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锂离子电池极片辊压机原理及工艺
发布时间: 2018-05-22

锂离子电池极片的轧制是轧辊与电池极片之间产生摩擦力,把电池极片拉进旋转的轧辊之间,电池极片受压变形的过程。电池极片的轧制是正负极片上电池材料压实的过程,其目的在于增加正极或负极材料的压实密度,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。

电池极片轧制设备一般由机架部分、传动部分及电控部分组成。根据机械结构与辊压模式,介绍三种常用的锂离子电池极片辊压机及其工艺特点:手动螺旋加压式极片轧机、气液增压泵加压式极片轧机、液压伺服加压式极片轧机。

1、手动螺旋加压式极片轧机

这种设备由减速电机驱动高硬度压辊旋转,采用斜块式辊缝调节装置机械调整压辊间隙,使极片受压成型,增加极片密度,主要用于轧制单片的电池极片。这种设备主要应用于实验室,通过设定辊缝值使轧辊在极片上加载压力,没有额外的加压装置。因此,一般实际压力比较小,辊压极片压实密度受到限制,而且一般最大辊缝受机械装置限制,存在一个最大值,一般不能辊压太厚的极片。

2、气液增压泵加压式极片轧机

气液增压泵加压方式电池极片轧机采用楔铁和丝杠离线调节辊缝,不能对轧辊间隙和轧制力进行实时在线调节,成本比较低,能够轧制对称涂布的电池极片。

这种轧机的辊缝由可变厚度的中间斜楔调整,调隙原理:在轧辊两端的轴承座之间各有两块斜面相贴的调隙斜铁。通常固定其中一块较薄的称为静斜铁,移动另一块较厚的称为动斜铁,当两块斜铁在斜面方向上有相对位移时,组合出不同的厚度,进而有了不同辊缝。一般使用步进电机带动斜铁滑块运动的机构,把步进电机的旋转运动转化为轧辊之间距离的调整。在用伺服电机驱动斜铁移动时,为了能更直观看到的辊缝,所以调整斜铁到轧辊两端缝隙刚好为零,把斜铁的这个位置称为原点,并安装一个限位开关称为原点开关。

3、液压伺服加压式极片轧机

AGC(Automatic Gauge Control)轧机是一种具有在线自动厚度调节技术的极片轧机,目前最先进的是全液压压下调节装置。液压伺服控制加压式极片轧机不再使用楔铁调节辊缝值,液压缸压力能够完全作用在电池极片上,为了能够实时控制作用在电池极片上压力和液压缸活塞位置,加压系统采用阀控缸的液压伺服控制系统。这种方式结构简单,灵敏度高,能够满足很严格的厚度精度要求,可实现恒压力、恒间隙轧制。传递的力和功率大的液压伺服控制系统的引入使得极片轧机能够实现压力和辊缝的在线实时调节,轧制单双层交替涂布的极片时,单层部分也能得到比较好的轧制效果,使得轧制极片的质量大大提高。轧制过程中有杆腔通过减压阀、溢流阀和蓄能器的组合保持一个恒定压力。上下轴承座之间有四个柱塞缸,通过减压阀和溢流阀的组合保持恒压以平衡上辊系的重量。