Chức năng, nguyên lý và các yếu tố ảnh hưởng của máy ép cán là gì?

Cán đề cập đến quá trình nén các điện cực pin lithium được tráng và sấy khô.

Việc lăn làm tăng mật độ năng lượng của pin lithium và cho phép chất kết dính bám chặt vật liệu điện cực vào bộ thu dòng, ngăn ngừa thất thoát năng lượng do tách vật liệu điện cực trong quá trình đạp xe. Trước khi cán, các điện cực được phủ phải được làm khô ở một mức độ nhất định; nếu không, lớp phủ sẽ tách ra khỏi bộ thu dòng trong quá trình lăn. Lượng đầm nén phải được kiểm soát trong quá trình lăn. Việc nén quá mức có thể ảnh hưởng đến vật liệu điện cực gần bộ thu dòng điện, ngăn chặn sự xen kẽ và khử xen kẽ ion lithium{3}} thích hợp, đồng thời khiến vật liệu hoạt động bám chặt vào nhau, khiến nó dễ dàng tách ra khỏi bộ thu dòng điện. Trong trường hợp nghiêm trọng, nó còn có thể làm tăng độ dẻo của điện cực, khiến nó không thích hợp để quấn và gây gãy.

Tạo hình cuộn là một trong những quy trình quan trọng nhất trong quá trình sản xuất điện cực pin lithium{0}}ion và độ chính xác của nó ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của pin.

ACEY-HRP100máy ép con lăn nóngchủ yếu thích hợp cho việc cán điện các vật liệu pin trong phòng thí nghiệm, một lượng nhỏ vật liệu kim loại quý như vàng và bạc cũng như các vật liệu phi kim loại như đồng và nhôm ở nhiệt độ nhất định. Độ dày cán có thể điều chỉnh và thao tác đơn giản. Nó đặc biệt thích hợp để làm mỏng và tăng mật độ của các tấm cực pin lithium bằng vật liệu năng lượng sạch.

Mục đích của việc tạo hình cuộn như sau: Tạo hình cuộn đảm bảo bề mặt điện cực nhẵn và phẳng, ngăn ngừa đoản mạch do các gờ xuyên qua dải phân cách và cải thiện mật độ năng lượng. Nó cũng nén chặt vật liệu điện cực được phủ trên bộ thu dòng, giảm thể tích điện cực và tăng thêm mật độ năng lượng, tuổi thọ và độ an toàn.

Mục đích của việc tạo hình cuộn là để đạt được sự liên kết chặt chẽ hơn và đồng đều hơn giữa vật liệu hoạt động và giấy bạc. Việc tạo hình cuộn phải được thực hiện sau khi sấy lớp phủ và điện cực; nếu không thì có thể dễ dàng xảy ra hiện tượng bong bột và bong tróc màng.

Các điện cực của pin là những lá đồng (hoặc nhôm) được phủ các hạt keo điện ở cả hai mặt. Dải điện cực của pin trải qua quá trình phủ và sấy khô trước khi tạo thành cuộn. Trước khi lăn, lớp phủ dán điện trên lá đồng (hoặc lá nhôm) là môi trường dạng hạt bán-nửa lỏng, bán{3}} rắn bao gồm các hạt hoặc cụm riêng lẻ không liên kết với nhau hoặc liên kết yếu, thể hiện mức độ phân tán và tính lưu động nhất định. Sự tồn tại của các khoảng trống giữa các hạt dán điện đảm bảo rằng trong quá trình lăn, các hạt có thể trải qua những chuyển động dịch chuyển nhỏ để lấp đầy các khoảng trống này, cho phép chúng tự định vị dưới lực nén. Cán điện cực của pin có thể được coi là một quá trình cán liên tục của các hạt dán điện bán rắn ở trạng thái không kín. Các hạt dán điện bám vào lá đồng (hoặc lá nhôm) và liên tục bị ma sát cắn vào các khe hở cuộn, sau đó được nén lại bằng cách lăn vào các điện cực của pin với mật độ nhất định. Nguyên lý lăn được thể hiện trên Hình 2.

Việc cán các điện cực của pin khác biệt đáng kể so với việc cán thép. Trong quá trình cán thép, phôi ban đầu chịu biến dạng đàn hồi dưới tác dụng của ngoại lực. Khi ngoại lực tăng đến một giới hạn nhất định thì phôi bắt đầu bị biến dạng dẻo. Khi ngoại lực tăng thì biến dạng dẻo tăng. Mục đích của việc cán dọc trong cán thép là để đạt được độ giãn dài. Trong quá trình cán thép, các phân tử mở rộng theo chiều dọc và mở rộng theo chiều ngang, dẫn đến tấm cán mỏng hơn nhưng không thay đổi về mật độ. Các điện cực của pin được chế tạo bằng cách phủ một hỗn hợp bùn lên một chất nền như lá nhôm hoặc đồng. Quá trình cán nén các hạt bùn điện trên điện cực, làm tăng mật độ của nó. Mật độ nén phù hợp có thể tăng khả năng xả của pin, giảm điện trở trong và kéo dài tuổi thọ của pin. Các hạt bùn điện trải qua sự dịch chuyển và biến dạng dưới áp suất, và mật độ điện cực thay đổi theo áp suất theo một mô hình nhất định, như trong Hình 3.

Ở vùng I, khi áp suất tiếp xúc tăng lên, các hạt bùn mang điện bắt đầu trải qua sự dịch chuyển-quy mô nhỏ và tăng dần. Tại thời điểm này, khoảng trống giữa các hạt bùn điện dần dần được lấp đầy, biểu hiện cụ thể là mật độ tương đối của dải điện cực tăng chậm khi áp suất tiếp xúc ngày càng tăng.

Ở Vùng II, sau khi-mật độ tăng ở quy mô nhỏ ở Vùng I, các hạt bùn mang điện tiếp tục lấp đầy khoảng trống giữa chúng khi áp suất tiếp xúc tăng lên. Sau khi lăn ở vùng II, các khoảng trống giữa các hạt được nén và nén chặt. Cụ thể, mật độ tương đối của dải điện cực tăng nhanh khi áp suất tiếp xúc tăng, với tốc độ cao hơn nhiều so với Vùng I. Đồng thời, một số biến dạng của các hạt bùn điện xảy ra ở Vùng II.

Ở Vùng III, sau khi lấp đầy khoảng trống giữa các hạt bùn điện ở Vùng II, các hạt không còn dịch chuyển nữa. Tuy nhiên, với áp suất tiếp xúc ngày càng tăng, các hạt bùn điện bắt đầu bị biến dạng lớn. Tại thời điểm này, mật độ tương đối của dải điện cực không còn tăng nhanh khi áp suất tiếp xúc tăng; dải điện cực cứng lại và do đó sự thay đổi mật độ tương đối trở thành một đường cong phẳng.

Sự thay đổi của các hạt điện tích trên điện cực pin trong quá trình cán rất phức tạp. Sự gia tăng mật độ tương đối của các hạt bùn điện chủ yếu biểu hiện ở sự dịch chuyển của hạt. Sự dịch chuyển này lấp đầy khoảng trống giữa các hạt, trong khi một phần nhỏ các hạt bị biến dạng. Sau đó, do áp suất con lăn tăng lên, các hạt bùn điện bị biến dạng đáng kể sau khi các khoảng trống được lấp đầy, mặc dù một số chuyển vị nhỏ cũng xảy ra trong giai đoạn này.

Các vấn đề về chất lượng điện cực do thiết bị cán điện cực pin gây ra chủ yếu thể hiện ở độ dày điện cực không đồng đều sau khi cán. Độ dày không đồng nhất dẫn đến mật độ nén của điện cực pin không nhất quán, đây là yếu tố chính ảnh hưởng đến tính đồng nhất của hiệu suất pin. Độ đồng đều của độ dày điện cực bao gồm độ đồng đều của độ dày theo chiều ngang và độ đồng đều của độ dày theo chiều dọc, như trong Hình 4. Nguyên nhân dẫn đến sự không đồng đều về độ dày theo chiều ngang và chiều dọc là khác nhau.

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến độ đồng đều theo chiều ngang của tấm điện cực là biến dạng uốn của các cuộn, độ cứng của đế máy nghiền, biến dạng đàn hồi của các bộ phận chịu tải chính-, áp suất cuộn và chiều rộng của tấm điện cực. Trong quá trình vận hành máy nghiền, áp suất cuộn gây ra biến dạng của các cuộn và đế máy nghiền, biểu hiện cuối cùng là độ lệch của cuộn, dẫn đến độ dày đồng đều theo chiều ngang trong đó tấm điện cực dày hơn ở giữa và mỏng hơn ở các cạnh. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến độ đồng đều theo chiều dọc của tấm điện cực là độ chính xác gia công và lắp đặt của cuộn, ổ trục và vỏ ổ trục. Lỗi gia công ở các bộ phận chính có thể gây ra sự dao động định kỳ về áp suất cuộn tác động lên tấm điện cực trong quá trình quay cuộn, dẫn đến độ dày nén không đều theo hướng dọc.

Các yếu tố khác ảnh hưởng đến chất lượng cán tấm điện cực bao gồm thiết bị kiểm soát độ căng, thiết bị căn chỉnh, thiết bị cắt và thiết bị loại bỏ bụi. Trong quá trình cán, tấm điện cực cần có độ căng nhất định. Độ căng không đủ có thể dẫn đến nếp nhăn, trong khi độ căng quá mức có thể gây gãy rụng. Thiết bị loại bỏ bụi đảm bảo rằng các khuyết tật bề mặt do tạp chất không xuất hiện trên bề mặt tấm điện cực trong quá trình cán. Thiết bị hiệu chỉnh và thiết bị cắt chủ yếu ảnh hưởng đến độ chính xác kích thước cắt của tấm điện cực.

Acey Năng lượng mớilà nhà cung cấp-thiết bị cao cấp và giải pháp dây chuyền hoàn chỉnh chuyên về lĩnh vực pin năng lượng mới. Nó chuyên cung cấp các dịch vụ-chu trình đầy đủ từ phát triển thử nghiệm đến sản xuất-quy mô lớn cho các doanh nghiệp sản xuất pin, tổ chức nghiên cứu và tổ chức năng lượng đổi mới trên toàn cầu. Cho dù đó là sản xuất thử nghiệm mẫu ở cấp độ phòng thí nghiệm hay xác minh quy trình trong giai đoạn thử nghiệm.

Liên hệ ngay