Jaké jsou funkce, principy a faktory ovlivňující válcovací lis?

Válcováním se rozumí proces zhutňování potažených a vysušených elektrod lithiových baterií.

Válcování zvyšuje hustotu energie lithiových baterií a umožňuje pojivu pevně přilnout materiál elektrody ke sběrači proudu, čímž se zabrání ztrátě energie v důsledku oddělení materiálu elektrody během cyklování. Před válcováním musí být potažené elektrody do určité míry vysušeny; jinak se povlak během válcování oddělí od sběrače proudu. Množství zhutnění musí být během válcování kontrolováno. Nadměrné zhutnění může ovlivnit materiál elektrody v blízkosti sběrače proudu, což brání správné interkalaci a deinterkalaci lithium-iontů a způsobuje, že aktivní materiál těsně přilne k sobě, takže se snadno oddělí od sběrače proudu. V těžkých případech může také zvýšit plasticitu elektrody, takže není vhodná pro navíjení a způsobuje prasknutí.

Tvarování válcováním je jedním z nejkritičtějších procesů při výrobě elektrod lithium-iontových baterií a jeho přesnost výrazně ovlivňuje výkon baterie.

ACEY-100 HRPhorký válec lisovací strojje vhodný především pro elektrické válcování bateriových materiálů v laboratoři, malého množství materiálů z drahých kovů, jako je zlato a stříbro, a neželezných materiálů, jako je měď a hliník, při určité teplotě. Tloušťka válcování je nastavitelná a obsluha je jednoduchá. Je zvláště vhodný pro ztenčení a zvýšení hustoty pólových desek lithiových baterií z čistých energetických materiálů.

Účely válcování jsou následující: Tvarování válcováním zajišťuje hladký a plochý povrch elektrody, zabraňuje zkratům způsobeným otřepy prorážejícími separátor a zlepšuje hustotu energie. Také zhutňuje materiál elektrody potažený na sběrači proudu, snižuje objem elektrody a dále zvyšuje hustotu energie, životnost cyklu a bezpečnost.

Účelem válcování je dosáhnout hustšího a rovnoměrnějšího spojení mezi aktivním materiálem a fólií. Válcování musí být provedeno po potažení a vysušení elektrody; jinak může snadno dojít k odlupování prášku a odlupování filmu.

Elektrody baterie jsou měděné (nebo hliníkové) fólie potažené částicemi elektrické pasty na obou stranách. Bateriový elektrodový pás prochází procesem potahování a sušení před válcováním. Před válcováním je povlak elektrické pasty na měděné fólii (nebo hliníkové fólii) polo-tekuté, polo{3}}pevné zrnité médium složené z nespojených nebo slabě spojených jednotlivých částic nebo shluků, které vykazují určitý stupeň disperzibility a tekutosti. Existence dutin mezi částicemi elektrické pasty zajišťuje, že během válcování mohou částice podstoupit malé přemisťovací pohyby, aby zaplnily tyto dutiny, což jim umožňuje umístit se při zhutňování. Válcování elektrod baterie lze považovat za nepřetržitý proces válcování polotuhých částic elektrické pasty v neuzavřeném stavu. Částice elektrické pasty ulpívají na měděné fólii (nebo hliníkové fólii) a třením se nepřetržitě zakusují do mezer mezi rolemi a poté se zhutňují válcováním do elektrod baterie s určitou hustotou. Princip válcování je znázorněn na obrázku 2.

Válcování elektrod baterie se výrazně liší od válcování oceli. Během válcování oceli se obrobek nejprve pružně deformuje působením vnější síly. Když se vnější síla zvýší na určitou mez, obrobek začne podléhat plastické deformaci. S rostoucí vnější silou se zvyšuje plastická deformace. Účelem podélného válcování při válcování oceli je dosáhnout prodloužení. Během válcování oceli se molekuly prodlužují podélně a rozšiřují se příčně, což má za následek tenčí válcovaný kus, ale beze změny hustoty. Elektrody baterií se vyrábějí nanášením kašovité směsi na substrát, jako je hliníková nebo měděná fólie. Proces válcování zhutňuje elektrické částice kalu na elektrodě a zvyšuje její hustotu. Vhodná hustota zhutnění může zvýšit vybíjecí kapacitu baterie, snížit vnitřní odpor a prodloužit její životnost. Částice elektrické kaše podléhají přemístění a deformaci pod tlakem a hustota elektrody se mění s tlakem podle určitého vzoru, jak je znázorněno na obrázku 3.

V oblasti I, jak se kontaktní tlak zvyšuje, elektrické částice kalu začnou podléhat malému{0}přemisťování, které se postupně zvyšuje. V tomto bodě se mezery mezi částicemi elektrické suspenze postupně zaplňují, což se konkrétně projevuje jako pomalé zvyšování relativní hustoty elektrodového pásu se zvyšujícím se kontaktním tlakem.

V oblasti II, po malém-zvýšení hustoty v oblasti I, elektrické částice kalu nadále vyplňují mezery mezi nimi, jak se zvyšuje kontaktní tlak. Po válcování v oblasti II jsou mezery mezi částicemi stlačeny a zhutněny. Konkrétně relativní hustota elektrodového pásu rychle roste s rostoucím kontaktním tlakem, mnohem vyšší rychlostí než v oblasti I. Současně dochází k určité deformaci částic elektrické suspenze v oblasti II.

V oblasti III se po zaplnění mezer mezi částicemi elektrické suspenze v oblasti II částice již neposouvají. S rostoucím kontaktním tlakem však elektrické částice kalu začnou podléhat velkým deformacím. V tomto bodě se relativní hustota elektrodového pásu již nezvyšuje rychle se zvyšujícím se kontaktním tlakem; elektrodový pás tvrdne, a proto se změna relativní hustoty stává plochou křivkou.

Změny elektrických částic kalu na elektrodě baterie během procesu válcování jsou velmi složité. Zvýšení relativní hustoty částic elektrické suspenze se projevuje hlavně v posunu částic. Toto posunutí vyplní mezery mezi částicemi, zatímco malá část částic se deformuje. Následně, v důsledku zvýšeného tlaku válce, elektrické částice kalu podstoupí značnou deformaci poté, co jsou mezery vyplněny, i když během této fáze také dochází k určitému menšímu posunutí.

Problémy s kvalitou elektrod způsobené zařízením pro válcování elektrod baterie se odrážejí hlavně v nerovnoměrnosti tloušťky elektrody po válcování. Nekonzistentní tloušťka vede k nestejnoměrné hustotě zhutnění elektrody baterie, což je klíčový faktor ovlivňující rovnoměrnost výkonu baterie. Rovnoměrnost tloušťky elektrody zahrnuje rovnoměrnost příčné tloušťky a stejnoměrnost podélné tloušťky, jak je znázorněno na obrázku 4. Příčiny příčné a podélné nerovnoměrnosti tloušťky jsou různé.

Hlavními faktory ovlivňujícími rovnoměrnost příčné tloušťky elektrodového plechu jsou ohybová deformace válců, tuhost základny mlýna, pružná deformace hlavních nosných -komponent, tlak válce a šířka elektrodového plechu. Během provozu mlýna způsobuje tlak válce deformaci válců a základny mlýna, což se nakonec projeví jako vychýlení válce, což má za následek rovnoměrnost příčné tloušťky, kde je elektrodový plát silnější uprostřed a tenčí na okrajích. Hlavními faktory ovlivňujícími rovnoměrnost podélné tloušťky elektrodového plechu jsou přesnost opracování a montáže válců, ložisek a ložiskových pouzder. Chyby obrábění v klíčových součástech mohou způsobit periodické kolísání tlaku válce působícího na elektrodový plech během otáčení válce, což má za následek nerovnoměrnou tloušťku zhutnění v podélném směru.

Mezi další faktory ovlivňující kvalitu válcování elektrodových plátů patří zařízení pro řízení napětí, zařízení pro vyrovnávání, zařízení pro řezání plátků a zařízení pro odstraňování prachu. Během procesu válcování vyžaduje elektrodový plech určité napětí. Nedostatečné napětí může vést k vráskám, naopak nadměrné napětí může způsobit lámání. Zařízení na odstraňování prachu zajišťují, že se na povrchu elektrodového plechu během válcování neobjeví povrchové vady způsobené nečistotami. Korekční zařízení a ořezávací zařízení ovlivňují především rozměrovou přesnost řezání elektrodového plátu.

Acey Nová energieje špičkový{0}}poskytovatel vybavení a kompletních řešení, který se specializuje na oblast nových energetických baterií. Zaměřuje se na poskytování služeb v celém-cyklu od experimentálního vývoje až po-rozsáhlou výrobu pro globální podniky vyrábějící baterie, výzkumné instituce a inovativní energetické organizace. Ať už se jedná o zkušební výrobu vzorků na laboratorní úrovni, nebo o ověřování procesu během pilotní fáze.

Kontaktujte nyní