Valsningsprocessen, som utförs på litium-jonbatterielektroder efter beläggning och torkning, är ett avgörande steg i tillverkningsprocessen. Enkelt uttryckt är valsning en process som använder trycket från ett valsverk med hög -tonnage för att kompaktera den lösa, porösa beläggningen av aktivt material på strömavtagaren (aluminium- eller kopparfolie) till en tät tunn film.
Detta steg är oumbärligt främst för följande kärnsyften:
1. Ökad energitäthet
Detta är det mest direkta syftet. Efter beläggning är det aktiva materialet på elektrodytan (såsom litiumkoboltoxid, litiumjärnfosfat, grafit, etc.) i ett löst, granulärt aggregerat tillstånd, med många hålrum mellan partiklarna.
Effekt: Genom valsningskomprimering reduceras hålrummen mellan partiklarna, vilket ökar massan av aktivt material som kan rymmas per volymenhet, vilket direkt ökar cellens volymetriska energitäthet. Mer energi kan packas in i det begränsade cellutrymmet.
2. Minska internt motstånd och förbättra frekvensprestanda
Ett batteris inre motstånd påverkar direkt dess laddnings- och urladdningshastighet och värmeutveckling.
Kontaktmotstånd:Före valsning är kontaktpunkterna mellan aktiva materialpartiklar och mellan det aktiva materialet och strömavtagaren endast fysiska, vilket resulterar i en lång elektrontransportväg och högt motstånd. Efter rullning tillplattas partiklarna och omarrangeras, vilket bildar ytkontakt eller tätare punktkontakt, vilket skapar ett stabilt ledande nätverk. Samtidigt förstärks bindningskraften mellan det aktiva materialskiktet och strömavtagaren avsevärt. Detta minskar batteriets ohmska inre resistans avsevärt, vilket gör att elektroner kan röra sig snabbt, vilket stöder hög-strömladdning och urladdning (hög-prestanda) och minskar värmeutvecklingen under laddning och urladdning.
3. Förbättrad cykellivslängd
Om elektroden inte rullas eller är otillräckligt komprimerad kommer den att få stabilitetsproblem under batteriladdning och urladdning.
Undertrycka delaminering:Valsning ökar fläkhållfastheten mellan beläggningen och strömavtagaren. Om beläggningen är lös är den benägen att lossna från folien eller pulveriseras under upprepade laddnings- och urladdningscykler (införing och extraktion av litium-joner som orsakar volymexpansion och sammandragning av det aktiva materialet), vilket leder till snabb kapacitetsminskning.
Strukturell stabilitet:En tät elektrodstruktur begränsar bättre volymförändringarna av det aktiva materialet under cykling, upprätthåller integriteten hos elektrodstrukturen och förlänger således batteriets livslängd.
ACEY-HRP100rullpressmaskinär främst lämplig för elektrisk valsning av batterimaterial i laboratoriet, en liten mängd ädelmetallmaterial som guld och silver och icke-järnhaltiga material som koppar och aluminium vid en viss temperatur. Rulltjockleken är justerbar och operationen är enkel. Den är särskilt lämplig för att gallra ut och öka densiteten hos litiumbatteripolplattor av rena energimaterial.
4. Kontrollera tjocklekslikformighet och efterföljande processer
Tjocklekslikformighet:Lindnings- eller staplingsprocessen ställer extremt höga krav på tjocklekstoleransen hos elektrodskivorna. Om elektrodskivorna inte rullas, fluktuerar beläggningens tjocklek kraftigt och ytan är ojämn, vilket gör felinriktning trolig under efterföljande lindning. Under stapling kan ojämn tjocklek punktera separatorn, vilket orsakar kortslutningsrisk.
Tjockleksminskning:Tjockleken på de valsade elektrodskivorna är typiskt endast 60%-80% av den ursprungliga beläggningstjockleken. Detta sparar utrymme för efterföljande lindnings-/staplingsprocesser, vilket är fördelaktigt för cellminiatyrisering.
5. Optimera porositet
Att rulla handlar inte om att pressa så tätt som möjligt; snarare handlar det om att kontrollera porositeten inom ett rimligt intervall.
Nyckelsaldo:En lämplig porositet (vanligtvis 25%-35% för litium-jonanoder och 20%-30% för katoder) säkerställer både tillräckligt med elektrolytlagringsutrymme, garanterar jämna litiumjontransportkanaler mellan den fasta och flytande fasen (jonkonduktivitet) och tillräcklig elektronisk konduktivitet. Valsformning är ett avgörande sätt att uppnå denna balans mellan elektronisk och jonisk ledningsförmåga.
Avslutningsvis:Utan rullformningsprocessen kommer elektroden att ha en -svampliknande struktur. Sådana elektroder har inte bara låg energitäthet, utan lider också av dålig elektronisk konduktivitet och svag bindning med strömavtagaren, vilket gör dem utsatta för problem som hög polarisation, kraftig värmealstring, litiumplätering (negativ elektrod) och pulveravgivning under laddning och urladdning. Detta resulterar i att batterier inte uppfyller kommersiella livslängd och säkerhetskrav.
Ytterligare anmärkning:Även om valsformning är kritisk, måste packningsdensiteten kontrolleras exakt baserat på olika materialsystem (t.ex. litiumjärnfosfat är känsligt för packning, medan ternära material kräver en balans av seghet). Över-komprimering leder till överdrivet låg porositet, vilket gör elektrolytvätning svår och hindrar litium-jontransport, vilket är skadligt för batteriets prestanda och till och med kan orsaka sprödhet och brott i elektroderna i allvarliga fall. Därför är rullformningsprocessen ofta en central aspekt av kvalitetskontroll.