Quali sono le funzioni, i principi e i fattori che influenzano la pressa a rulli?

Il rotolamento si riferisce al processo di compattazione degli elettrodi delle batterie al litio rivestiti ed essiccati.

Il rotolamento aumenta la densità energetica delle batterie al litio e consente al legante di aderire saldamente al materiale dell'elettrodo al collettore di corrente, prevenendo la perdita di energia dovuta al distacco del materiale dell'elettrodo durante il ciclo. Prima della laminazione, gli elettrodi rivestiti devono essere asciugati in una certa misura; in caso contrario il rivestimento si staccherà dal collettore di corrente durante la laminazione. La quantità di compattazione deve essere controllata durante la laminazione. Una compattazione eccessiva può influenzare il materiale dell'elettrodo vicino al collettore di corrente, impedendo la corretta intercalazione e deintercalazione degli ioni di litio- e facendo sì che il materiale attivo aderisca strettamente insieme, facilitandone il distacco dal collettore di corrente. Nei casi più gravi, può anche aumentare la plasticità dell'elettrodo, rendendolo inadatto all'avvolgimento e provocandone la rottura.

La formatura a rullo è uno dei processi più critici nella produzione degli elettrodi delle batterie agli ioni di litio- e la sua precisione influisce in modo significativo sulle prestazioni della batteria.

ACEY-HRP100pressa a rullo caldoè adatto principalmente per la laminazione elettrica di materiali per batterie in laboratorio, una piccola quantità di materiali metallici preziosi come oro e argento e materiali non-ferrosi come rame e alluminio a una determinata temperatura. Lo spessore di laminazione è regolabile e l'operazione è semplice. È particolarmente adatto per assottigliare e aumentare la densità delle piastre polari delle batterie al litio di materiali ad energia pulita.

Gli scopi della profilatura a rulli sono i seguenti: La formatura a rulli garantisce una superficie dell'elettrodo liscia e piatta, prevenendo i cortocircuiti causati da bave che perforano il separatore e migliorando la densità di energia. Inoltre, compatta il materiale dell'elettrodo rivestito sul collettore di corrente, riducendo il volume dell'elettrodo e aumentando ulteriormente la densità di energia, la durata del ciclo e la sicurezza.

Lo scopo della profilatura a rulli è ottenere un legame più denso e uniforme tra il materiale attivo e la lamina. La profilatura deve essere eseguita dopo il rivestimento e l'essiccazione dell'elettrodo; in caso contrario, possono verificarsi facilmente perdita di polvere e distacco della pellicola.

Gli elettrodi della batteria sono fogli di rame (o alluminio) rivestiti con particelle di pasta elettrica su entrambi i lati. La striscia di elettrodi della batteria viene sottoposta a processi di rivestimento e asciugatura prima della formatura a rullo. Prima della laminazione, il rivestimento di pasta elettrica sul foglio di rame (o foglio di alluminio) è un mezzo granulare semi-fluido, semi-solido composto da singole particelle o grumi non collegati o debolmente collegati, che mostrano un certo grado di disperdibilità e fluidità. L'esistenza di vuoti tra le particelle di pasta elettrica garantisce che durante la laminazione, le particelle possano subire piccoli movimenti di spostamento per riempire questi vuoti, consentendo loro di posizionarsi sotto la compattazione. La laminazione degli elettrodi della batteria può essere considerata un processo di laminazione continuo di particelle di pasta elettrica semisolida allo stato non sigillato. Le particelle di pasta elettrica aderiscono al foglio di rame (o foglio di alluminio) e vengono continuamente morse negli spazi tra i rulli per attrito, quindi compattate rotolando negli elettrodi della batteria con una certa densità. Il principio di rotolamento è mostrato nella Figura 2.

La laminazione degli elettrodi della batteria differisce notevolmente dalla laminazione dell'acciaio. Durante la laminazione dell'acciaio, il pezzo subisce inizialmente una deformazione elastica sotto la forza esterna. Quando la forza esterna aumenta fino a un certo limite, il pezzo inizia a subire una deformazione plastica. All’aumentare della forza esterna aumenta la deformazione plastica. Lo scopo della laminazione longitudinale nella laminazione dell'acciaio è ottenere l'allungamento. Durante la laminazione dell'acciaio, le molecole si estendono longitudinalmente e si allargano lateralmente, risultando in un pezzo laminato più sottile ma senza alcun cambiamento di densità. Gli elettrodi della batteria sono realizzati rivestendo un impasto liquido su un substrato come un foglio di alluminio o rame. Il processo di laminazione compatta le particelle di impasto elettrico sull'elettrodo, aumentandone la densità. Una densità di compattazione adeguata può aumentare la capacità di scarica della batteria, ridurre la resistenza interna e prolungarne la durata. Le particelle dell'impasto liquido elettrico subiscono spostamento e deformazione sotto pressione e la densità dell'elettrodo cambia con la pressione secondo un determinato schema, come mostrato nella Figura 3.

Nella regione I, all'aumentare della pressione di contatto, le particelle dell'impasto liquido elettrico iniziano a subire uno spostamento su piccola-scala, che aumenta gradualmente. A questo punto, gli spazi tra le particelle dell'impasto liquido vengono gradualmente riempiti, il che si manifesta specificamente come un lento aumento della densità relativa della striscia di elettrodi con l'aumento della pressione di contatto.

Nella Regione II, dopo l'aumento di densità su piccola-scala nella Regione I, le particelle di impasto elettrico continuano a riempire gli spazi tra loro man mano che aumenta la pressione di contatto. Dopo il rotolamento nella Regione II, gli spazi tra le particelle vengono compressi e compattati. Nello specifico, la densità relativa della striscia di elettrodi aumenta rapidamente con l'aumento della pressione di contatto, ad un ritmo molto più elevato rispetto alla Regione I. Contemporaneamente, nella Regione II si verifica una certa deformazione delle particelle dell'impasto liquido elettrico.

Nella Regione III, dopo che gli spazi tra le particelle dell'impasto liquido elettrico nella Regione II sono stati riempiti, le particelle non si spostano più. Tuttavia, con l'aumento della pressione di contatto, le particelle del liquame elettrico iniziano a subire grandi deformazioni. A questo punto la densità relativa della striscia di elettrodi non aumenta più rapidamente all'aumentare della pressione di contatto; la striscia di elettrodi si indurisce e quindi la variazione della densità relativa diventa una curva piatta.

I cambiamenti nelle particelle dell'impasto liquido elettrico sull'elettrodo della batteria durante il processo di laminazione sono estremamente complessi. L'aumento della densità relativa delle particelle del liquame elettrico si manifesta principalmente nello spostamento delle particelle. Questo spostamento riempie gli spazi tra le particelle, mentre una piccola porzione delle particelle si deforma. Successivamente, a causa dell'aumento della pressione del rullo, le particelle dell'impasto liquido elettrico subiscono una deformazione significativa dopo che gli spazi sono stati riempiti, sebbene durante questa fase si verifichino anche alcuni spostamenti minori.

I problemi di qualità degli elettrodi causati dall'attrezzatura per la laminazione degli elettrodi della batteria si riflettono principalmente nell'irregolarità dello spessore dell'elettrodo dopo la laminazione. Uno spessore incoerente porta a una densità di compattazione incoerente dell'elettrodo della batteria, che è un fattore chiave che influenza l'uniformità delle prestazioni della batteria. L'uniformità dello spessore dell'elettrodo include l'uniformità dello spessore trasversale e l'uniformità dello spessore longitudinale, come mostrato nella Figura 4. Le cause della non uniformità dello spessore trasversale e longitudinale sono diverse.

I principali fattori che influenzano l'uniformità dello spessore trasversale del foglio di elettrodi sono la deformazione di flessione dei rulli, la rigidità della base del mulino, la deformazione elastica dei principali componenti portanti-, la pressione del rullo e la larghezza del foglio di elettrodi. Durante il funzionamento del laminatoio, la pressione del rullo provoca la deformazione dei rulli e della base del laminatoio, manifestandosi infine come deflessione del rullo, con conseguente uniformità dello spessore trasversale in cui il foglio dell'elettrodo è più spesso al centro e più sottile ai bordi. I fattori principali che influenzano l'uniformità dello spessore longitudinale del foglio di elettrodo sono la precisione di lavorazione e installazione di rulli, cuscinetti e alloggiamenti dei cuscinetti. Errori di lavorazione nei componenti chiave possono causare fluttuazioni periodiche nella pressione del rullo che agisce sul foglio dell'elettrodo durante la rotazione del rullo, con conseguente spessore di compattazione irregolare nella direzione longitudinale.

Altri fattori che influenzano la qualità della laminazione del foglio di elettrodi includono dispositivi di controllo della tensione, dispositivi di allineamento, dispositivi di affettatura e dispositivi di rimozione della polvere. Durante il processo di laminazione, la lamina dell'elettrodo richiede una certa tensione. Una tensione insufficiente può causare rughe, mentre una tensione eccessiva può causare rotture. I dispositivi di rimozione della polvere assicurano che i difetti superficiali causati da impurità non appaiano sulla superficie dello strato dell'elettrodo durante la laminazione. Il dispositivo di correzione e il dispositivo di rifinitura influiscono principalmente sulla precisione dimensionale del taglio del foglio di elettrodi.

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