鋰電池極片輥壓工藝基礎(chǔ)解析

鋰離子電池極片制造一般工藝流程為活性物質(zhì)，粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑等混合制備成漿料，然后涂敷在銅或鋁集流體兩面，經(jīng)干燥后去除溶劑形成極片，極片顆粒涂層經(jīng)過壓實致密化，再裁切或分條。輥壓是鋰電池極片最常用的壓實工藝，相對于其他工藝過程，輥壓對極片孔洞結(jié)構(gòu)的改變巨大，而且也會影響導(dǎo)電劑的分布狀態(tài)，從而影響電池的電化學(xué)性能。為了獲得最優(yōu)化的孔洞結(jié)構(gòu)，充分認識和理解輥壓壓實工藝過程是十分重要的。

輥壓工藝基本過程

工業(yè)生產(chǎn)上，鋰電池極片一般采用對輥機連續(xù)輥壓壓實，如圖1所示，在此過程中，兩面涂敷顆粒涂層的極片被送入兩輥的間隙中，在軋輥線載荷作用下涂層被壓實，從輥縫出來后，極片會發(fā)生彈性回彈導(dǎo)致厚度增加。因此，輥縫大小和軋制載荷是兩個重要的參數(shù)，一般地，輥縫要小于要求的極片最終厚度，或載荷作用能使涂層被壓實。另外，輥壓速度的大小直接決定載荷作用在極片上的保持時間，也會影響極片的回彈，最終影響極片的涂層密度和孔隙率。

圖1 極片輥壓過程示意圖

在軋制速度Vcal下，極片通過輥縫時，線載荷可由式（1）計算

其中，qL為作用在極片上的線載荷，F(xiàn)N為作用在極片上的軋制力，Wc為極片涂層的寬度。

輥壓過程極片微觀結(jié)構(gòu)的演變

通過輥縫，極片被壓實，涂層密度由初始值ρc，0變?yōu)棣裞。壓實密度ρc可由式（2）計算

其中，mE為單位面積內(nèi)的電極片重量，mC為單位面積內(nèi)的集流體重量，hE為電極片厚度，hC為集流體厚度。而壓實密度與極片孔隙率相關(guān)，物理上的涂層孔隙率εc,ph可由式（3）計算，其含義為顆粒內(nèi)部的孔隙和顆粒之間的孔隙在涂層的體積分數(shù)

其中，ρph為涂層各組成材料平均物理真密度。

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