锂离子电池极片辊压工序简介.ppt
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锂离子电池辊压工艺简介
所能 尽
可能
创造
Sherk
目录
1
辊压目的
2
辊压过程
3
辊压影响
辊压常见问题及解决办法 4
5
辊压工艺要求
6
操作注意事项
所能 尽
可能
创造
Sherk
一 辊压目的
一般来说，在材料允许的压实范围内，极片压实密度越大，电池的 容量就能做的越高，所以压实密度也被看做材料能量密度的参考指 标之一。但是一味的追求高压实，不但替身不了电池的比容量，还 会严重降低电池比容量和循环性能。
所能 尽
可能
创造
Sherk
三 辊压影响
1.辊压情况对极片加工状态的影响
辊压后极片的理想状态是极片表面平整、在光下光泽度 一致、留白部分无明显波浪、极片无大程度翘曲。但是 ，在实际生产中操作熟练度、设备运行情况等都会引起 部分问题的产生。
最直接的影响是影响极片分切，分切极片宽度不一致， 极片出现毛刺；辊压结果影响极片的卷绕，严重的翘曲 会造成极片卷绕过程中极片、隔膜间产生较大的空隙， 在热压后会形成某些部分多层隔膜叠加，成为应力集中 点，影响电芯性能。
所能 尽
可能
创造
Sherk
四 辊压常见问题及解决办法
4.极片波浪边严重
波浪边影响：极片涂布之后，除活物质外还有部分铜铝箔外露，在极 片经过辊压之后，外露的铜铝箔边出现较密集的波浪纹路。此种现象 的出现会影响电芯的卷绕、热压、极耳焊接等工艺。 产生波浪边的原因是：当极片在辊压的过程中，活性物质之间相互挤 压，并对铜箔、铝箔施加了一定的压力，则会产生一定的延展。在辊 压时，没有活性物质涂覆的部分没有发生延展，而有活物质的极片在 辊压力作用下产生延展，延展不一在外观上形成箔带边缘的波浪形皱 褶，平行的波浪痕迹与箔带运动方向垂直。附着在皱褶箔带上的活性 物质易发生裂缝、凸起或脱落。 解决办法：设计合理的涂布面密度和辊压压实密度可以减少极片波浪 边的发生。另外，辊轮不平时也会导致波浪边。
3.极片横向、纵向厚度不同
横向：在极片辊压过程中，常出现测量左右极片厚度不一致的 情况。当极片左右厚度不一致时，需首先排除极片涂布过程中 的影响，当测试未辊压的极片左右厚度一致时，则需要对辊压 压力进行左右调节，以保证极片辊压后左右压实密度一致。在 辊压过程中要定时对极片进行测试，以防辊压途中压力发生变 动。 纵向：有时会出现极片经过辊压后，测试极片厚度符合要求， 但是在分切时又出现厚度增加的现象。此为极片的反弹现象，
所能 尽
可能
创造
Sherk
三 辊压影响
2.辊压情况对电芯性能的影响
辊压过程会出现的几个典型问题是：
①极片厚度不一致。厚度不一致，意味着活物质密度不一 致，锂离子和电子在极片中传输、传导速率则会有所不同 。当电流密度不同时，极易引起枝晶锂的析出，对电芯性 能不利。此外，极片厚度不同时，活性物质与集流体之间 的接触电阻也是不同的，极片越厚内阻越大，电池极化也 就越严重，影响电芯容量。 ②极片部分位置出现过压。原因可能是涂布时部分位置厚 度过厚，过压后影响电解液的浸润效果，对电芯的性能也 有很大的影响。易出现析锂现象
160 161.1 159
4
160.7 160.5 159.9 159 159.9 159.1 160 161.1 159.5
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160
160
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所能
可能
尽
创造
Sherk
极片厚度反弹
正极极片每小时测试厚度反弹曲线图
正极极片每小时测试厚度反弹均值曲线图
小结：正极极片辊压后第1h测试厚度反弹波动在2μm左右，之后8h 内变化较小，24h后为最大值为4μm左右，根据以上数据分析正极 厚度反弹稳定在辊压1h以后，所以厚度检测应在1h以后进行。
目的：辊压是为了提高涂层的密
度，并使电极厚度能符合电池装配 的尺寸。
·保证极片表面光滑和平整，防止涂层表面的毛刺刺 穿隔膜引发短路； ·对极片涂层材料进行压实，降低极片的体积，以提 高电池的能量密度； ·使活性物质、导电剂颗粒接触更加紧密，提高电子 导电率； ·增强涂层材料与集流体的结合强度，减少电池极片 在循环过程中掉粉情况的发生，提高电池的循环寿命 和安全性能。
0.5 158.1 160.6 158
158 158.4 159
159
160
158
1
160 160.2 159.3 159.4 159.6 158.9 160 161.1 159.3
2
160 160.4 159.5 159.5 159.9 159
160 161.1 159
3
160.5 160.5 159.8 159.5 159.8 159
极片反弹一是极片内部水分较多，而是辊压时速度太快。极片 反弹问题可以通过使用热辊工艺和控制辊压速度解决。
所能 尽
可能
创造
Sherk
极片厚度反弹
正极辊压时间-厚度变化表格
时间/h 样本点1 样本点2 样本点3 样本点4 样本点5 样本点6 样本点7 样本点8 样本点9
0.08 157.6 160.1 157.5 158.5 157.2 159.1 158.3 159.8 157.4
所能 尽
可能
创造
Sherk
四 辊压常见问题及解决办法
负极压死析锂
当负极片压实超过其极限时，锂离子来到负极后就会由于负极结构被压坏或
没有充足的嵌入空间而析出在负极表面。负极压死造成的析锂并不像化成接
触不好那样的析锂可以修复，且对电芯的容量、循环皆有致命影响。
所能
பைடு நூலகம்
可能
尽
创造
Sherk
四 辊压常见问题及解决办法
生
正负极极片辊压颗粒位移和变形
产过程中辊压后的极片一致性越高越好，
表现为表面平整、色泽一致、无暗斑、反
弹横向厚度、纵向厚度一致性高、厚度小
、褶皱少、无裂边等。
所能
可能
尽
创造
Sherk
二 辊压过程
辊压工艺基本过程：辊压时极片送入
两辊缝隙中，在轧辊线载荷作用下涂层被
压实，从辊缝出来后，极片会发生弹性回
弹导致厚度增加。因此辊缝大小和扎制载
荷是两个重要的参数，所以辊缝要小于要
求的极片最终厚度。辊压速度的大小直接
决定载荷作用在极片上的保持时间，也会
影响极片的回弹，最终影响极片的涂层密 度和孔隙率。
极片你辊压示意图
在辊压速度Vcal下，极片通过辊缝，线载荷可由以下公式计算： qL=Fn/Wc
其中qL为作用在极片上的线载荷，Fn为作用在极片上的轧制力，Wc为 极片涂层的宽度。
所能 尽
可能
创造
Sherk
目录
1
辊压目的
2
辊压过程
3
辊压影响
辊压常见问题及解决办法 4
5
辊压工艺要求
6
操作注意事项
所能 尽
可能
创造
Sherk
一 辊压目的
一般来说，在材料允许的压实范围内，极片压实密度越大，电池的 容量就能做的越高，所以压实密度也被看做材料能量密度的参考指 标之一。但是一味的追求高压实，不但替身不了电池的比容量，还 会严重降低电池比容量和循环性能。
所能 尽
可能
创造
Sherk
三 辊压影响
1.辊压情况对极片加工状态的影响
辊压后极片的理想状态是极片表面平整、在光下光泽度 一致、留白部分无明显波浪、极片无大程度翘曲。但是 ，在实际生产中操作熟练度、设备运行情况等都会引起 部分问题的产生。
最直接的影响是影响极片分切，分切极片宽度不一致， 极片出现毛刺；辊压结果影响极片的卷绕，严重的翘曲 会造成极片卷绕过程中极片、隔膜间产生较大的空隙， 在热压后会形成某些部分多层隔膜叠加，成为应力集中 点，影响电芯性能。
所能 尽
可能
创造
Sherk
四 辊压常见问题及解决办法
4.极片波浪边严重
波浪边影响：极片涂布之后，除活物质外还有部分铜铝箔外露，在极 片经过辊压之后，外露的铜铝箔边出现较密集的波浪纹路。此种现象 的出现会影响电芯的卷绕、热压、极耳焊接等工艺。 产生波浪边的原因是：当极片在辊压的过程中，活性物质之间相互挤 压，并对铜箔、铝箔施加了一定的压力，则会产生一定的延展。在辊 压时，没有活性物质涂覆的部分没有发生延展，而有活物质的极片在 辊压力作用下产生延展，延展不一在外观上形成箔带边缘的波浪形皱 褶，平行的波浪痕迹与箔带运动方向垂直。附着在皱褶箔带上的活性 物质易发生裂缝、凸起或脱落。 解决办法：设计合理的涂布面密度和辊压压实密度可以减少极片波浪 边的发生。另外，辊轮不平时也会导致波浪边。
3.极片横向、纵向厚度不同
横向：在极片辊压过程中，常出现测量左右极片厚度不一致的 情况。当极片左右厚度不一致时，需首先排除极片涂布过程中 的影响，当测试未辊压的极片左右厚度一致时，则需要对辊压 压力进行左右调节，以保证极片辊压后左右压实密度一致。在 辊压过程中要定时对极片进行测试，以防辊压途中压力发生变 动。 纵向：有时会出现极片经过辊压后，测试极片厚度符合要求， 但是在分切时又出现厚度增加的现象。此为极片的反弹现象，
所能 尽
可能
创造
Sherk
三 辊压影响
2.辊压情况对电芯性能的影响
辊压过程会出现的几个典型问题是：
①极片厚度不一致。厚度不一致，意味着活物质密度不一 致，锂离子和电子在极片中传输、传导速率则会有所不同 。当电流密度不同时，极易引起枝晶锂的析出，对电芯性 能不利。此外，极片厚度不同时，活性物质与集流体之间 的接触电阻也是不同的，极片越厚内阻越大，电池极化也 就越严重，影响电芯容量。 ②极片部分位置出现过压。原因可能是涂布时部分位置厚 度过厚，过压后影响电解液的浸润效果，对电芯的性能也 有很大的影响。易出现析锂现象
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极片厚度反弹
正极极片每小时测试厚度反弹曲线图
正极极片每小时测试厚度反弹均值曲线图
小结：正极极片辊压后第1h测试厚度反弹波动在2μm左右，之后8h 内变化较小，24h后为最大值为4μm左右，根据以上数据分析正极 厚度反弹稳定在辊压1h以后，所以厚度检测应在1h以后进行。
目的：辊压是为了提高涂层的密
度，并使电极厚度能符合电池装配 的尺寸。
·保证极片表面光滑和平整，防止涂层表面的毛刺刺 穿隔膜引发短路； ·对极片涂层材料进行压实，降低极片的体积，以提 高电池的能量密度； ·使活性物质、导电剂颗粒接触更加紧密，提高电子 导电率； ·增强涂层材料与集流体的结合强度，减少电池极片 在循环过程中掉粉情况的发生，提高电池的循环寿命 和安全性能。
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极片反弹一是极片内部水分较多，而是辊压时速度太快。极片 反弹问题可以通过使用热辊工艺和控制辊压速度解决。
所能 尽
可能
创造
Sherk
极片厚度反弹
正极辊压时间-厚度变化表格
时间/h 样本点1 样本点2 样本点3 样本点4 样本点5 样本点6 样本点7 样本点8 样本点9
0.08 157.6 160.1 157.5 158.5 157.2 159.1 158.3 159.8 157.4
所能 尽
可能
创造
Sherk
四 辊压常见问题及解决办法
负极压死析锂
当负极片压实超过其极限时，锂离子来到负极后就会由于负极结构被压坏或
没有充足的嵌入空间而析出在负极表面。负极压死造成的析锂并不像化成接
触不好那样的析锂可以修复，且对电芯的容量、循环皆有致命影响。
所能
பைடு நூலகம்
可能
尽
创造
Sherk
四 辊压常见问题及解决办法
生
正负极极片辊压颗粒位移和变形
产过程中辊压后的极片一致性越高越好，
表现为表面平整、色泽一致、无暗斑、反
弹横向厚度、纵向厚度一致性高、厚度小
、褶皱少、无裂边等。
所能
可能
尽
创造
Sherk
二 辊压过程
辊压工艺基本过程：辊压时极片送入
两辊缝隙中，在轧辊线载荷作用下涂层被
压实，从辊缝出来后，极片会发生弹性回
弹导致厚度增加。因此辊缝大小和扎制载
荷是两个重要的参数，所以辊缝要小于要
求的极片最终厚度。辊压速度的大小直接
决定载荷作用在极片上的保持时间，也会
影响极片的回弹，最终影响极片的涂层密 度和孔隙率。
极片你辊压示意图
在辊压速度Vcal下，极片通过辊缝，线载荷可由以下公式计算： qL=Fn/Wc
其中qL为作用在极片上的线载荷，Fn为作用在极片上的轧制力，Wc为 极片涂层的宽度。