Quels sont les fonctions, les principes et les facteurs d’influence de la presse à rouler ?

Le laminage fait référence au processus de compactage des électrodes de batterie au lithium enduites et séchées.

Le roulement augmente la densité énergétique des batteries au lithium et permet au liant d'adhérer fermement au matériau de l'électrode au collecteur de courant, évitant ainsi la perte d'énergie due au détachement du matériau de l'électrode pendant le cyclage. Avant le laminage, les électrodes enrobées doivent être séchées dans une certaine mesure ; sinon, le revêtement se détachera du collecteur de courant lors du laminage. La quantité de compactage doit être contrôlée pendant le laminage. Un compactage excessif peut affecter le matériau de l'électrode à proximité du collecteur de courant, empêchant une intercalation et une désintercalation appropriées des ions lithium-, et provoquant une adhésion étroite du matériau actif, facilitant ainsi son détachement du collecteur de courant. Dans les cas graves, cela peut également augmenter la plasticité de l'électrode, la rendant impropre au bobinage et provoquant sa rupture.

Le profilage est l'un des processus les plus critiques dans la fabrication d'électrodes de batterie au lithium-ion, et sa précision a un impact significatif sur les performances de la batterie.

ACEY-HRP100presse à rouleaux chaudsconvient principalement au laminage électrique de matériaux de batterie en laboratoire, d'une petite quantité de matériaux métalliques précieux tels que l'or et l'argent, et de matériaux non ferreux tels que le cuivre et l'aluminium à une certaine température. L'épaisseur du laminage est réglable et l'opération est simple. Il est particulièrement adapté à l'amincissement et à l'augmentation de la densité des plaques polaires des batteries au lithium constituées de matériaux énergétiques propres.

Les objectifs du profilage sont les suivants : Le profilage assure une surface d'électrode lisse et plate, empêchant les courts-circuits causés par les bavures perçant le séparateur et améliorant la densité énergétique. Il compacte également le matériau de l'électrode appliqué sur le collecteur de courant, réduisant ainsi le volume de l'électrode et augmentant encore la densité énergétique, la durée de vie et la sécurité.

Le but du profilage est d’obtenir une liaison plus dense et plus uniforme entre le matériau actif et la feuille. Le profilage doit être effectué après le revêtement et le séchage des électrodes ; sinon, une perte de poudre et un pelage du film peuvent facilement se produire.

Les électrodes de batterie sont des feuilles de cuivre (ou d'aluminium) recouvertes de particules de pâte électrique sur les deux faces. La bande d'électrodes de batterie subit des processus de revêtement et de séchage avant le profilage. Avant le laminage, le revêtement de pâte électrique sur la feuille de cuivre (ou la feuille d'aluminium) est un milieu granulaire semi-fluide, semi-solide composé de particules ou d'amas individuels non connectés ou faiblement connectés, présentant un certain degré de dispersibilité et de fluidité. L'existence de vides entre les particules de pâte électrique garantit que lors du laminage, les particules peuvent subir de petits mouvements de déplacement pour combler ces vides, leur permettant de se positionner sous compactage. Le laminage des électrodes de batterie peut être considéré comme un processus de laminage continu de particules de pâte électrique semi--solides dans un état non scellé. Les particules de pâte électrique adhèrent à la feuille de cuivre (ou à la feuille d'aluminium) et sont continuellement mordues par friction dans les interstices des rouleaux, puis compactées par enroulement en électrodes de batterie ayant une certaine densité. Le principe de roulement est illustré à la figure 2.

Le laminage des électrodes de batterie diffère considérablement du laminage de l’acier. Lors du laminage de l'acier, la pièce subit initialement une déformation élastique sous l'effet d'une force externe. Lorsque la force externe augmente jusqu'à une certaine limite, la pièce commence à subir une déformation plastique. À mesure que la force externe augmente, la déformation plastique augmente. Le but du laminage longitudinal dans le laminage de l'acier est d'obtenir un allongement. Lors du laminage de l'acier, les molécules s'étendent longitudinalement et s'élargissent latéralement, ce qui donne une pièce laminée plus fine mais sans changement de densité. Les électrodes de batterie sont fabriquées en enduisant une suspension composée sur un substrat tel qu'une feuille d'aluminium ou de cuivre. Le processus de laminage compacte les particules de boue électrique sur l'électrode, augmentant ainsi sa densité. Une densité de compactage appropriée peut augmenter la capacité de décharge de la batterie, réduire la résistance interne et prolonger sa durée de vie. Les particules de suspension électrique subissent un déplacement et une déformation sous pression, et la densité des électrodes change avec la pression selon un certain modèle, comme le montre la figure 3.

Dans la région I, à mesure que la pression de contact augmente, les particules de boue électrique commencent à subir un déplacement à petite échelle-, qui augmente progressivement. À ce stade, les espaces entre les particules de suspension électrique sont progressivement comblés, ce qui se manifeste spécifiquement par une lente augmentation de la densité relative de la bande d'électrode avec l'augmentation de la pression de contact.

Dans la région II, après l'augmentation de la densité à petite échelle-dans la région I, les particules de boue électrique continuent de combler les espaces entre elles à mesure que la pression de contact augmente. Après le laminage dans la région II, les espaces entre les particules sont comprimés et compactés. Plus précisément, la densité relative de la bande d'électrode augmente rapidement avec l'augmentation de la pression de contact, à un rythme beaucoup plus élevé que dans la région I. Simultanément, une certaine déformation des particules de suspension électrique se produit dans la région II.

Dans la région III, une fois les espaces entre les particules de boue électrique comblés dans la région II, les particules ne se déplacent plus. Cependant, avec l’augmentation de la pression de contact, les particules de boue électrique commencent à subir de grandes déformations. À ce stade, la densité relative de la bande d'électrode n'augmente plus rapidement avec l'augmentation de la pression de contact ; la bande d'électrodes durcit et, par conséquent, le changement de densité relative devient une courbe plate.

Les modifications des particules de boue électrique sur l’électrode de la batterie pendant le processus de laminage sont très complexes. L'augmentation de la densité relative des particules de suspension électrique se manifeste principalement par le déplacement des particules. Ce déplacement comble les espaces entre les particules, tandis qu'une petite partie des particules se déforme. Par la suite, en raison de la pression accrue des rouleaux, les particules de boue électrique subissent une déformation importante une fois les espaces remplis, bien qu'un léger déplacement se produise également au cours de cette étape.

Les problèmes de qualité des électrodes causés par l’équipement de laminage des électrodes de batterie se reflètent principalement dans l’inégalité de l’épaisseur de l’électrode après le laminage. Une épaisseur incohérente entraîne une densité de compactage incohérente de l’électrode de la batterie, ce qui constitue un facteur clé affectant l’uniformité des performances de la batterie. L'uniformité de l'épaisseur des électrodes comprend l'uniformité de l'épaisseur transversale et l'uniformité de l'épaisseur longitudinale, comme le montre la figure 4. Les causes de la non-uniformité de l'épaisseur transversale et longitudinale sont différentes.

Les principaux facteurs influençant l'uniformité de l'épaisseur transversale de la feuille d'électrode sont la déformation par flexion des rouleaux, la rigidité de la base du broyeur, la déformation élastique des principaux composants porteurs -, la pression des rouleaux et la largeur de la feuille d'électrode. Pendant le fonctionnement du broyeur, la pression des rouleaux provoque une déformation des rouleaux et de la base du broyeur, se manifestant finalement par une déflexion des rouleaux, ce qui entraîne une uniformité d'épaisseur transversale où la feuille d'électrode est plus épaisse au milieu et plus fine sur les bords. Les principaux facteurs influençant l'uniformité de l'épaisseur longitudinale de la feuille d'électrode sont la précision d'usinage et d'installation des rouleaux, des roulements et des boîtiers de roulement. Les erreurs d'usinage dans les composants clés peuvent provoquer des fluctuations périodiques de la pression du rouleau agissant sur la feuille d'électrode pendant la rotation du rouleau, entraînant une épaisseur de compactage inégale dans le sens longitudinal.

D'autres facteurs affectant la qualité du laminage des feuilles d'électrodes comprennent les dispositifs de contrôle de tension, les dispositifs d'alignement, les dispositifs de tranchage et les dispositifs de dépoussiérage. Pendant le processus de laminage, la feuille d'électrode nécessite une certaine tension. Une tension insuffisante peut entraîner des rides, tandis qu'une tension excessive peut provoquer des cassures. Les dispositifs de dépoussiérage garantissent que les défauts de surface causés par des impuretés n'apparaissent pas sur la surface de la feuille d'électrode pendant le laminage. Le dispositif de correction et le dispositif de coupe affectent principalement la précision dimensionnelle de coupe de la feuille d'électrode.

Acey Nouvelle Énergieest un-fournisseur d'équipements haut de gamme et de solutions complètes spécialisé dans le domaine des batteries à énergie nouvelle. Il se consacre à fournir des services à cycle complet-du développement expérimental à la production à grande échelle-aux entreprises mondiales de fabrication de batteries, aux instituts de recherche et aux organisations énergétiques innovantes. Qu'il s'agisse de la production d'essais d'échantillons au niveau du laboratoire ou de la vérification du processus lors de la phase pilote.

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