Le principe et la fonction de la machine de calandrage d'électrodes de batterie

Les batteries au lithium-ion sont largement utilisées dans divers domaines, tels que les véhicules électriques, l'électronique grand public, le stockage d'énergie et l'aérospatiale. Les performances et la qualité des batteries lithium-ion dépendent de les matériaux des électrodes et leurs méthodes de traitement. L'un des processus clés dans la fabrication des électrodes est le calandrage, qui est la compression du suspension d'électrode appliquée sur la feuille collectrice de courant par une paire de rouleaux. Le calandrage peut améliorer la densité, la conductivité, l'adhérence et la mécanique la résistance de l'électrode, ainsi que de réduire l'épaisseur et la porosité. Cependant, le calandrage présente également certains inconvénients, tels que la fissuration, le délaminage, accumulation de stress et perte de capacité. Il est donc important d’optimiser les paramètres de calandrage et sélectionner l’équipement approprié pour différents types et spécifications d'électrodes.

Une calandreuse à électrodes à batterie(presse à rouler)est un appareil qui se compose de deux rouleaux ou plus qui tournent dans des directions opposées et appliquent pression exercée sur le matériau qui les traverse. Il existe différents types de machines de calandrage, telles que les machines à deux rouleaux, à trois rouleaux, à quatre rouleaux et à plusieurs rouleaux calendriers. Parmi elles, la calandre à deux rouleaux est la plus couramment utilisée pour calandrage d'électrodes de batterie lithium-ion. Une calandre à deux rouleaux comporte deux rouleaux cylindriques avec écart et pression réglables. La feuille d'électrode est alimentée dans l'espace et comprimé par les rouleaux. L'épaisseur et la densité du L'électrode peut être contrôlée en ajustant l'écart et la pression.

Le champ d'application du double rouleau La machine de calandrage pour électrodes de batterie lithium-ion dépend de plusieurs facteurs, tels que le matériau de l'électrode, la méthode de revêtement, l'épaisseur du revêtement, matériau du rouleau, diamètre du rouleau, vitesse du rouleau et température du rouleau. D'une manière générale, la calandre à deux rouleaux convient aux électrodes avec une épaisseur de revêtement modérée (10-50 microns), une densité élevée (1,5-2 g/cm3) et faible porosité (30-40%). Le matériau du rouleau doit être dur et lisse, tel que en acier ou en acier chromé. Le diamètre du rouleau doit être suffisamment grand pour éviter une contrainte de flexion excessive sur la feuille d'électrode. La vitesse du rouleau doit être adapté à la vitesse d'alimentation pour éviter le glissement ou la déchirure. Le rouleau la température doit être maintenue à température ambiante ou légèrement plus élevée pour éviter dilatation ou contraction thermique de l'électrode.

Le principe de fonctionnement du double rouleau La machine de calandrage pour électrodes de batterie lithium-ion est basée sur le théorie de la déformation élasto-plastique. Lorsque la feuille d'électrode pénètre dans l'espace entre les rouleaux, il subit d'abord une déformation élastique, ce qui signifie que il peut retrouver sa forme originale après déchargement. À mesure que la pression augmente, la feuille d'électrode atteint sa limite d'élasticité et subit une déformation plastique, ce qui signifie qu'il conserve une certaine déformation permanente après déchargement. Le la déformation plastique peut réduire l'épaisseur et augmenter la densité du électrode. Cependant, si la pression est trop élevée, cela peut provoquer des conséquences irréversibles. dommages à la structure et aux propriétés de l'électrode, tels que fissures, délaminage ou perte de capacité.

La fonction d'équipement de la calandreuse d'électrodes de batterie pour les électrodes de batterie lithium-ion est d'améliorer la performances et qualité des électrodes en optimisant leur physique paramètres. En utilisant une calandre à deux rouleaux, on peut réaliser :

- Densité plus élevée : Le calandrage peut augmenter la densité de tassement des particules de matière active et réduire l'espace vide entre eux. Cela peut améliorer la conductivité, la capacité et la durée de vie de l'électrode.

- Épaisseur inférieure :Le calandrage peut réduire le épaisseur de l'électrode et augmenter sa capacité spécifique (capacité par superficie de l'unité). Cela peut réduire le poids et le volume de la batterie et améliorer sa densité énergétique.

- Meilleure adhérence : Le calandrage peut améliorer l'adhésion entre la couche de matière active et la feuille collectrice de courant, ainsi qu'entre les différentes couches de l'électrode (telles que le liant, additif conducteur et séparateur). Cela peut améliorer la résistance mécanique et la stabilité de l'électrode.

- Porosité uniforme : Le calandrage peut créer une répartition uniforme des pores dans l'électrode, ce qui peut faciliter la infiltration d'électrolytes et transport d'ions. Cela peut améliorer le taux performances et sécurité de la batterie.