1 Princip i svrha procesa valjanja
Proces valjanja je preša za valjanje mješavine materijala pozitivnih i negativnih elektroda baterija s aktivnim tvarima, vodljivim sredstvima, vezivima itd., kako bi se formirala gusta struktura. Glavna svrha prešanja valjkom je održati površinu polarnog dijela glatkom i ravnom te spriječiti potencijalne kratke spojeve baterije uzrokovane srhovima koji probijaju separator na površini polarnog dijela. Stisnite materijal elektrode obložen na kolektoru struje elektrode kako biste smanjili volumen elektrode i poboljšali gustoću energije baterije. Učinite čvršći kontakt između aktivne tvari i čestica vodljivog sredstva i poboljšajte elektronsku vodljivost. Povećajte snagu vezivanja između materijala za oblaganje i kolektora struje, smanjite pojavu gubitka praha tijekom ciklusa procesa elektroda baterije i poboljšajte ciklus ciklusa i sigurnosne performanse litijevih baterija.
2 Postupak prešanja valjaka
1. Priprema materijala:Premažite materijale pozitivne i negativne elektrode baterije mješavinom vodljivih sredstava, veziva itd. na aluminijskoj ili bakrenoj foliji prema zahtjevima procesa.
2. Puštanje u pogon valjkaste preše:Postavite pozitivni i negativni pol baterije u prešu s valjcima i prilagodite pritisak, napetost i brzinu valjka kako biste se prilagodili veličini procesa i zahtjevima baterije.
3. Postupak valjanja:Stroj za valjanje počinje raditi, a valjci pritišću ploču pozitivne i negativne elektrode baterije, uzrokujući fizičku reakciju aktivnog materijala sa smjesom vodljivih sredstava, veziva itd., formirajući gustu strukturu i postižući potrebnu debljinu zbijanja za proces.
3 Čimbenici koji utječu na učinak procesa valjanja
1. Pritisak i brzina valjka:Pritisak i brzina valjka važni su čimbenici koji utječu na učinkovitost procesa valjanja. Pretjerani pritisak na valjak može uzrokovati pretjeranu deformaciju materijala pozitivne i negativne elektrode baterije, što utječe na vijek trajanja baterije; Prevelika brzina valjka može dovesti do nedovoljnog zbijanja mješavine materijala pozitivnih i negativnih elektroda, aktivnih materijala, vodljivih sredstava, veziva itd. u bateriji, što utječe na gustoću energije baterije.
2. Svojstva materijala pozitivne i negativne elektrode:Različiti materijali pozitivne i negativne elektrode imaju različite gustoće zbijanja, a za obradu je potrebno odabrati odgovarajuće parametre valjanja.
3. Svojstva smjesa aktivnih tvari s vodljivim tvarima, vezivima itd.:Koncentracija i sastav mješavine aktivnih tvari s vodljivim tvarima, vezivima itd. mogu utjecati na debljinu kotrljanja ploča pozitivne i negativne elektrode baterije.
4. Izvedba valjkaste preše:Izvedba preše s valjcima također utječe na učinak procesa valjanja. Na primjer, točnost, stabilnost i sustav upravljanja preše s valjcima mogu utjecati na kvalitetu i učinkovitost preše s valjcima.
4 Utjecaj procesa valjanja na performanse baterije
1. Gustoća energije:Tijekom procesa kotrljanja, valjkasti kotač komprimira materijale pozitivne i negativne elektrode baterije, smanjujući debljinu ploče pozitivne i negativne elektrode i time povećavajući gustoću energije baterije.
2. Životni ciklus:Tijekom procesa kotrljanja, valjkasti kotač pritišće materijale pozitivne i negativne elektrode baterije, poboljšavajući prianjanje praha pozitivne i negativne elektrode, poboljšavajući strukturu i stabilnost materijala pozitivne i negativne elektrode baterije, smanjujući unutarnji otpor i kapacitet degradacija baterije, a time i produžavanje vijeka trajanja baterije.
3. Sigurnost:Proces valjanja može povećati kontaktno područje između materijala pozitivne i negativne elektrode baterije i mješavine aktivnih tvari, vodljivih sredstava, veziva itd., čime se poboljšava brzina reakcije i učinkovitost prijenosa naboja baterije i povećava njezina sigurnost.
4. Unutarnji otpor:Proces valjanja može poboljšati vodljivu mrežu elektrode, smanjiti unutarnji otpor baterije i poboljšati performanse punjenja i pražnjenja baterije.
Međutim, postupak valjanja ima i neke štetne učinke. Na primjer, valjanje značajno smanjuje poroznost elektrode, što dovodi do smanjenja učinkovitosti infiltracije elektrolita, povećanja Li+transportnog otpora i povećanja polarizacije elektrode. Uz to se nakon valjanja povećava vlačna lomna čvrstoća i Youngov modul polovnog nastavka, elastično-plastična deformacija slabi, a krtost raste. U kasnijim procesima rezanja i namotavanja lako se stvara koncentracija naprezanja i veliki unutarnji tlak, što dovodi do degradacije performansi polarnog dijela.
5 Uobičajeni problemi i rješenja procesa valjanja
1. Nejednaka debljina polarizatora:To je uglavnom zbog neparalelnosti između osi valjka i osi svakog valjka. Ovaj problem se može riješiti podešavanjem paralelizma svake osi valjka.
2. Udubljenja na površini polarizatora:To je uglavnom uzrokovano rupičastom korozijom uslijed zamora na površini valjaonice. To je povezano s materijalom valjaonice, nejednakom metalografskom strukturom tijekom toplinske obrade, slabom zamornom čvrstoćom površine valjaonice i hrapavošću površine valjaonice. Ovaj se problem može riješiti poboljšanjem materijala i procesa toplinske obrade valjaonice, povećanjem otpornosti na zamor površine valjaonice i optimiziranjem površinske hrapavosti valjaonice.
3. Odskok debljine tijekom kotrljanja motke:To je uglavnom zbog velike zaostale elastične deformacije i visoke vlažnosti okoliša nakon kotrljanja stupa. Elastična deformacija polarizatora može se smanjiti optimiziranjem parametara valjanja, kontrolom vlažnosti okoliša i usvajanjem procesa vrućeg valjanja, čime se smanjuje odskok debljine.
4. Neravni oblik ploče polarizatora:To je uglavnom zbog neravnomjerne deformacije tijekom kotrljanja polarizatora, male i neravnomjerne napetosti prije i poslije ili grešaka u debljini premaza polarizatora. Ovaj se problem može riješiti optimiziranjem parametara procesa valjanja, podešavanjem napetosti prije i poslije te poboljšanjem postojanosti debljine sloja polarizatora.
6 Trend razvoja tehnologije valjkastog prešanja
Uz kontinuirani razvoj tehnologije litijskih baterija, proces valjanja također se neprestano inovira i poboljšava. Trendovi budućeg razvoja uključuju:
1. Minijaturizacija i integracija opreme:Kako bi se poboljšala učinkovitost proizvodnje, preše s valjcima se razvijaju prema minijaturizaciji i integraciji. Trenutačno je najveća duljina tijela valjka dosegla 1600 mm i mogla bi se nastaviti povećavati u budućnosti.
2. Poboljšana razina inteligencije:Zbog velikog proizvodnog kapaciteta, tvrtke koje se bave baterijama za pohranu energije i energije imaju veće zahtjeve za razinu inteligencije kotrljajuće opreme. Na primjer, oprema za prešanje valjaka s visokom automatizacijom i pratećim metodama detekcije postat će sve popularnija.
3. Primjena postupka vrućeg valjanja:Kako bi poboljšali kontinuitet proizvodne linije i smanjili lomljenje trake, vrhunski proizvođači litijevih baterija nastoje prihvatiti postupak vrućeg valjanja. Proces vrućeg valjanja može smanjiti unutarnje naprezanje, vjerojatnost odskoka i otpornost na deformaciju polarizatora te poboljšati kvalitetu polarizatora.
4. Optimizacija parametara kotrljanja:Optimiziranje parametara kotrljanja je ključ za poboljšanje performansi baterije. U budućnosti ćemo kontinuirano optimizirati parametre kotrljanja kroz eksperimente i simulacije kako bismo postigli bolje performanse baterije.
Proces valjanja litijskih baterija važna je karika u procesu proizvodnje litij-ionskih baterija. Razumnom kontrolom parametara valjanja i uvjeta procesa mogu se dobiti litij-ionske baterije izvrsnih performansi. U međuvremenu, uz kontinuirani razvoj tehnologije, proces valjanja također će se nastaviti inovirati i poboljšavati kako bi zadovoljio potrebe baterija viših performansi.