Électrode de batterie lithium-ion : contrôle du processus et précautions liées au processus de laminage

1. Introduction à la presse à rouleaux

Presse à rouleaux à batterie est un dispositif pour faire rouler l'électrode de batterie et constitue l'un des équipements clés pour la fabrication de batteries au lithium. Son objectif principal est d'augmenter la capacité de décharge de la batterie, de réduire la résistance interne, de réduire la perte de polarisation, de prolonger la durée de vie de la batterie et d'améliorer le taux d'utilisation des batteries lithium-ion en compactant les matériaux actifs sur l'électrode de la batterie. Dans le processus de production, les électrodes de batterie au lithium sont généralement compactées par une presse à rouler pour batterie, de sorte que l'électrode puisse mieux s'adapter au processus de charge et de décharge de la batterie, améliorant ainsi la densité énergétique et la stabilité de la batterie. La presse à rouleaux joue un rôle clé dans la fabrication de batteries au lithium et ses paramètres techniques affectent directement la qualité et les performances de la batterie.

2. Objectif du roulement

Nécessité de rouler : Une fois l'électrode recouverte et séchée, la résistance au pelage entre le matériau actif et la feuille collectrice de courant est très faible. À ce stade, il est nécessaire de le rouler pour améliorer la force de liaison entre le matériau actif et la feuille afin d'éviter le pelage lors de l'immersion dans l'électrolyte et de l'utilisation de la batterie.

Les objectifs du roulement sont les suivants :

Assurez-vous que la surface de l'électrode est lisse et plate pour empêcher les bavures sur la surface du revêtement de percer le diaphragme et de provoquer un court-circuit.

Compactez le matériau de revêtement de l'électrode pour réduire le volume de l'électrode afin d'augmenter la densité énergétique de la batterie.

Rendre le matériau actif et les particules d'agent conducteur plus étroitement en contact pour améliorer la conductivité électronique.

Améliorez la force de liaison entre le matériau de revêtement et le collecteur de courant, réduisez l'apparition de perte de poudre pendant le cycle de l'électrode de la batterie et améliorez la durée de vie et les performances de sécurité de la batterie.

3. Processus et contrôle de laminage des pièces polaires

Processus de laminage

Le processus de roulement de l'électrode de batterie consiste à ce que l'électrode de batterie soit tirée dans le rouleau rotatif par la friction entre le rouleau et l'électrode de batterie, et que l'électrode de batterie soit comprimée et déformée. Le laminage de l’électrode de la batterie est différent du laminage du bloc d’acier. Le processus de laminage de l'acier est un processus dans lequel les molécules de fer s'étendent longitudinalement et se dilatent horizontalement, et leur densité ne change pas pendant le processus de laminage ; tandis que le roulement de l'électrode de la batterie est un processus dans lequel le matériau de la batterie sur les plaques positives et négatives est compacté. Lorsque l'électrode de la batterie est roulée, la force de roulement ne doit être ni trop grande ni trop faible et doit être conforme aux caractéristiques du matériau de l'électrode de la batterie.

La région I est la première étape : à ce stade, lorsque la force de roulement commence à augmenter progressivement, la densité de l'électrode augmente rapidement. En effet, à ce stade, les particules du matériau de l'électrode sont déplacées et la structure des pores est remplie. La première étape est généralement appelée étape coulissante. Cette étape est l’étape avec le taux d’augmentation de la densité des électrodes le plus rapide parmi les trois étapes.

La région II est la deuxième étape : étant donné que la structure poreuse du matériau d'électrode est remplie lors de la première étape, la densité du matériau de revêtement d'électrode a atteint une valeur fixe et une certaine résistance à la déformation par compression apparaît lorsque l'électrode est laminée lors de la deuxième étape. Par rapport à la première étape, bien que la force de roulement continue d'augmenter dans cette étape, le taux d'augmentation de la densité des électrodes a diminué. D'un point de vue microscopique, cela est dû au fait que le déplacement des particules de matériau de revêtement d'électrode à ce stade est déjà très faible, mais le mouvement de déplacement important des particules de matériau de revêtement n'a pas encore commencé.

La région III est divisée en la troisième étape : lorsque la force de roulement dépasse une certaine taille, la densité de l'électrode de la batterie commence à augmenter avec l'augmentation de la force de roulement, puis le taux d'augmentation diminue progressivement. En effet, lorsque la force de roulement dépasse une certaine valeur, le déplacement des particules du matériau de revêtement d'électrode commence progressivement et la densité de l'électrode recommence à augmenter. Lorsque la force de roulement augmente jusqu'à une certaine valeur, la déformation du matériau de revêtement de l'électrode est plus grave, entraînant un écrouissage. Si la force de roulement continue d'augmenter à ce moment-là, il est plus difficile pour le matériau de revêtement d'électrode de se déformer davantage. Par conséquent, en fin de compte, à mesure que la force de roulement continue d’augmenter, la densité de l’électrode n’augmente pas beaucoup et l’augmentation est également réduite.

4. Problèmes et solutions dans le processus de laminage

Épaisseur inégale de l'électrode : Il existe de nombreux facteurs qui provoquent une épaisseur inégale du roulement de l'électrode, tels qu'une épaisseur inégale du revêtement de l'électrode, une erreur de coaxialité du rouleau, une erreur cylindrique du rouleau, une barre omnibus de contact non parallèle du rouleau, une déformation par déviation axiale du rouleau, mauvaise rigidité et stabilité de l'équipement roulant, etc. L'épaisseur latérale est inégale. Pendant le processus de laminage de l'électrode, l'épaisseur des feuilles d'électrode gauche et droite est souvent incohérente. Lorsque l'épaisseur de l'électrode est incohérente sur les côtés gauche et droit, l'influence du processus de revêtement de l'électrode doit d'abord être éliminée. Lorsque l'épaisseur de l'électrode qui n'a pas été laminée est cohérente sur les côtés gauche et droit, la pression de roulement doit être ajustée sur les côtés gauche et droit pour garantir que la densité de compactage de l'électrode est cohérente après le laminage. L'électrode doit être testée à temps pendant le processus de laminage pour éviter que la pression ne change pendant le processus de laminage. L'épaisseur longitudinale est inégale. Parfois, l'électrode répond aux exigences après le laminage, mais l'épaisseur augmente lors du refendage. C'est le phénomène de rebond de l'électrode. L'électrode rebondit car il y a plus d'eau à l'intérieur de l'électrode et la vitesse est trop rapide lors du roulement. Le problème du rebond des électrodes peut être résolu en utilisant un procédé de rouleau chaud et en contrôlant la vitesse de laminage.

L'électrode est courbée en faucille : Cette situation est principalement due au fait que les deux rouleaux en contact avec les barres omnibus ne sont pas parallèles ou que l'épaisseur du revêtement d'électrode des deux côtés est différente. Étant donné que l'épaisseur du bord est de plusieurs microns ou plus de dix microns supérieure à la partie médiane, lorsque la pression du rouleau est appliquée sur l'électrode, la zone avec une grande épaisseur de bord supporte une plus grande force de roulement, ce qui conduit à une densité latérale incohérente du compactage par roulement de l'électrode. , entraînant une déformation importante de l'électrode après le laminage, et aura également un effet négatif sur le processus de refendage ultérieur. Pour contrôler le gauchissement, la clé est de contrôler la qualité du revêtement de l’électrode. En contrôlant les paramètres tels que la tension superficielle de la boue, la pression de la pompe, la vitesse de la courroie et la pression de roulement, la déformation de l'électrode peut être efficacement réduite. Bien entendu, cela est à condition de répondre aux exigences de conception.

L'électrode a des bords ondulés : Cette situation est principalement due au taux d’allongement élevé lors du processus de laminage de l’électrode. L'incitation est le petit diamètre du corps du rouleau, la faible tension avant le roulement de l'électrode, la forte compression de l'épaisseur de l'électrode, les renflements des deux côtés du revêtement de l'électrode, etc. Lorsque l'électrode est roulée, les substances actives se pressent chacune autre et exercer une certaine pression sur la feuille de cuivre et la feuille d'aluminium, ce qui provoquera une certaine extension. Lors du laminage, la pièce sans revêtement de matière active ne s'étire pas, tandis que l'électrode avec matière active s'étire sous la pression du rouleau. L'étirement irrégulier formait en apparence des rides ondulées sur le bord de la bande de feuille, et les marques d'ondes parallèles étaient perpendiculaires à la direction de mouvement de la bande de feuille.

Des rayures sombres sont apparues à la surface de l'électrode : Cette situation est principalement causée par des marques de vibration sur la surface du rouleau, une erreur cylindrique importante du corps du rouleau, une tension avant faible et inégale.

Curling de l’électrode : Cette situation est due à un allongement excessif de l'électrode. La solution consiste principalement à augmenter le diamètre du corps du rouleau, à réduire la compression de l'électrode, à ajuster la tension avant et arrière de l'électrode, etc.

L'électrode a une courroie cassée : Cette situation est principalement causée par une tension inégale et instable, un manque de mécanisme de réponse rapide à la tension et un renflement important du bord du revêtement de l'électrode. Par exemple, pendant le processus de revêtement, s'il y a de petites particules et d'autres textures inégales sur la surface de l'électrode, les petites particules seront pressées vers la bande d'aluminium sous la pression des doubles rouleaux pendant le laminage. Les particules plus molles peuvent être réduites en poudre puis tomber, tandis que les particules plus dures presseront la bande d'aluminium, provoquant des trous dans la bande d'aluminium ou même une rupture de la bande d'aluminium. Pendant le processus de revêtement, si la densité superficielle de l'électrode est différente, une pièce sera sur-laminée et l'autre pièce sera sous-laminée pendant le processus de laminage. Pendant le processus de défilement de la bande d'électrode, sous le même contrôle de tension, certains matériaux actifs tomberont ou même briseront la feuille aux endroits où la pression du rouleau est insuffisante. Contrôler la tension de l'enroulement et empêcher les grosses particules de tomber sur la surface de l'électrode peuvent réduire efficacement la rupture de l'électrode.

La tension des deux côtés de l’électrode est différente : Cette situation est principalement causée par le non-parallélisme de l'axe du rouleau et de l'axe de chaque rouleau, qui peut être résolu en ajustant le parallélisme de chaque axe du rouleau.

Il y a des piqûres sur la surface du rouleau : Cette situation est une piqûre de fatigue sur la surface du rouleau, qui est principalement causée par un matériau inégal du rouleau et une structure métallographique de traitement thermique, une mauvaise résistance à la fatigue de la surface du rouleau et est également liée à la rugosité de la surface du rouleau.

Rebond d'épaisseur de roulement de tôle de poteau : Cette situation est principalement causée par une déformation élastique résiduelle importante de la feuille polaire après le laminage et par une humidité environnementale élevée. Vous pouvez essayer le laminage à chaud, le laminage lent, le laminage à grande vitesse, la réduction de l'humidité relative de l'environnement et d'autres mesures.

Irrégularité de la plaque de tôle : Cette situation est principalement causée par une déformation de roulement inégale de la feuille polaire, une tension avant et arrière faible et inégale ou une erreur d'épaisseur de revêtement de la feuille polaire.

En résumé, la presse à rouleaux pour batteries au lithium joue un rôle essentiel dans la fabrication de batteries au lithium. Il améliore non seulement les performances et la qualité de la batterie, mais réduit également les coûts de production et fournit un soutien et une garantie pour le développement de la technologie des batteries au lithium.

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