1. 圧延設備の機能
圧延とは、コーティングされ乾燥させたリチウム電池電極を圧縮するプロセスを指します。
圧延によりリチウム電池のエネルギー密度が増加し、バインダーが電極材料を集電体にしっかりと接着できるため、サイクル中の電極材料の剥離によるエネルギー損失が防止されます。巻く前に、コーティングされた電極をある程度乾燥させる必要があります。そうしないと、巻いている間にコーティングが集電体から剥がれてしまいます。圧延中に圧縮量を制御する必要があります。過度の圧縮は、集電体近くの電極材料に影響を及ぼし、リチウムイオンの適切な挿入と脱離を妨げ、活物質が互いに密着して集電体から剥がれやすくする可能性があります。ひどい場合には、電極の可塑性が高まり、巻き付けに適さなくなり、破損する可能性もあります。
ロールフォーミングはリチウムイオン電池の電極製造において最も重要なプロセスの 1 つであり、その精度は電池の性能に大きく影響します。{0}
エイシー-HRP100ホットローラープレス機主に実験室での電池材料、金や銀などの少量の貴金属材料、銅やアルミニウムなどの非鉄材料を一定の温度で電気圧延するのに適しています。-巻き厚の調整が可能で操作も簡単です。特にクリーンエネルギー材料であるリチウム電池極板の薄型化・高密度化に適しています。
ロールフォーミングの目的は次のとおりです。ロールフォーミングにより、電極表面が滑らかで平坦になり、セパレータに突き刺さるバリによる短絡を防止し、エネルギー密度を向上させることができます。また、集電体にコーティングされた電極材料が圧縮され、電極の体積が減少し、エネルギー密度、サイクル寿命、安全性がさらに向上します。
2. 電池電極ロール成形の原理
ロール成形の目的は、活物質と箔の間のより緻密で均一な結合を実現することです。ロール成形は、コーティングと電極の乾燥後に実行する必要があります。粉落ちやフィルム剥がれが発生しやすくなります。
バッテリーの電極は、両面に電気ペースト粒子がコーティングされた銅 (またはアルミニウム) 箔です。電池電極ストリップは、ロール成形の前にコーティングおよび乾燥のプロセスを経ます。圧延前の銅箔 (またはアルミニウム箔) 上の電気ペースト コーティングは、結合していない、または弱く結合した個々の粒子または塊で構成される半流動、半固体の粒状媒体です。ある程度の分散性と流動性を示します。電気ペースト粒子間に空隙が存在するため、回転中に粒子が小さな変位運動を受けてこれらの空隙を埋めることができ、圧縮状態で粒子が位置決めされることが保証されます。電池電極の圧延は、密封されていない状態の半固体電気ペースト粒子の連続圧延プロセスと考えることができます。電気ペースト粒子は銅箔（またはアルミニウム箔）に付着し、摩擦によってロールの隙間に連続的に食い込み、一定の密度で電池電極に丸められて圧縮されます。ローリング原理を図 2 に示します。
バッテリー電極の圧延は、鋼の圧延とは大きく異なります。鋼の圧延中、ワークピースは外力により最初に弾性変形を受けます。外力が一定の限界まで大きくなると、ワークは塑性変形を始めます。外力が大きくなると塑性変形も大きくなります。鋼圧延における縦圧延の目的は伸びを達成することです。鋼の圧延中、分子は縦方向に伸び、横方向に広がり、その結果、圧延片は薄くなりますが、密度は変化しません。電池の電極は、アルミニウムや銅箔などの基材に化合物スラリーを塗布して作られます。圧延プロセスにより電極上の電気スラリー粒子が圧縮され、密度が増加します。適切な圧縮密度により、バッテリーの放電容量が増加し、内部抵抗が減少し、サイクル寿命が延長されます。図 3 に示すように、電気スラリー粒子は圧力下で変位および変形し、電極密度は圧力に応じて一定のパターンに従って変化します。
領域 I では、接触圧力が増加するにつれて、電気スラリー粒子が小規模な変位を受け始め、徐々に増加します。{0}}この時点で、電気スラリー粒子間の隙間は徐々に埋まり、特に接触圧力の増加に伴う電極ストリップの相対密度のゆっくりとした増加として現れます。
領域 II では、領域 I で小規模な密度が増加した後、接触圧力が増加するにつれて電気スラリー粒子が粒子間の隙間を埋め続けます。-領域 II で圧延した後、粒子間の隙間が圧縮されて圧縮されます。具体的には、電極ストリップの相対密度は、接触圧力の増加とともに、領域 I よりもはるかに速い速度で急速に増加します。同時に、電気スラリー粒子のある程度の変形が領域 II で発生します。
領域 III では、領域 II の電気スラリー粒子間のギャップが満たされた後、粒子は移動しなくなります。しかし、接触圧力が増加すると、電気スラリー粒子は大きな変形を受け始めます。この時点で、電極ストリップの相対密度は、接触圧力の増加に伴って急速に増加しなくなりました。電極帯が硬化するため、相対密度の変化は平坦な曲線になります。
圧延プロセス中のバッテリー電極上の電気スラリー粒子の変化は非常に複雑です。電気スラリー粒子の相対密度の増加は、主に粒子の変位として現れます。この変位により粒子間の隙間が埋められ、粒子のごく一部が変形します。続いて、ローラー圧力の増加により、ギャップが充填された後に電気スラリー粒子が大幅に変形しますが、この段階では若干の小さな変位も発生します。
3. 圧延品質に影響を与える要因
電池電極圧延設備に起因する電極品質の問題は、主に圧延後の電極厚さの不均一に反映されます。厚さが不均一であると、バッテリー電極の圧縮密度が不均一になり、これはバッテリー性能の均一性に影響を与える重要な要素となります。電極の厚みの均一性には、図 4 に示すように、横方向の厚みの均一性と縦方向の厚みの均一性が含まれます。横方向と縦方向の厚みの不均一性の原因は異なります。-。
電極シートの横方向の厚さの均一性に影響を与える主な要因は、ロールの曲げ変形、ミルベースの剛性、主な耐荷重コンポーネントの弾性変形、ロール圧力、および電極シートの幅です。{0}ミルの動作中、ロール圧力によりロールとミルベースが変形し、最終的にはロールのたわみとして現れ、その結果、電極シートの中央が厚く端が薄くなる横方向の厚みの均一性が生じます。電極シートの長手方向の厚みの均一性に影響を与える主な要因は、ロール、ベアリング、ベアリングハウジングの加工精度と取り付け精度です。主要コンポーネントの加工誤差により、ロール回転中に電極シートに作用するロール圧力に周期的な変動が発生し、その結果、長手方向の圧縮厚さが不均一になる可能性があります。
電極シートの圧延の品質に影響を与えるその他の要素には、張力制御装置、位置合わせ装置、スライス装置、除塵装置などがあります。圧延工程中、電極シートには一定の張力が必要です。張力が不足するとシワが発生し、張力が過剰になると破損の原因となります。除塵装置により、圧延時に電極シート表面に不純物による表面欠陥が発生しません。電極シートの切断寸法精度に影響を与えるのは、主に修正装置とトリミング装置である。
私たちについて
エイシー・ニュー・エナジー{0}は、新エネルギー電池の分野に特化したハイエンド機器および完全なライン ソリューション プロバイダです。世界的な電池製造企業、研究機関、革新的なエネルギー組織に対して、実験開発から大規模生産までのフルサイクル サービスを提供することに専念しています。{{3}ラボレベルでのサンプル試作でも、パイロット段階でのプロセス検証でも。
