电池极片辊压技术上课讲义

4、滚压设备的设计与制造
4.4、滚压机牌坊的设计与制造。短变应力线的设 计与计算、实现结构的优化设计与加工工艺。 4.5、动力传输方式的设计与制造。双电机减速器 直驱方式、单电机减速器加齿轮箱分轴驱动。 4.6、消隙结构的设计与制造。设计轴承消隙及轧 辊轴向反挠曲变形的实现方式与制造工艺。 4.7、调隙方式的设计与制造。目前常见的滚压设 备调隙方式有斜铁调隙及蜗轮蜗杆调隙。 4.8、加压方式及快速响应的设计与制造。目前常 见的滚压设备加压方式有蜗轮蜗杆加压、液压缸 加压、气液增压快速反应、弹簧快速反应。 4.9、张力控制系统的设计与制造。磁粉离合器、 磁粉制动器、伺服电机、传感器等张力闭环控制 系统。张力支撑点及滚压包角的设计与制造。
电池极片滚压技术
2017.07.27
目录
1、滚压对电池性能的影响 2、滚压设备的基本功能 3、滚压设备的关键技术 4、滚压设备的设计与制造 5、滚压过程与控制 6、滚压常见问题与解决
2、滚压设备的基本功能
2.1、轧辊压力调整及快速反应功能：滚压机两只轧辊之间 的压力调整是提高电池极片活性物质压实密度的必要条件， 由于涂布间歇、单双面交错等因素影响，两辊之间的压力调 整必须快速反应。 2.2、轧辊间隙调整及准确复位功能：滚压机两只轧辊之间 的间隙调整是获得电池极片厚度的必要条件。由于极片涂布 方式变化及极片接带的需要，两只轧辊之间的间隙快速调整 后需要准确复位。 2.3、极片滚压前后张力调整与与快速反应功能：电池极片 滚压过程中调整前后张力可以控制电池极片的板型平整度。 滚压过程中滚压线速度经常发生瞬间突变，张力控制快速反 应是防止断带的重要手段。 2.4、轧辊无级调速与线速度同步功能：电池极片滚压机在 启停过程中或根据工艺需要必须对两只轧辊进行无级变速， 同时确保两只轧辊的线速度一致。
4、滚压设备的设计与制造
4.10、在线监测系统的设计与制造。电池极片的生产品质和 效率要求越来越高，极片厚度均匀性、露箔、气孔、掉粉等 缺陷的检测频率也相应提高，在线监测势在必行。如无触点 激光检测、放射线检测等等。 4.11、切边、除尘、清洁系统的设计与制造。极片滚压后切 边、刷分除尘、辊面清洁的机构设计与控制。 4.12、收放卷系统的设计与制造。为提高效率，极片自动上 下卷料备受重视，实现机构与控制、自动断带、接带的设计 与制造。 4.13、环境湿度与洁净度控制系统的设计与制造。极片滚压 环境控制在电池制造过程中尚未引起高度重视，控制一致性 很难保证也很难提高。控制环境小型化封闭化势在必行。 4.14、滚压设备的装配与调试。极片滚压设备是一个系统工 程，绝不是零部件的简单组合，装配的关键在配、在调、在及快速响应技术：由于电池极 片涂布工艺的技术要求，滚压经常遇到极片横向间歇涂布、 单双面交错涂布。为获得极片活性物质的压实密度均匀性， 必须应用轧辊压力闭环控制及快速响应技术。 3.4、电池极片轧辊闭环调隙及精确复位技术：不同规格、 不同材料的电池极片厚度大多是不同的。随着MES系统的 推广应用、极片涂布工艺的变化以及断带接带的要求，轧辊 之间闭环调隙及精确复位技术十分重要。 3.5、电池极片滚压张力闭环控制技术与滚压包角：控制电 池极片的平整性、内应力分布均匀性、延展率以及断带率。 关键是滚压过程中控制电池极片前后张力大小、支点、滚压 包角等关键技术。 3.6、电池极片轧辊精度及抗变形技术：控制电池极片面密 度均匀性、防止枝晶以及尖角放电发生，关键是提高电池极
3、滚压设备的关键技术
3.1、电池极片轧辊的抗磨损技术：电池极片滚压基本 上属于粉末轧制，轧辊的主要失效形式是磨粒磨损和镶 嵌磨损。提高抗磨粒磨损的主要技术是合金材料的耐磨 性能和抗疲劳强度；抗镶嵌磨损的主要技术是硬度均匀 性和抗疲劳点蚀。轧辊表面粗糙度对轧辊磨损也非常重 要。轧辊磨损不仅影响生产效率、成本，也影响电池自 放电率甚至安全。轧辊制造涉及材料冶炼、热处理以及 机械加工等多种关键技术。 3.2、电池极片轧辊变形的矫正技术：电池极片滚压过 程中两只轧辊存在轴向挠曲变形和径向鼓胀变形两大问 题。轴向挠曲变形矫正主要技术有外力反变形矫正、轧 辊形状矫正、轧辊结构矫正以及辊压方式矫正；径向鼓 胀变形矫正主要技术是轧辊受热均匀和冷却均匀技术。
3、滚压设备的关键技术
片轧辊的尺寸精度、形状精度、位置精度以及表面粗糙 度；提高电池极片轧辊的抗变形能力。 3.7、电池极片滚压设备精度及刚性稳定性：控制电池 极片面密度均匀性、防止枝晶以及尖角放电发生，除了 轧辊关键技术外，电池极片滚压设备的结构、零部件加 工与选购、整机装配技术、电控系统都非常关键。 3.8、电池极片滚压环境的控制技术：电池极片滚压环 境主要指环境湿度和洁净度，这是很容易被忽视的重要 问题。三元材料（尤其是高镍三元材料）、钛酸锂材料 的吸水性能非常好，吸水后材料表面碱性增大，电池性 能恶化；粉尘对电池自放电率的影响也不容忽视。
2、滚压设备的基本功能
2.5、极片滚压温度调整功能：调整电池极片滚压温度可以 直接影响滚压过程中的电池极片的变形抗力和塑性变形量。 2.6、轧辊变形的矫正功能：电池极片滚压过程或温度调整 过程中，两只轧辊必然存在轴向挠曲变形和径向鼓胀变形， 矫正轧辊变形直接影响电池极片的厚度均匀性和压实密度均 匀性。 2.7、极片滚压过程的智能控制功能：随着极片滚压速度以 及自动化程度的不断提升，自动上下料、自动接带、自动加 压、自动调隙、在线监测等都要求闭环控制甚至智能控制。 2.8、轧辊清洁及维护保养功能：电池极片滚压过程中两只 轧辊表面粘粉是常有的事，保持辊面清洁既可以减少轧辊磨 损，还可以提高电池极片表面质量。滚压机便于维护保养也 是非常必要的功能。
4、滚压设备的设计与制造
4.1、电池极片滚压设备经历了代用品、通用品、专 用品的发展阶段，目前正进入服务品发展的初期。 前三个阶段的本质是产品制造，也就是要什么给什 么甚至是给什么只能要什么的制造。目前进入服务 制造阶段，也就是要解决什么问题能解决什么问题 的服务制造。 4.2、重视使用技术的研究，系统分析需要解决的问 题。电池极片涂布有横向间歇、单双面交错、连续、 纵向间歇等涂布方式。正负极片有不同面密度，材 料有不同晶体结构，幅宽有不同尺寸等等，电池极 片滚压设备需要有针对性的设计开发。 4.3、极片轧辊的设计与制造。轧辊材质、冶炼方式、 热处理方式的选择；轧辊结构、辊面粗糙度的设计、 制造、及检测。