Procesul de laminare, efectuat pe electrozi de baterie cu litiu-ion după acoperire și uscare, este un pas crucial în procesul de fabricație. Mai simplu spus, laminarea este un proces care utilizează presiunea unei laminoare cu tonaj mare-pentru a compacta stratul de material activ liber, poros, de pe colectorul de curent (aluminiu sau folie de cupru) într-o peliculă subțire densă.
Acest pas este indispensabil în primul rând pentru următoarele scopuri principale:
1. Creșterea densității energetice
Acesta este scopul cel mai direct. După acoperire, materialul activ de pe suprafața electrodului (cum ar fi oxidul de litiu cobalt, fosfatul de litiu și fierul, grafitul etc.) este într-o stare de agregat granular liber, cu numeroase goluri între particule.
Efect: Prin compactarea prin rulare, golurile dintre particule sunt reduse, crescând masa de material activ care poate fi acomodată pe unitatea de volum, crescând astfel direct densitatea de energie volumetrică a celulei. Mai multă energie poate fi împachetată în spațiul limitat al celulei.
2. Reducerea rezistenței interne și îmbunătățirea performanței ratei
Rezistența internă a bateriei afectează direct viteza de încărcare și descărcare și generarea de căldură.
Rezistenta de contact:Înainte de rulare, punctele de contact dintre particulele de material activ și dintre materialul activ și colectorul de curent sunt doar fizice, rezultând o cale lungă de transport de electroni și o rezistență ridicată. După rulare, particulele sunt aplatizate și rearanjate, formând un contact de suprafață sau un contact punctual mai strâns, construind o rețea conductivă stabilă. Simultan, forța de legătură dintre stratul de material activ și colectorul de curent este îmbunătățită semnificativ. Acest lucru reduce foarte mult rezistența ohmică internă a bateriei, permițând electronilor să se miște rapid, susținând astfel încărcarea și descărcarea de curent-înaltă (performanță-înaltă) și reducând generarea de căldură în timpul încărcării și descărcării.
3. Ciclul de viață îmbunătățit
Dacă electrodul nu este rulat sau este insuficient compactat, se va confrunta cu probleme de stabilitate în timpul ciclurilor de încărcare și descărcare a bateriei.
Suprimarea delaminarii:Laminarea îmbunătățește rezistența la exfoliere între acoperire și colectorul de curent. Dacă învelișul este slăbit, este predispus să se desprindă de folie sau să se pulverizeze în timpul ciclurilor repetate de încărcare și descărcare (inserția și extracția de ioni de litiu-determinând extinderea volumului și contracția materialului activ), ceea ce duce la scăderea rapidă a capacității.
Stabilitate structurală:O structură densă a electrodului limitează mai bine modificările de volum ale materialului activ în timpul ciclării, menținând integritatea structurii electrodului și prelungind astfel durata de viață a bateriei.
ACEY-HRP100mașină de presat cu roleeste potrivit în principal pentru rularea electrică a materialelor bateriei în laborator, a unei cantități mici de materiale metalice prețioase, cum ar fi aurul și argintul, și a materialelor neferoase, cum ar fi cuprul și aluminiul, la o anumită temperatură. Grosimea laminarii este reglabila iar operarea este simpla. Este potrivită în special pentru subțierea și creșterea densității plăcilor polilor bateriei cu litiu din materiale cu energie curată.
4. Controlul uniformității grosimii și proceselor ulterioare
Uniformitatea grosimii:Procesul de înfășurare sau de stivuire impune cerințe extrem de stricte cu privire la toleranța de grosime a foilor cu electrozi. Dacă foile cu electrozi nu sunt laminate, grosimea stratului de acoperire fluctuează foarte mult, iar suprafața este neuniformă, ceea ce face posibilă nealinierea în timpul înfășurării ulterioare. În timpul stivuirii, grosimea neuniformă poate perfora separatorul, cauzând un risc de scurtcircuit.
Reducerea grosimii:Grosimea foilor de electrozi laminate este de obicei de numai 60%-80% din grosimea acoperirii inițiale. Acest lucru economisește spațiu pentru procesele ulterioare de înfășurare/stivuire, ceea ce este benefic pentru miniaturizarea celulelor.
5. Optimizarea porozității
Laminarea nu înseamnă presare cât mai densă posibil; mai degrabă, este vorba despre controlul porozității într-un interval rezonabil.
Bilanțul cheii:O porozitate adecvată (de obicei 25%-35% pentru anozii cu ioni de litiu-și 20%-30% pentru catozi) asigură atât spațiu suficient de depozitare a electroliților, garantând canale de transport netede a ionilor de litiu între faza solidă și lichidă (conductivitate ionică), cât și o conductivitate electronică suficientă. Formarea ruloului este un mijloc crucial de a atinge acest echilibru între conductibilitatea electronică și cea ionică.
În concluzie:Fără procesul de formare în rulou, electrodul va avea o structură „asemănătoare-buretelor”. Astfel de electrozi nu numai că au o densitate de energie scăzută, dar suferă și de o conductivitate electronică slabă și o legătură slabă cu colectorul de curent, făcându-i predispuși la probleme precum polarizarea ridicată, generarea severă de căldură, placarea cu litiu (electrod negativ) și vărsarea de pulbere în timpul încărcării și descărcării. Acest lucru are ca rezultat faptul că bateriile nu îndeplinesc cerințele de viață ciclului comercial și de siguranță.
Notă suplimentară:În timp ce formarea ruloului este critică, densitatea de compactare trebuie controlată cu precizie pe baza diferitelor sisteme de materiale (de exemplu, fosfatul de litiu fier este sensibil la compactare, în timp ce materialele ternare necesită un echilibru de duritate). Supra-compresia duce la o porozitate excesiv de scăzută, îngreunând umezirea electrolitului și împiedicând transportul-ionului de litiu, ceea ce dăunează performanței bateriei și poate cauza chiar fragilitatea și ruperea electrodului în cazuri severe. Prin urmare, procesul de formare cu role este adesea un aspect de bază al controlului calității.