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锂电池辊压工艺

2023-05-22 [861]

辊压的意义在于压实极片,提高电池的能量密度。极片在完成上一工序的涂布、干燥后,活性物质与箔片的剥离强度很低,此时需要对其进行辊压,增强活性物质与箔片的粘接强度,以防在电解液浸泡、电池使用过程中剥落。合适的压实密度可增大电池的放电容量、减小内阻、减小极化损失、延长电池的循环寿命、提高锂离子电池的利用率。极片辊压一般由双辊压机完成,双辊压机是由两个铸钢压实辊以及电机和传动轴组成。开启辊压模式后,电机带动上下辊同时转动,收卷机构拉动极片将稳步穿过辊压间隙,最终被压到所需压实密度。

辊压过程对电芯性能影响很大。辊压过程会出现几个典型问题:①极片厚度不一。厚度不一,意味着活物质密度不一,锂离子和电子在极片中传输、传导速率会有所不同。当电流密度不同时,极易引起锂枝晶的析出,对电芯性能不利。此外,极片厚度不同时,活性物质与集流体之间的接触电阻也不同,极片越厚内阻越大,电池极化也就越严重,影响电芯容量。②极片部分位置出现过压。由于涂布时部分位置厚度过厚,辊压后则有可能出现过压的现象。过压的位置活物质颗粒出现破碎,活物质颗粒间接触紧密,在电芯充放电过程中,电子导电性增强,但离子移动通道减小或堵塞,不利于容量发挥,放电过程中极化增大,电压下降,容量减小。同时,过压后影响电解液的浸润效果,对电芯的性能也有很大的影响。

从工艺流程上看,辊压质量还会直接影响后续的极片加工效果。辊压后极片的理想状态是极片表面平整、光泽度一致、留白部分无明显波浪、极片无大程度翘曲。但是在实际生产中,操作熟练度、设备运行情况等不可避免会产生一些问题,影响后续工序中的极片分切,导致分切极片宽度不一,极片出现毛刺。辊压结果还会影响极片的卷绕,严重的翘曲会造成极片卷绕过程中极片、隔膜间产生较大的空隙,在热压后会形成某些部分多层隔膜叠加,成为应力集中点,影响电芯性能。

衡量辊压机技术先进程度,主要看面密度、压实密度。当前设备能使得磷酸铁锂正极材料比容量达到200毫安时/克,磷酸铁锂正极材料压实密度达到1.5克/立方厘米。




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