鋰電池極片的輥壓工藝是影響電池性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。在極片輥壓過程中，由于多種因素的影響，常常會出現(xiàn)各種缺陷，如波紋、瓢曲、側(cè)彎等，這些缺陷不僅影響電池的性能和壽命，還可能導(dǎo)致安全隱患。本篇文章，美能光子灣將帶您深入分析極片輥壓過程中常見的缺陷及其產(chǎn)生原因，并制定有效的防范措施，對于提高鋰電池的質(zhì)量和可靠性具有重要意義。

Part.01

什么是輥壓？

輥壓決定了電池電極的密度、性能和表面質(zhì)量。兩個大輥從兩側(cè)擠壓電極，使其變薄并提高其密度。這樣，電極表面與活性材料的結(jié)合更好，使鋰離子更容易穿過連接良好的表面和材料。因此，電極的輸出和性能也得到改善。

Part.02

極片輥壓工序

極片輥壓一般安排在涂布干燥工序之后，裁片工序之前，是正負極金屬集流體（正極是鋁箔，負極是銅箔）上的涂布粉體電極材料經(jīng)過壓機壓實的過程。極片進入輥壓機后，在對輥壓力的作用下，極片中的活性顆粒發(fā)生流動、重排以及嵌入，顆粒之間的空隙減少，排列緊密化。

輥壓主要目的是減小極片厚度，提高粉體層單位體積的活性物質(zhì)擔載量，即提高充填密度:從而達到提高電池容量的目的。

輥壓良好的極片具有較大的充填密度，厚度均勻，同時極片柔軟、不引入雜質(zhì)，極片金屬不產(chǎn)生塑形變形，或者塑形變形量很小。

Part.03

極片輥壓后缺陷及控制

實際薄板輥壓過程中會出現(xiàn)很多缺陷，如瓢曲、起拱、波浪、側(cè)彎、褶皺、裂邊、翻邊等不良板形，顆粒突起、凹陷、空洞、氣泡、花紋、粉體脫落、色差等表面缺陷。

輥壓過程中產(chǎn)生的缺陷；a) 皺紋；b) 波紋；c) 瓢曲；d) 涂層厚度不均勻；e) 顆粒裂紋；f) 電極箔撕裂

下面我們展開講一下常見的缺陷及防范措施。

缺陷種類1：波紋

缺陷特征：沿輥壓行進方向呈波浪狀的連續(xù)突起和凹陷

產(chǎn)生原因：兩側(cè)輥縫不等且周期性變化；來料沿輥壓方向存在周期性的厚度變化，板形不良，同板強度差超標或卷取張力周期性變化

防止措施：采用高精度設(shè)備保證輥縫均勻；提高來料板型質(zhì)量，提高厚度和強度一致性；控制卷取力均勻性

缺陷種類2：瓢曲

缺陷特征：因橫向和縱向都出現(xiàn)彎曲而形成的板體翹曲

產(chǎn)生原因：過大的輥壓力、較大張力或軋輥凸度過大，會使凸形軋輥中間區(qū)域變形量大，形成翹曲

防止措施：配置合適凸度的軋輥，設(shè)置合適的輥壓力和張力

缺陷種類3：側(cè)彎

缺陷特征：縱向向某一側(cè)彎曲的非平直狀態(tài)

產(chǎn)生原因：兩端輥縫不等，送料不正；來料兩側(cè)厚度不一致；波浪帶材剪切后展開出現(xiàn)的側(cè)彎

防止措施：采用高精度設(shè)備保證輥縫均勻和送料對正；保證極片來料厚度均勻，剪切時將存在缺陷處剪掉

缺陷種類4：翻邊

缺陷特征：帶材邊部翹起現(xiàn)象

產(chǎn)生原因：來料橫向厚度差大、變形抗力不一、送料不正等引起局部變形過大，變形量小部分的拉應(yīng)力作用引起翻邊

防止措施：控制來料厚度和變形抗力均勻，保證送料對正，保證變形均勻

缺陷種類5：裂邊

缺陷特征：邊部破裂，嚴重時呈鋸齒狀

產(chǎn)生原因：極片塑性差；輥形控制不當，使板帶材邊部出現(xiàn)拉應(yīng)力；卷取張力調(diào)整不當；端面碰傷；輥壓壓下量過大

防止措施：控制卷取張力小于屈服極限，防止變形；選擇合適輥形，防止極片邊緣受力過大

缺陷種類6：褶皺

缺陷特征：極片表面呈現(xiàn)的細小的、縱向或斜向局部凸起的、一條或多條圓滑的槽溝，稱皺紋

產(chǎn)生原因：輥壓偏斜、輥壓變形不均、輥壓力過低、極片厚度不均導(dǎo)致應(yīng)力分布不均產(chǎn)生褶皺；來料板型不好或有橫波，同時卷取時張力不夠；卷取軸不平、套簡不圓等導(dǎo)致卷曲張力不均勻

防止措施：保證極片輥壓行進方向與軋輥軸線垂直；輥壓時適當減小壓下量，增大卷取時張力，使變形趨于均勻；控制極片來料的厚度、板形，符合輥壓要求；隨時檢查套筒的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)套筒不圓，立即報廢

缺陷種類7：起拱

缺陷特征：局部凸起

產(chǎn)生原因：局部厚度過大，輥壓后變形量大于周圍，由于壓應(yīng)力引起凸起

防止措施：提高集流體厚度和涂布厚度一致性

缺陷種類8：顆粒突起

缺陷特征：極片表面的局部大顆粒

產(chǎn)生原因：輥壓時掉粉并黏附在極片上

防止措施：防止掉粉或高效發(fā)揮除粉系統(tǒng)作用

缺陷種類9：凹陷

缺陷特征：極片表面的局部凹陷

產(chǎn)生原因：漏涂或涂布時存在氣泡缺陷；輥壓前掉粉

防止措施：防止漏涂和氣泡，防止輥壓前掉粉

缺陷種類10：花紋

缺陷特征：輥壓過程中產(chǎn)生的滑移線，呈有規(guī)律的松樹枝狀花紋，有明顯色差

產(chǎn)生原因：輥壓時下壓量過大，或輥壓速度過快，極片在軋輥間由于摩擦力大，流動速度慢，產(chǎn)生滑移；輥形不好，溫度不均；軋輥粗糙度不均；張力過小，特別是后張力小

防止措施：控制輥壓的壓下量和輥壓速度處于合適的范圍內(nèi)；保證軋輥溫度分布均勻，粗糙度均勻并符合要求；調(diào)整張力符合要求

缺陷種類11：粉體脫落

缺陷特征：輥壓后局部出現(xiàn)的粉體脫落

產(chǎn)生原因：粘輥；黏結(jié)性不好；局部厚度大導(dǎo)致輥壓力過大

防止措施：提高軋輥表面光潔度，防止粘輥；提高活性物質(zhì)黏結(jié)性；提高涂布質(zhì)量，保證輥壓力均勻

缺陷種類12：色差

缺陷特征：極片輥壓后表軋輥表面色彩不一致

產(chǎn)生原因：粉料攪拌不均導(dǎo)致涂布面密度不均；軋輥表面光潔度不均勻

防止措施：提高涂布面密度的一致性和軋輥表面粗糙度一致性

綜上所述，鋰電池極片輥壓過程中常見的缺陷及其防范措施是確保電池性能和質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。通過采用高精度的設(shè)備、優(yōu)化工藝參數(shù)、提高原材料質(zhì)量等措施，可以有效減少輥壓缺陷的發(fā)生，從而提高鋰電池的性能和可靠性。未來的研究應(yīng)進一步深入探索輥壓工藝的優(yōu)化和缺陷檢測技術(shù)的改進，美能光子灣將繼續(xù)致力于鋰電池相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新，推動鋰電池行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為實現(xiàn)綠色能源的廣泛應(yīng)用貢獻力量。

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