กระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน: กระบวนการรีดแบบม้วน

1 หลักการและวัตถุประสงค์ของกระบวนการรีด

กระบวนการรีดคือการกดส่วนผสมของวัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบของแบตเตอรี่กับสารออกฤทธิ์ สารนำไฟฟ้า สารยึดเกาะ ฯลฯ เพื่อสร้างโครงสร้างที่หนาแน่น วัตถุประสงค์หลักของการกดลูกกลิ้งคือเพื่อให้พื้นผิวของชิ้นส่วนเสาเรียบและเรียบ และเพื่อป้องกันการลัดวงจรของแบตเตอรี่ที่อาจเกิดขึ้นจากเสี้ยนที่เจาะตัวแยกบนพื้นผิวชิ้นส่วนของเสา กระชับวัสดุอิเล็กโทรดที่เคลือบบนตัวสะสมกระแสอิเล็กโทรดเพื่อลดปริมาตรของอิเล็กโทรดและปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ ทำให้การสัมผัสระหว่างสารออกฤทธิ์และอนุภาคของสารนำไฟฟ้าแน่นขึ้น และปรับปรุงการนำไฟฟ้า เพิ่มความแข็งแรงในการยึดเกาะระหว่างวัสดุเคลือบและตัวสะสมกระแส ลดการเกิดการสูญเสียผงในระหว่างกระบวนการหมุนเวียนของอิเล็กโทรดแบตเตอรี่ และปรับปรุงอายุการใช้งานการปั่นจักรยานและประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลิเธียม

กระบวนการรีด 2 ม้วน

1. การเตรียมวัสดุ:เคลือบวัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบของแบตเตอรี่ด้วยส่วนผสมของสารนำไฟฟ้า สารยึดเกาะ ฯลฯ บนอลูมิเนียมฟอยล์หรือฟอยล์ทองแดงตามข้อกำหนดของกระบวนการ

2. การว่าจ้างการกดลูกกลิ้ง:วางชิ้นส่วนขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ในการกดลูกกลิ้ง และปรับความดัน ความตึง และความเร็วของลูกกลิ้งเพื่อปรับให้เข้ากับขนาดกระบวนการและความต้องการของแบตเตอรี่

3. กระบวนการรีด:เครื่องรีดเริ่มทำงาน และลูกกลิ้งจะกดแผ่นอิเล็กโทรดขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ ทำให้วัสดุออกฤทธิ์เกิดปฏิกิริยาทางกายภาพกับส่วนผสมของสารนำไฟฟ้า สารยึดเกาะ ฯลฯ ทำให้เกิดโครงสร้างที่หนาแน่นและบรรลุความหนาในการบดอัดที่ต้องการ สำหรับกระบวนการนี้

3 ปัจจัยที่ส่งผลต่อกระบวนการรีด

1. ความดันและความเร็วของลูกกลิ้ง:ความดันและความเร็วของลูกกลิ้งเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อประสิทธิผลของกระบวนการรีด แรงกดที่มากเกินไปบนลูกกลิ้งอาจทำให้วัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบของแบตเตอรี่เสียรูปมากเกินไป ส่งผลต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ความเร็วที่มากเกินไปของลูกกลิ้งอาจทำให้ส่วนผสมของวัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบ วัสดุออกฤทธิ์ สารนำไฟฟ้า สารยึดเกาะ ฯลฯ ในแบตเตอรี่เกิดการบดอัดไม่เพียงพอ ซึ่งส่งผลต่อความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่

2. คุณสมบัติของวัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบ:วัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบที่แตกต่างกันมีความหนาแน่นของการบดอัดที่แตกต่างกัน และจำเป็นต้องเลือกพารามิเตอร์การกลิ้งที่เหมาะสมสำหรับการประมวลผล

3. คุณสมบัติของส่วนผสมของสารออกฤทธิ์กับสารนำไฟฟ้า สารยึดเกาะ ฯลฯ:ความเข้มข้นและองค์ประกอบของส่วนผสมของสารออกฤทธิ์กับสารนำไฟฟ้า สารยึดเกาะ ฯลฯ อาจส่งผลต่อความหนาในการกลิ้งของแผ่นอิเล็กโทรดขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่

4. ประสิทธิภาพของการกดลูกกลิ้ง:ประสิทธิภาพของการกดลูกกลิ้งยังส่งผลต่อเอฟเฟกต์กระบวนการรีดด้วย ตัวอย่างเช่น ความแม่นยำ ความเสถียร และระบบควบคุมของการกดลูกกลิ้งสามารถส่งผลต่อคุณภาพและประสิทธิภาพของการกดลูกกลิ้งได้

4 อิทธิพลของกระบวนการรีดต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่

1. ความหนาแน่นของพลังงาน:ในระหว่างกระบวนการรีด ล้อลูกกลิ้งจะบีบอัดวัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบของแบตเตอรี่ ส่งผลให้ความหนาของแผ่นอิเล็กโทรดบวกและลบลดลง และทำให้ความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น

2. วงจรชีวิต:ในระหว่างกระบวนการรีด ล้อลูกกลิ้งจะกดวัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบของแบตเตอรี่ ปรับปรุงการยึดเกาะของผงอิเล็กโทรดบวกและลบ เพิ่มโครงสร้างและความเสถียรของวัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบของแบตเตอรี่ ลดความต้านทานภายในและความจุ การเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่และทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ดีขึ้น

3. ความปลอดภัย:กระบวนการรีดสามารถเพิ่มพื้นที่สัมผัสระหว่างวัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบของแบตเตอรี่และส่วนผสมของสารออกฤทธิ์ สารนำไฟฟ้า สารยึดเกาะ ฯลฯ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงอัตราการเกิดปฏิกิริยาและประสิทธิภาพการถ่ายโอนประจุของแบตเตอรี่ และเพิ่มความปลอดภัย

4. ความต้านทานภายใน:กระบวนการรีดสามารถปรับปรุงเครือข่ายนำไฟฟ้าของอิเล็กโทรด ลดความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ และเพิ่มประสิทธิภาพการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่

อย่างไรก็ตาม กระบวนการรีดก็มีผลข้างเคียงเช่นกัน ตัวอย่างเช่น การกลิ้งจะช่วยลดความพรุนของอิเล็กโทรดลงอย่างมาก ส่งผลให้ประสิทธิภาพการแทรกซึมของอิเล็กโทรไลต์ลดลง ความต้านทานการขนส่ง Li+ เพิ่มขึ้น และโพลาไรเซชันของอิเล็กโทรดเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ ความต้านทานการแตกหักของแรงดึงและโมดูลัสของ Young ของชิ้นส่วนเสาเพิ่มขึ้นหลังจากการรีด การเปลี่ยนรูปของพลาสติกยืดหยุ่นลดลง และความเปราะบางเพิ่มขึ้น ในกระบวนการตัดและม้วนในเวลาต่อมา ความเข้มข้นของความเค้นและแรงดันภายในขนาดใหญ่จะเกิดขึ้นได้ง่าย ส่งผลให้ประสิทธิภาพของชิ้นขั้วลดลง

5 ปัญหาทั่วไปและแนวทางแก้ไขของกระบวนการรีด

1. ความหนาไม่สม่ำเสมอของโพลาไรเซอร์:สาเหตุหลักมาจากความไม่ขนานกันระหว่างแกนลูกกลิ้งกับแกนของลูกกลิ้งแต่ละตัว ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยการปรับความขนานของแกนลูกกลิ้งแต่ละแกน

2. การเกิดรูพรุนบนพื้นผิวของโพลาไรเซอร์:สาเหตุหลักมาจากการกัดกร่อนแบบรูพรุนบนพื้นผิวของโรงรีด สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับวัสดุของโรงรีด โครงสร้างทางโลหะวิทยาที่ไม่สม่ำเสมอในระหว่างการอบชุบ ความล้าของพื้นผิวโรงรีดต่ำ และความขรุขระของพื้นผิวของโรงรีด ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยการปรับปรุงวัสดุและกระบวนการบำบัดความร้อนของโรงรีด เพิ่มความแข็งแรงความล้าของพื้นผิวโรงรีด และปรับความหยาบผิวของโรงรีดให้เหมาะสม

3. การตอบสนองความหนาระหว่างการกลิ้งเสา:สาเหตุหลักมาจากการเสียรูปยืดหยุ่นที่เหลือจำนวนมากและความชื้นสิ่งแวดล้อมสูงหลังจากการรีดเสา การเสียรูปแบบยืดหยุ่นของโพลาไรเซอร์สามารถลดลงได้โดยการปรับพารามิเตอร์การกลิ้งให้เหมาะสม การควบคุมความชื้นในสิ่งแวดล้อม และใช้กระบวนการรีดร้อน ซึ่งช่วยลดการดีดกลับของความหนา

4. รูปร่างแผ่นโพลาไรเซอร์ที่ไม่สม่ำเสมอ:สาเหตุหลักมาจากการเสียรูปไม่สม่ำเสมอระหว่างการหมุนโพลาไรเซอร์ ความตึงเล็กน้อยและไม่สม่ำเสมอทั้งก่อนและหลัง หรือข้อผิดพลาดในความหนาของการเคลือบโพลาไรเซอร์ ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยการปรับพารามิเตอร์กระบวนการรีดให้เหมาะสม ปรับความตึงก่อนและหลัง และปรับปรุงความหนาของการเคลือบโพลาไรเซอร์ให้สม่ำเสมอ

6 แนวโน้มการพัฒนาเทคโนโลยีการกดลูกกลิ้ง

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมอย่างต่อเนื่อง กระบวนการรีดยังมีการคิดค้นและปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง แนวโน้มการพัฒนาในอนาคต ได้แก่ :

1. การย่อขนาดอุปกรณ์และการบูรณาการ:เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต เครื่องรีดแบบลูกกลิ้งกำลังพัฒนาไปสู่การย่อขนาดและบูรณาการ ปัจจุบันตัวลูกกลิ้งยาวที่สุดถึง 1,600 มม. และอาจเพิ่มขึ้นต่อไปในอนาคต

2. ปรับปรุงระดับสติปัญญา:เนื่องจากบริษัทมีกำลังการผลิตขนาดใหญ่ บริษัทแบตเตอรี่สำหรับเก็บพลังงานและพลังงานจึงมีข้อกำหนดที่สูงกว่าสำหรับระดับอัจฉริยะของอุปกรณ์รีด ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์การกดลูกกลิ้งที่มีระบบอัตโนมัติสูงและวิธีการตรวจจับจะได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้น

3. การใช้กระบวนการรีดร้อน:เพื่อปรับปรุงความต่อเนื่องของสายการผลิตและลดการแตกหักของแถบ ผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมชั้นนำมักจะนำกระบวนการรีดร้อนมาใช้ กระบวนการรีดร้อนสามารถลดความเครียดภายใน ความน่าจะเป็นในการเด้งกลับ และความต้านทานการเสียรูปของโพลาไรเซอร์ และปรับปรุงคุณภาพของโพลาไรเซอร์

4. การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์การหมุน:การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์การหมุนเป็นกุญแจสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ ในอนาคต เราจะปรับพารามิเตอร์การหมุนให้เหมาะสมอย่างต่อเนื่องผ่านการทดลองและการจำลองเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ที่ดีขึ้น

กระบวนการรีดแบตเตอรี่ลิเธียมเป็นส่วนสำคัญในกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ด้วยการควบคุมพารามิเตอร์การหมุนและสภาวะกระบวนการอย่างสมเหตุสมผล ทำให้ได้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีประสิทธิภาพดีเยี่ยม ในขณะเดียวกัน ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง กระบวนการรีดจะยังคงคิดค้นและปรับปรุงต่อไปเพื่อตอบสนองความต้องการของแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น