תהליך ייצור סוללת ליתיום יון: תהליך לחיצת גליל

1 עיקרון ומטרת תהליך הגלגול

תהליך הגלגול הוא לגלגל לחיצה על תערובת של חומרי אלקטרודה חיוביים ושליליים של סוללות עם חומרים פעילים, חומרים מוליכים, קלסרים וכו', ליצירת מבנה צפוף. המטרה העיקרית של לחיצת רולר היא לשמור על פני השטח של חלק המוט חלקים וישרים, ולמנוע קצר חשמלי פוטנציאלי של הסוללה הנגרמים על ידי חריצים חודרים את המפריד על פני חלק המוט. דחסו את חומר האלקטרודה המצופה על קולט זרם האלקטרודה כדי להפחית את נפח האלקטרודה ולשפר את צפיפות האנרגיה של הסוללה. הפוך את המגע בין החומר הפעיל לחלקיקי החומר המוליך להדוק יותר, ושפר את המוליכות האלקטרונית. שפר את חוזק ההתקשרות בין חומר הציפוי לקולט הזרם, צמצם את התרחשות אובדן אבקה במהלך תהליך הרכיבה של אלקטרודות הסוללה, ושפר את חיי הרכיבה וביצועי הבטיחות של סוללות ליתיום.

2 תהליך לחיצת גליל

1. הכנת חומר:מצפים את חומרי האלקטרודה החיוביים והשליליים של הסוללה בתערובת של חומרים מוליכים, קלסרים וכו' על גבי רדיד אלומיניום או רדיד נחושת בהתאם לדרישות התהליך.

2. הזמנת מכבש רולר:הנח את חלקי הקוטב החיובי והשלילי של הסוללה במכבש הגלגלות, והתאם את הלחץ, המתח והמהירות של הגלגלת כדי להתאים את גודל התהליך ודרישות הסוללה.

3. תהליך גלגול:מכונת הגלגול מתחילה לפעול, והגלילים לוחצים על לוחות האלקטרודות החיוביות והשליליות של הסוללה, מה שגורם לחומר הפעיל לעבור תגובות פיזיות עם תערובת של חומרים מוליכים, קלסרים וכו', יוצרים מבנה צפוף ומשיגים את עובי הדחיסה הנדרש עבור התהליך.

3 גורמים המשפיעים על השפעת תהליך הגלגול

1. לחץ ומהירות הרולר:הלחץ והמהירות של הרולר הם גורמים חשובים המשפיעים על יעילות תהליך הגלגול. לחץ מוגזם על הרולר עלול לגרום לעיוות מוגזם של חומרי האלקטרודה החיוביים והשליליים של הסוללה, להשפיע על חיי המחזור של הסוללה; מהירות מופרזת של הרולר עלולה להוביל לדחיסה לא מספקת של תערובת חומרי האלקטרודה החיוביים והשליליים, חומרים פעילים, חומרים מוליכים, קלסרים וכו' בסוללה, ומשפיעה על צפיפות האנרגיה של הסוללה.

2. מאפיינים של חומרי אלקטרודה חיוביים ושליליים:לחומרי אלקטרודה חיוביים ושליליים שונים יש צפיפות דחיסה שונה, ויש לבחור פרמטרי גלגול מתאימים לעיבוד.

3. תכונות של תערובות של חומרים פעילים עם חומרים מוליכים, קלסרים וכו':הריכוז וההרכב של תערובת החומרים הפעילים עם חומרים מוליכים, קלסרים וכו' יכולים להשפיע על עובי הגלגול של יריעות האלקטרודות החיוביות והשליליות של הסוללה.

4. ביצועים של מכבש רולר:הביצועים של מכבש רולר משפיעים גם על אפקט תהליך הגלגול. לדוגמה, הדיוק, היציבות ומערכת הבקרה של מכבש רולר יכולים כולם להשפיע על האיכות והיעילות של מכבש הגלילה.

4 השפעת תהליך הגלגול על ביצועי הסוללה

1. צפיפות אנרגיה:במהלך תהליך הגלגול, גלגל הגלילה דוחס את חומרי האלקטרודה החיוביים והשליליים של הסוללה, מפחית את עובי לוחות האלקטרודות החיוביות והשליליות ובכך מגדיל את צפיפות האנרגיה של הסוללה.

2. חיי מחזור:במהלך תהליך הגלגול, גלגל הגליל לוחץ על חומרי האלקטרודה החיוביים והשליליים של הסוללה, משפר את ההידבקות של אבקת האלקטרודה החיובית והשלילית, משפר את המבנה והיציבות של חומרי האלקטרודה החיוביים והשליליים של הסוללה, מפחית את ההתנגדות והקיבולת הפנימית השפלה של הסוללה, ובכך לשפר את חיי המחזור של הסוללה.

3. בטיחות:תהליך הגלגול יכול להגדיל את שטח המגע בין חומרי האלקטרודה החיוביים והשליליים של הסוללה לבין תערובת החומרים הפעילים, חומרים מוליכים, קלסרים וכו', ובכך לשפר את קצב התגובה ויעילות העברת המטען של הסוללה ולשפר את בטיחותה.

4. התנגדות פנימית:תהליך הגלגול יכול לשפר את הרשת המוליכה של האלקטרודה, להפחית את ההתנגדות הפנימית של הסוללה ולשפר את ביצועי הטעינה והפריקה של הסוללה.

עם זאת, לתהליך הגלגול יש גם כמה השפעות שליליות. לדוגמה, גלגול מפחית משמעותית את נקבוביות האלקטרודה, מה שמוביל לירידה ביעילות חדירת האלקטרוליטים, עלייה בהתנגדות Li+transport ועלייה בקיטוב האלקטרודה. בנוסף, חוזק השבר במתיחה ומודול יאנג של חתיכת המוט גדלים לאחר הגלגול, העיוות האלסטי-פלסטי נחלש, והשבריריות גוברת. בתהליכי החריכה והליפוף הבאים, נוצרים בקלות ריכוז מתח ולחץ פנימי גדול, מה שמוביל לירידה בביצועים של חלק המוט.

5 בעיות נפוצות ופתרונות של תהליך גלגול

1. עובי לא אחיד של המקטב:זה נובע בעיקר מאי הקביליות בין ציר הגליל לציר של כל רולר. ניתן לפתור בעיה זו על ידי התאמת ההקבלה של כל ציר רולר.

2. פיתול על פני השטח של המקטב:זה נגרם בעיקר על ידי קורוזיה בבור עייפות על פני השטח של מפעל הגלגול. זה קשור לחומר של מפעל הגלגול, מבנה מתכתוגרפי לא אחיד במהלך טיפול בחום, חוזק עייפות ירוד של משטח הגלגול וחספוס פני השטח של בית הגלגול. ניתן לפתור בעיה זו על ידי שיפור תהליך הטיפול בחומר ובחום של מפעל הגלגול, שיפור חוזק העייפות של משטח הגלגול ואופטימיזציה של חספוס פני השטח של בית הגלגול.

3. ריבאונד עובי במהלך גלגול מוט:זה נובע בעיקר מהדפורמציה האלסטית הגדולה והלחות הסביבתית הגבוהה לאחר גלגול המוט. ניתן להפחית את העיוות האלסטי של המקטב על ידי אופטימיזציה של פרמטרי הגלגול, בקרת הלחות הסביבתית ואימוץ תהליך גלגול חם, ובכך להפחית את ריבאונד העובי.

4. צורת צלחת מקטב לא אחידה:הדבר נובע בעיקר מעיוות לא אחיד במהלך גלגול המקטב, מתח קטן ולא אחיד לפני ואחרי, או שגיאות בעובי ציפוי המקטב. ניתן לפתור בעיה זו על ידי אופטימיזציה של פרמטרי תהליך הגלגול, התאמת המתח לפני ואחרי ושיפור העקביות של עובי הציפוי של המקטב.

6 מגמת הפיתוח של טכנולוגיית כבישת רולר

עם הפיתוח המתמשך של טכנולוגיית סוללת הליתיום, תהליך הגלגול גם מתחדש ומשתפר כל הזמן. מגמות הפיתוח העתידיות כוללות:

1. מזעור ואינטגרציה של ציוד:על מנת לשפר את יעילות הייצור, מכבשי רולר מתפתחים לקראת מזעור ואינטגרציה. נכון לעכשיו, האורך הארוך ביותר של גוף הגליל הגיע ל-1600 מ"מ, והוא עשוי להמשיך לגדול בעתיד.

2. רמת אינטליגנציה משופרת:בשל כושר הייצור הגדול שלהן, לחברות סוללות אחסון כוח ואנרגיה יש דרישות גבוהות יותר לרמת האינטליגנציה של ציוד מתגלגל. לדוגמה, ציוד לכבישת רולר עם אוטומציה גבוהה ושיטות זיהוי נלוות יהפוך לפופולרי יותר ויותר.

3. יישום תהליך גלגול חם:על מנת לשפר את המשכיות קו הייצור ולהפחית את שבירת הפסים, יצרני סוללות ליתיום מובילים נוטים לאמץ תהליך גלגול חם. תהליך הגלגול החם יכול להפחית את הלחץ הפנימי, את ההסתברות לריבאונד ועמידות העיוות של המקטב, ולשפר את איכות המקטב.

4. אופטימיזציה של פרמטרים מתגלגלים:אופטימיזציה של פרמטרי גלגול היא המפתח לשיפור ביצועי הסוללה. בעתיד, נבצע אופטימיזציה מתמדת של הפרמטרים המתגלגלים באמצעות ניסויים וסימולציות כדי להשיג ביצועי סוללה טובים יותר.

תהליך גלגול סוללות הליתיום הוא חוליה חשובה בתהליך הייצור של סוללות ליתיום-יון. על ידי שליטה סבירה על פרמטרי הגלגול ותנאי התהליך, ניתן להשיג סוללות ליתיום-יון בעלות ביצועים מצוינים. בינתיים, עם הפיתוח המתמשך של הטכנולוגיה, תהליך הגלגול ימשיך גם לחדש ולהשתפר כדי לענות על הצרכים של סוללות עם ביצועים גבוהים יותר.