania walcowego
1. Przygotowanie materiału:Pokryj materiały elektrody dodatniej i ujemnej akumulatora mieszaniną środków przewodzących, spoiw itp. na folii aluminiowej lub miedzianej, zgodnie z wymaganiami procesu.
2. Uruchomienie prasy rolkowej:Umieść dodatnie i ujemne bieguny akumulatora w prasie walcowej i wyreguluj ciśnienie, napięcie i prędkość walca, aby dostosować je do wielkości procesu i wymagań akumulatora.
3. Proces walcowania:Walcarka rozpoczyna pracę, a rolki dociskają elektrody dodatnią i ujemną akumulatora, powodując, że materiał aktywny wchodzi w reakcje fizyczne z mieszaniną środków przewodzących, spoiw itp., tworząc zwartą strukturę i osiągając wymaganą grubość zagęszczenia dla procesu.
3 Czynniki wpływające na efekt procesu walcowania
1. Nacisk i prędkość walca:Docisk i prędkość walca są ważnymi czynnikami wpływającymi na efektywność procesu walcowania. Nadmierny nacisk na rolkę może spowodować nadmierne odkształcenie materiałów elektrody dodatniej i ujemnej akumulatora, wpływając na żywotność akumulatora; Nadmierna prędkość walca może prowadzić do niedostatecznego zagęszczenia mieszaniny materiałów elektrody dodatniej i ujemnej, materiałów aktywnych, środków przewodzących, spoiw itp. w akumulatorze, co wpływa na gęstość energii akumulatora.
2. Właściwości materiałów elektrod dodatnich i ujemnych:Różne materiały elektrod dodatnich i ujemnych mają różną gęstość zagęszczenia, dlatego do obróbki należy dobrać odpowiednie parametry walcowania.
3. Właściwości mieszanin substancji aktywnych ze środkami przewodzącymi, spoiwami itp.:Stężenie i skład mieszaniny substancji aktywnych ze środkami przewodzącymi, spoiwami itp. mogą mieć wpływ na grubość walcowania arkuszy elektrody dodatniej i ujemnej akumulatora.
4. Wydajność prasy rolkowej:Wydajność prasy walcowej wpływa również na efekt procesu walcowania. Na przykład dokładność, stabilność i system sterowania prasy walcowej mogą mieć wpływ na jakość i wydajność prasy rolkowej.
4 Wpływ procesu walcowania na wydajność akumulatora
1. Gęstość energii:Podczas procesu walcowania koło rolkowe ściska materiały elektrody dodatniej i ujemnej akumulatora, zmniejszając grubość płytek elektrody dodatniej i ujemnej, a tym samym zwiększając gęstość energii akumulatora.
2. Życie cykliczne:Podczas procesu walcowania koło rolkowe dociska materiały elektrody dodatniej i ujemnej akumulatora, poprawiając przyczepność proszku elektrody dodatniej i ujemnej, poprawiając strukturę i stabilność materiałów elektrody dodatniej i ujemnej akumulatora, zmniejszając rezystancję wewnętrzną i pojemność degradację akumulatora, a tym samym poprawę jego żywotności.
3. Bezpieczeństwo:Proces walcowania może zwiększyć powierzchnię styku pomiędzy materiałami elektrody dodatniej i ujemnej akumulatora a mieszaniną substancji aktywnych, środków przewodzących, spoiw itp., poprawiając w ten sposób szybkość reakcji i wydajność przenoszenia ładunku akumulatora oraz zwiększając jego bezpieczeństwo.
4. Opór wewnętrzny:Proces walcowania może poprawić sieć przewodzącą elektrody, zmniejszyć rezystancję wewnętrzną akumulatora i poprawić wydajność ładowania i rozładowywania akumulatora.
Jednakże proces walcowania ma również pewne niekorzystne skutki. Na przykład walcowanie znacznie zmniejsza porowatość elektrody, co prowadzi do zmniejszenia wydajności infiltracji elektrolitu, wzrostu oporów transportu Li+ i wzrostu polaryzacji elektrody. Ponadto po walcowaniu zwiększa się wytrzymałość na pękanie przy rozciąganiu i moduł Younga nabiegunnika, zmniejsza się odkształcenie sprężysto-plastyczne i zwiększa się kruchość. W kolejnych procesach rozcinania i nawijania łatwo powstają koncentracje naprężeń i duże ciśnienie wewnętrzne, co prowadzi do pogorszenia wydajności nabiegunnika.
5 Typowe problemy i rozwiązania procesu walcowania
1. Nierówna grubość polaryzatora:Wynika to głównie z braku równoległości pomiędzy osią rolki a osią każdego rolki. Problem ten można rozwiązać regulując równoległość każdej osi rolek.
2. Wżery na powierzchni polaryzatora:Jest to spowodowane głównie korozją wżerową zmęczeniową na powierzchni walcarki. Jest to związane z materiałem walcarki, nierówną strukturą metalograficzną podczas obróbki cieplnej, słabą wytrzymałością zmęczeniową powierzchni walcarki i chropowatością powierzchni walcarki. Problem ten można rozwiązać poprzez ulepszenie procesu obróbki materiału i ciepła walcarki, zwiększenie wytrzymałości zmęczeniowej powierzchni walcarki i optymalizację chropowatości powierzchni walcarki.
3. Odbicie grubości podczas walcowania tyczki:Dzieje się tak głównie ze względu na duże szczątkowe odkształcenie sprężyste i wysoką wilgotność otoczenia po walcowaniu słupa. Elastyczne odkształcenie polaryzatora można zmniejszyć poprzez optymalizację parametrów walcowania, kontrolowanie wilgotności otoczenia i przyjęcie procesu walcowania na gorąco, zmniejszając w ten sposób odbicia grubości.
4. Nierówny kształt płytki polaryzacyjnej:Dzieje się tak głównie na skutek nierównomiernego odkształcenia podczas walcowania polaryzatora, małych i nierównomiernych naprężeń przed i po czy błędów w grubości powłoki polaryzatora. Problem ten można rozwiązać poprzez optymalizację parametrów procesu walcowania, regulację naprężenia przed i po oraz poprawę konsystencji grubości powłoki polaryzatora.
6 Kierunek rozwoju technologii prasowania walcowego
Wraz z ciągłym rozwojem technologii akumulatorów litowych, proces walcowania również podlega ciągłym innowacjom i udoskonaleniom. Przyszłe trendy rozwojowe obejmują:
1. Miniaturyzacja i integracja sprzętu:W celu poprawy efektywności produkcji prasy walcowe rozwijają się w kierunku miniaturyzacji i integracji. Obecnie najdłuższa długość korpusu walca osiągnęła 1600 mm i w przyszłości może nadal rosnąć.
2. Poprawiony poziom inteligencji:Ze względu na duże moce produkcyjne, firmy produkujące akumulatory zasilające i magazynujące energię mają wyższe wymagania w zakresie poziomu inteligencji urządzeń tocznych. Coraz popularniejsze będą na przykład urządzenia do prasowania walcowego o dużej automatyzacji i towarzyszących im metodach wykrywania.
3. Zastosowanie procesu walcowania na gorąco:Aby poprawić ciągłość linii produkcyjnej i zmniejszyć pękanie taśmy, najlepsi producenci baterii litowych mają tendencję do stosowania procesu walcowania na gorąco. Proces walcowania na gorąco może zmniejszyć naprężenia wewnętrzne, prawdopodobieństwo odbicia i odporność na odkształcenia polaryzatora oraz poprawić jakość polaryzatora.
4. Optymalizacja parametrów walcowania:Optymalizacja parametrów toczenia jest kluczem do poprawy wydajności akumulatora. W przyszłości będziemy stale optymalizować parametry toczenia poprzez eksperymenty i symulacje, aby osiągnąć lepszą wydajność baterii.
Proces walcowania baterii litowych jest ważnym ogniwem w procesie produkcji baterii litowo-jonowych. Rozsądnie kontrolując parametry walcowania i warunki procesu, można uzyskać akumulatory litowo-jonowe o doskonałej wydajności. W międzyczasie, wraz z ciągłym rozwojem technologii, proces walcowania będzie nadal wprowadzany w innowacje i udoskonalany, aby sprostać potrzebom akumulatorów o wyższej wydajności.