鋰離子電池制片過程中輥壓工序的干問題
　　
　　當(dāng)前，我國鋰離子電池產(chǎn)品質(zhì)量日益提高，在國內(nèi)市場所占份額逐步增大，這一切與我國大規(guī)模生產(chǎn)鋰離子電池的生產(chǎn)工藝的13趨成熟，生產(chǎn)技術(shù)的逐步深化有著密切的關(guān)系。因此對(duì)鋰離子電池生產(chǎn)工藝的探討和優(yōu)化將直接作用于生產(chǎn)過程，提高產(chǎn)品的市場競爭力。
　　
　　1現(xiàn)象及問題
　　
　　鋰離子電池的生產(chǎn)過程大致分為制片、裝配、注液和包裝四部分。其中，鋰離子電池的制片過程不同于以往的鎳氫電池及其他各類電池。鋰離子電池的極片是以鋁箔和銅箔為基體在上面涂覆活性物質(zhì)，后進(jìn)行輥壓、裁片、TQC等工序后完成的，極片厚度大約為120gm至140gm，質(zhì)地柔軟易破損，需小心轉(zhuǎn)運(yùn)和使用。
　　
　　輥壓是電池極片制作即制片過程中的重要環(huán)節(jié)，一般安排在涂布工序之后，裁片工序之前，由雙輥壓實(shí)機(jī)完成。輥壓機(jī)由兩個(gè)鑄鋼壓實(shí)輥以及電機(jī)和傳動(dòng)軸組成，雙輥在未使用狀態(tài)下涂滿防銹油，使用時(shí)用無水乙醇將防銹油擦拭干凈，后用干棉布擦干無水乙醇，工作時(shí)電機(jī)帶動(dòng)上下輥同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，將涂布工序完成的已附著活性物質(zhì)的箔帶或箔片放在工作臺(tái)上，平穩(wěn)通過雙輥，旨在使活性物質(zhì)與箔片結(jié)合愈加品堅(jiān)質(zhì)密，厚度均勻。為達(dá)到更佳效果，亦可重復(fù)輥壓幾次。但在實(shí)際操作中，輥壓過程常常會(huì)造成對(duì)極片的損壞，其原因有如下幾點(diǎn)：
　　
　?。?）生產(chǎn)是連續(xù)性工作，工序的質(zhì)量首先取決于之前涂布工序的完成質(zhì)量，涂布過程中，若在極片表面留有小顆粒等質(zhì)
　　
　　地不均現(xiàn)象，則在輥壓時(shí)，小顆粒受到雙輥壓力，便向箔帶方向擠壓，顆粒體較軟的可被碾成粉末繼而脫落，顆粒體較硬的會(huì)擠壓箔帶，造成箔帶破孔甚至箔帶斷裂。即使沒有小顆粒的出現(xiàn)，涂布不均勻在輥壓后也會(huì)顯現(xiàn)得更加明顯，因涂布較厚的位置被壓實(shí)，產(chǎn)生光澤，而涂布較薄部位未被壓實(shí)，沒有光澤產(chǎn)生，則極片表面就會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則的光澤圖形，這表明了活性物質(zhì)分布不均一并且與箔帶的結(jié)合水平也不均勻，易形成面積脫落。
　　
　?。?）輥壓過程中，操作員會(huì)即時(shí)使用厚度儀測量輥壓后的極片厚度以確定輥壓效果是否符合工藝要求。但因是在極片的
　　
　　傳動(dòng)過程巾測量，同時(shí)測量員的實(shí)際操作水平有限，易造成厚度儀劃破極片。即便沒有劃破，也會(huì)造成劃傷，即部分活性物質(zhì)被厚度儀刮落，形成箔片暴露在外的殘VI，且劃傷和劃破常常是十幾厘米甚至幾十厘米長度的破壞，以至于不得不廢棄掉某一段箔帶或箔片，造成生產(chǎn)資料浪費(fèi)。
　　
　　（3）不論銅箔還是鋁箔都存在一定的繼續(xù)延展性，在輥壓過程中由于雙輥壓實(shí)活性物質(zhì)，而活性物質(zhì)又會(huì)對(duì)箔片產(chǎn)生擠
　　
　　壓而造成箔片輕微的延展。在前序的涂布過程中，為了節(jié)省活性物質(zhì)的用量，涂布寬度會(huì)稍稍小于箔帶寬度，箔帶的邊緣便會(huì)有數(shù)毫米左右的寬度沒有覆蓋活性物質(zhì)。在輥壓時(shí)，這一部分就不會(huì)同時(shí)接觸輥壓機(jī)的雙輥，以致沒有發(fā)生繼發(fā)性的延展。繼而就造成箔帶沒有附著活性物質(zhì)的部分與箔帶中間大面積已附著活性物質(zhì)的部分延展度不均一，在外觀上形成箔帶邊緣的波浪形皺褶，平行的波浪痕跡與箔帶運(yùn)動(dòng)方向垂直。附著在皺褶箔帶上的活性物質(zhì)易發(fā)生裂縫、凸起或脫落。狀況輕微可通過后續(xù)的裁切步驟除去，但嚴(yán)重的很容易造成整個(gè)極片報(bào)廢。
　　
　?。?）箔帶在雙輥壓實(shí)的過程中需要嚴(yán)格垂直于雙輥軸向，才能使箔帶上的活性物質(zhì)受力均衡，輥壓半整，但在箔帶進(jìn)輥
　　
　　的過程中，若有箔帶本身制作的輕微偏斜或者輸送箔帶的傳送軸之間的微小角度偏斜亦或是小片輥壓時(shí)操作人員擺放的極片輕微偏斜造成箔帶或箔片進(jìn)入雙輥時(shí)不是*的垂直，輥壓就會(huì)產(chǎn)生箔帶或箔片一側(cè)被牽扯平直而另一側(cè)有輕微褶皺的現(xiàn)象，整個(gè)箔帶或箔片就不是均衡受力，輥壓出來的活性物質(zhì)表面由于箔帶或箔片基體的褶皺而出現(xiàn)大面積的傾斜波浪狀痕跡，即壓實(shí)位置不均衡造成壓實(shí)表面不均。表面不均的極片一般作報(bào)廢處理，但即便忽略這一現(xiàn)象，強(qiáng)行帶入后續(xù)環(huán)節(jié)制作電池，zui終成品也很難使容量密度和能量密度合乎規(guī)格。
　　
　　2討論與措施
　　
　　如上各種現(xiàn)象造成了生產(chǎn)資料浪費(fèi)，更影響制片工作的連續(xù)性和一致性，zui終會(huì)影響成品電池品質(zhì)。對(duì)于上述各種現(xiàn)象，筆者提出如下解決方案：
　　
　?。?）加強(qiáng)前步驟工作質(zhì)量，包括混料和涂布。混料時(shí)提高攪拌速度和增加攪拌時(shí)間會(huì)提高混料的均勻性，較大程度避免
　　
　　團(tuán)聚現(xiàn)象的發(fā)生。但提高攪拌速度和增加攪拌時(shí)間勢必帶來機(jī)械磨損和電力消耗的增加，即增加了生產(chǎn)成本，且不同正極材料的分布能力也不盡相同，因此在工藝設(shè)計(jì)時(shí)要依據(jù)物料本身特性酌情增加攪拌的時(shí)間和強(qiáng)度。
　　
　　在涂布過程中將涂布寬度盡量靠近箔帶寬度，以避免壓實(shí)不勻的現(xiàn)象發(fā)生，不論是手動(dòng)還是自動(dòng)進(jìn)料，都要防止氣泡進(jìn)入進(jìn)料槽，攪拌后放置過久的料不能用來涂布，因其產(chǎn)生了沉淀分層，會(huì)導(dǎo)致進(jìn)料不均以致涂布不均。涂布軸要擦拭干凈，避免著料不勻。
　　
　?。?）對(duì)于實(shí)時(shí)監(jiān)控輥壓后的極片厚度，有條件的車問可以采用光學(xué)厚度實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，但大多數(shù)企業(yè)都是采用人工操作
　　
　　測厚儀，即需要加強(qiáng)工人操作水平的培訓(xùn)，讓工人了解箔帶和活性材料的特性，使手動(dòng)操作更安全可靠，減少或者避免劃傷劃破箔帶或箔片的現(xiàn)象。
　　
　　（3）對(duì)于箔帶或箔片邊緣出現(xiàn)輻射型波紋的問題，需在涂布過程中盡量使涂布寬度接近箔帶寬度，盡量減小裸露金屬部
　　
　　位的面積，以減輕其未延展而造成的對(duì)著料部分產(chǎn)生延展的緊縮作用?；蛘卟捎媒M合型雙輥，即中間部分的雙輥長度與著料寬度相等，兩側(cè)貼合直徑稍大的雙輥用以對(duì)未著料部分進(jìn)行酌情延展，其數(shù)值可預(yù)先以少量著料箔帶進(jìn)行預(yù)壓后測量得知。亦可在較寬輥上測出著料寬度后，在著料寬度外纏繞一定厚度的PVDF膜使得雙輥可接觸到未著料部分，并對(duì)其進(jìn)行延展以減輕或消除邊緣輻射型波紋。纏繞PVDF膜的厚度亦是根據(jù)對(duì)著料部分和未著料部分的厚度差來確定，由于PVDF膜軟硬適中，不僅可以起到壓實(shí)箔帶或箔片邊緣的作用，亦不會(huì)造成對(duì)未著料箔帶或箔片的損傷。
　　
　　（4）關(guān)于箔帶或箔片與雙輥的垂直問題，對(duì)于未裁片箔帶而言，可增加進(jìn)入雙輥前的傳送軸個(gè)數(shù)，以平整進(jìn)入前的箔帶
　　
　　表面，同時(shí)仔細(xì)調(diào)節(jié)各傳送軸與雙輥的位置關(guān)系，保持其各部分嚴(yán)格平行。這種調(diào)節(jié)需定期定批次進(jìn)行，以保證各軸位置因工作而產(chǎn)生的微小位移能夠及時(shí)得到糾正。對(duì)于已裁片的箔片而言，需增設(shè)進(jìn)入雙輥前的傳送平臺(tái)，使其盡量接近雙輥并固定，且在平臺(tái)上設(shè)置嚴(yán)格垂直于雙輥的標(biāo)卡尺，用以輔助箔片以正確角度進(jìn)入雙輥。
　　
　　3結(jié)語
　　
　　由于鋰離子電池極片的特殊性造成了其生產(chǎn)工藝不同于其他的電池種類的工藝，所產(chǎn)生的問題也具有*性。這些問
　　
　　題以及類似的關(guān)于鋰離子電池生產(chǎn)工藝問題的解決，將直接減少對(duì)生產(chǎn)資料的浪費(fèi)，完善后續(xù)的裝配、注液、包裝等工序的品質(zhì)和效率，提高zui終產(chǎn)品的品質(zhì)和一致性，降低生產(chǎn)成本，繼而使鋰離子電池產(chǎn)品具有更強(qiáng)的市場競爭力。