鋰電池極片切割方法及特點有哪些?
鋰離子電池極片(pian)經過(guo)漿(jiang)料涂敷,干(gan)燥和輥壓之(zhi)后(hou),形(xing)成集流體(ti)及兩面涂層的(de)三(san)層復合(he)結(jie)構。然后(hou)根(gen)據電(dian)池設計結(jie)構和規格,我們需要(yao)再(zai)對極片(pian)進(jin)行切割。一(yi)般(ban)地,對卷(juan)繞(rao)電(dian)池,極片(pian)根(gen)據設計寬度進(jin)行分條;疊片(pian)電(dian)池,極片(pian)相應切割成片(pian)。目前,鋰電(dian)池極片(pian)切割工藝(yi)主要(yao)采用以下三(san)種:(1)圓盤剪分切,(2)模具沖切,(3)激光切割。


鋰電(dian)(dian)池(chi)切割(ge)過程中,極(ji)(ji)(ji)(ji)片裁切邊緣的(de)質(zhi)量對電(dian)(dian)池(chi)性能和品質(zhi)具有重要(yao)的(de)影(ying)響,具體包括(kuo):(1)毛刺和雜質(zhi),會(hui)造(zao)成電(dian)(dian)池(chi)內短(duan)路(lu),引(yin)(yin)起(qi)自放(fang)(fang)電(dian)(dian)甚至(zhi)熱(re)失控;(2)尺寸精度差,無法保證(zheng)負(fu)極(ji)(ji)(ji)(ji)完全(quan)包裹正極(ji)(ji)(ji)(ji),或者隔(ge)膜完全(quan)隔(ge)離正負(fu)極(ji)(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)(ji)片,引(yin)(yin)起(qi)電(dian)(dian)池(chi)安全(quan)問題;(3)材(cai)料(liao)熱(re)損傷、涂層脫落等(deng),造(zao)成材(cai)料(liao)失去活性,無法發揮作用(yong);(4)切邊不平整度,引(yin)(yin)起(qi)極(ji)(ji)(ji)(ji)片充放(fang)(fang)電(dian)(dian)過程的(de)不均勻(yun)性。因此,鋰電(dian)(dian)池(chi)極(ji)(ji)(ji)(ji)片切割(ge)工藝需(xu)要(yao)避(bi)免這些問題出現,提高(gao)工藝品質(zhi)。
1、圓盤剪分切
圓(yuan)盤分切主要有上、下圓(yuan)盤刀(dao),裝在(zai)分切機的(de)刀(dao)軸上,利用(yong)滾(gun)剪原理來分切厚度為0.01~0.1 mm成卷的(de)正(zheng)負極極片。
2、模具沖切
鋰電池極(ji)片的(de)(de)(de)模(mo)(mo)切(qie)(qie)工(gong)藝又(you)分為(wei)兩種:(1)木板刀模(mo)(mo)沖(chong)切(qie)(qie),鋒利(li)(li)的(de)(de)(de)刀刃安裝在(zai)(zai)木板上,一定壓力作(zuo)用下將(jiang)刀刃切(qie)(qie)開(kai)極(ji)片。這(zhe)種工(gong)藝模(mo)(mo)具簡單,成本低,但是沖(chong)切(qie)(qie)品質(zhi)不(bu)易控制,目前逐步被淘汰。(2)五(wu)金(jin)模(mo)(mo)具沖(chong)切(qie)(qie),利(li)(li)用沖(chong)頭和(he)下刀模(mo)(mo)極(ji)小的(de)(de)(de)間隙(xi)對極(ji)片進(jin)行裁切(qie)(qie)。涂(tu)層顆粒(li)通過(guo)粘結劑連接在(zai)(zai)一起,在(zai)(zai)沖(chong)切(qie)(qie)工(gong)藝過(guo)程中,在(zai)(zai)應力作(zuo)用下涂(tu)層顆粒(li)之間剝離,金(jin)屬箔材發生(sheng)(sheng)塑形應變,達到斷(duan)裂(lie)強度之后產(chan)生(sheng)(sheng)裂(lie)紋,裂(lie)紋擴(kuo)展分離。金(jin)屬材料(liao)沖(chong)切(qie)(qie)件的(de)(de)(de)斷(duan)面(mian)分為(wei)4個部分:塌角(jiao)、剪切(qie)(qie)帶、斷(duan)裂(lie)帶和(he)毛刺(ci)。斷(duan)面(mian)的(de)(de)(de)剪切(qie)(qie)帶越寬,塌角(jiao)及(ji)毛刺(ci)高度越小,沖(chong)切(qie)(qie)件的(de)(de)(de)斷(duan)面(mian)質(zhi)量也就越高。
3、鋰電池極片的激(ji)光切割
圓盤分切(qie)和模切(qie)都存在(zai)刀具磨損問題,這容易(yi)引起工(gong)藝(yi)不穩定,導致(zhi)極(ji)(ji)片(pian)裁(cai)切(qie)品質差,引起電池性能下降。激(ji)光(guang)切(qie)割具有生(sheng)產效率高(gao),工(gong)藝(yi)穩定性好的(de)特點(dian),已經在(zai)工(gong)業上(shang)應(ying)用于鋰離子(zi)電池極(ji)(ji)片(pian)的(de)裁(cai)切(qie),其基本原理(li)是利用高(gao)功(gong)率密度激(ji)光(guang)束照射被切(qie)割的(de)電池極(ji)(ji)片(pian),使(shi)極(ji)(ji)片(pian)很快被加熱至很高(gao)的(de)溫度,迅(xun)速(su)熔化、汽化、燒蝕或達到燃(ran)點(dian)而形(xing)成(cheng)孔(kong)(kong)洞(dong),隨著光(guang)束在(zai)極(ji)(ji)片(pian)上(shang)的(de)移動(dong),孔(kong)(kong)洞(dong)連續形(xing)成(cheng)寬度很窄的(de)切(qie)縫,完成(cheng)對(dui)極(ji)(ji)片(pian)的(de)切(qie)割。
其中,激(ji)光能(neng)量(liang)和(he)切(qie)割(ge)移(yi)動速(su)(su)度(du)是兩個主要的工藝(yi)參數(shu),對(dui)切(qie)割(ge)質量(liang)影(ying)響巨大(da)。當(dang)(dang)激(ji)光功率太低或(huo)者移(yi)動速(su)(su)度(du)太快時(shi),極(ji)片不能(neng)完全切(qie)開,而當(dang)(dang)功率太高或(huo)移(yi)動速(su)(su)度(du)太低時(shi),激(ji)光對(dui)材料作(zuo)用區域變(bian)大(da),切(qie)縫(feng)尺寸更大(da)。
由(you)于(yu)鋰電池極片是雙面涂層 中間集流(liu)體金(jin)屬層的(de)結構,而且(qie)涂層與金(jin)屬箔材之(zhi)間性質差(cha)異大,對激(ji)光(guang)(guang)作用(yong)的(de)響應也不相同。激(ji)光(guang)(guang)作用(yong)在負極石墨(mo)層或(huo)正極活(huo)物(wu)質層時,由(you)于(yu)它們具有很(hen)高(gao)的(de)激(ji)光(guang)(guang)吸收(shou)率,導熱系數也很(hen)低,因此(ci),涂層需要(yao)相對較低的(de)熔化和(he)汽化激(ji)光(guang)(guang)能(neng)量,而金(jin)屬集流(liu)體對激(ji)光(guang)(guang)具有反射作用(yong),并且(qie)熱傳導快,因此(ci)金(jin)屬層的(de)熔化和(he)汽化激(ji)光(guang)(guang)能(neng)量升高(gao)。
鋰電池極片切(qie)(qie)割工藝參(can)(can)數不合適時,可能(neng)出(chu)現問題:(1)切(qie)(qie)邊涂層脫落,露出(chu)金屬箔(bo)材;(2)切(qie)(qie)邊周圍出(chu)現大(da)量切(qie)(qie)屑異物。這些都會導致電池出(chu)現性能(neng)下降、安(an)全性品質問題。因此,當采用激光切(qie)(qie)割時,需(xu)要根(gen)據活物質材料和金屬箔(bo)材的(de)(de)特(te)性,優化合適的(de)(de)工藝參(can)(can)數,才(cai)能(neng)既完全切(qie)(qie)割極片,又形成(cheng)良好(hao)的(de)(de)切(qie)(qie)邊質量,不產生金屬切(qie)(qie)屑雜(za)質殘留。





