浅论电池极片热轧对锂离子电池品质的影响

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1、浅论电池极片热轧对锂离子电池品质的影响锂离子电池的制作过程大致可分为电池材料的烘烤—球磨—混合—搅拌—涂布—烘干、辊压—分切或模切—焊接极耳—卷绕或叠片—装壳—焊接—注液—化成—分容—装配等工艺流程。在这些工艺流程中，影响电池品质的因素很多，例如：各种电池材料的配比比例、搅拌的工序工艺、涂布的厚度、极板上活性物质与集流体的粘和性、极片的压实密度及其含水量、极片的内应力、极片分切或模切时产生的毛刺、注液量、工作环境的湿度、温度及含尘量等。其中极片和空气中的含水量对锂离子电池品质的影响最大。因为电池里的水分含量达到一定程度后（例如≥0.015%时），电池的首次放

2、电容量、放电时间、循环容量会随着水分含量的增加而衰减，而电池的内阻则会随着水分含量的增加而增大。同时，待SEI膜生成以后，由于水的存在使锂离子分解生成气体，导致电池厚度随水分含量的增加而增大。另外，超量的水分含量也会使集流体与电池材料剥离等不良现象。鉴于此，在锂离子电池的制作过程中，电池极片及工作环境的除湿成了保障电池品质的主要因素之一。工作环境的除湿一般由氯化锂（或硅胶）转轮式除湿机完成，在这里不再赘述，在这里主要讲一下涉及到极片除湿的电池极片热轧问题。在电池极片轧制领域，国内一般为冷轧，也有用油加热过辊对极片进行预热的。日本韩国的辊压机在滚压前一般把极片

3、预加热至180°C后再轧制，其极片厚度可控制在±2um左右。其热轧的目的为：一、去除极片里的水分；二、减小极片在轧制后的表面材料的反弹率；三、消减极片的内应力，因为在分切或膜切工序进行时，极片往往由于内应力的释放而产生蛇形、翻转等不良现象；四、由于在极片热轧过程中，电池材料中的粘合剂处于熔融状态，这样可增强活性物质与集流体之间的粘合力，否则辊压时膜层容易脱落、掉粉。五、降低电池极片的变形抗力，致使极片上活性物质的孔架结构不被破坏，有利于提高活性物质吸液量指数的提高。以下是国内锂离子电池极片热轧技术的现状及邢台朝阳机械制造公司电池极片即时加热技术的介绍：当前现

4、有的电池极片轧机极片加热装置一般为加热箱加热、外设加热辊加热及直接对工作轧辊加热等加热方式。加热箱和外设加热辊对电池极片进行加热，由于实施加热的位置距极片的轧制区还有比较长的一段距离，以至被加热的极片还未到极片轧制区其温度就递减了许多，而且工作轧辊本身是冷辊，这样一来，极片在轧制时，其温度已降至几乎和被加热前一样的温度，极片热轧的效果就很差。而直接对工作轧辊进行加热，一方面由于轧辊的形体结构及在整体上受热与散热的不均衡，实施加热时轧辊易发生辊型上的变化，从而影响极片的轧制质量，而且在轧制过程中，电池极片跟轧辊辊面的接触时间很短，极片很难在短时间内被加热到预设

5、的温度。因此，以上各类加热方法，一是极片的热轧效果均不明显或没效果，二是不能对极片轧制区的环境温度进行设定与控制，可操作性差。邢台朝阳机械制造有限公司开发的电池极片轧机极片即时加热装置（专利产品，专利号：6.4）是以空气作为热交换介质，由空气滤清器、高压风机、电热式空气加热器、电池极片热轧预热加热箱、轧制区温度控制部分组成。空气经空气滤清器、高压风机，被电热式空气加热器加热后，进入电池极片预热加热箱，极片在轧制前被极片预热加热箱预热和加热，而电池极片的预热加热箱的出口则设在上、下轧辊之间极片入口处靠近极片轧制中心线的一端。这样一来，电池极片在预热加热箱中被预

6、热及加热，待极片移出预热加热箱后，又被预热加热箱靠近轧制中心线的吹风口吹出的热风二次加热，与此同时，电池极片预热加热箱吹出的热风也加热了轧制区参与轧制的部分辊面，使辊面的瞬间温度和被轧制极片的温度基本一致，保证了电池极片的热轧效果。另一方面，热风系统的温度控制采用双闭环串级PID控制的智能温度控制系统，在一般情况下通过由外环构成的单闭环即可满足大多数工艺要求，双闭环串级PID控制可实现某些特殊工艺精确控温的要求。该加热设备由加热部分及电控部分组成，温度调整范围为0°C——200°C；温度调整精度为±1°C；温度调整响应速度为1-1.5min；可加热极片宽度为

7、50-650mm；加热功率为4.5KW；电压为380V(50Hz)，若增加加热功率，其加热温度可升至300°C。论述之中若有不当之处，恳请大家批评斧正。2012年6月2日