Het principe en de functie van een kalandermachine met batterij-elektroden

Lithium-ionbatterijen worden veel gebruikt verschillende gebieden, zoals elektrische voertuigen, consumentenelektronica, energieopslag en ruimtevaart. De prestaties en kwaliteit van lithium-ionbatterijen zijn afhankelijk van de elektrodematerialen en hun verwerkingsmethoden. Eén van de belangrijkste processen bij de productie van elektroden is kalanderen, wat de compressie is van de elektrodeslurry die door een paar rollen op de stroomcollectorfolie wordt aangebracht. Kalanderen kan de dichtheid, geleidbaarheid, hechting en mechanische eigenschappen verbeteren sterkte van de elektrode, en verminder de dikte en porositeit. Kalanderen heeft echter ook enkele nadelen, zoals barsten, delaminatie, accumulatie van stress en capaciteitsverlies. Daarom is het belangrijk om te optimaliseren de kalanderparameters en selecteer de juiste apparatuur voor verschillende elektrodetypen en specificaties.

Een kalandermachine met batterij-elektroden(walspersmachine)is een apparaat dat bestaat uit twee of meer rollen die in tegengestelde richtingen draaien en van toepassing zijn druk uitoefenen op het materiaal dat er doorheen gaat. Er zijn verschillende soorten kalandermachines, zoals tweerollen, drierollen, vierrollen en meerdere rollen kalenders. Onder hen wordt de kalender met twee rollen het meest gebruikt kalanderen van lithium-ionbatterijelektroden. Een kalender met twee rollen heeft er twee cilindrische rollen met instelbare opening en druk. De elektrodefolie wordt toegevoerd in de opening en samengedrukt door de rollen. De dikte en dichtheid van de De elektrode kan worden geregeld door de opening en de druk aan te passen.

Het toepassingsgebied van de tweerollen kalandermachine voor lithium-ionbatterijelektroden is van verschillende afhankelijk factoren, zoals het elektrodemateriaal, de coatingmethode, de coatingdikte, rolmateriaal, roldiameter, rolsnelheid en roltemperatuur. Over het algemeen is de tweerollenkalandermachine geschikt voor elektroden met een gemiddelde laagdikte (10-50 micron), hoge dichtheid (1,5-2 g/cm3) en lage porositeit (30-40%). Het rolmateriaal moet hard en glad zijn, zoals staal of verchroomd staal. De diameter van de rol moet groot genoeg zijn vermijd overmatige buigspanning op de elektrodefolie. De walssnelheid moet moet worden afgestemd op de invoersnelheid om uitglijden of scheuren te voorkomen. De rol temperatuur moet op kamertemperatuur of iets hoger worden gehouden om dit te voorkomen thermische uitzetting of samentrekking van de elektrode.

Het werkingsprincipe van de tweerollen kalandermachine voor lithium-ionbatterijelektroden is gebaseerd op de elastisch-plastische vervormingstheorie. Wanneer de elektrodefolie de opening binnendringt tussen de rollen ondergaat het eerst elastische vervorming, wat betekent Dat het kan na het lossen zijn oorspronkelijke vorm terugkrijgen. Naarmate de druk toeneemt, de elektrodefolie bereikt zijn vloeigrens en ondergaat plastische vervorming, wat betekent dat het na het lossen enige blijvende vervorming behoudt. De Plastische vervorming kan de dikte verminderen en de dichtheid van het materiaal vergroten elektrode. Als de druk echter te hoog is, kan dit onomkeerbaar zijn schade aan de elektrodestructuur en eigenschappen, zoals barsten, delaminatie of capaciteitsverlies.

De uitrustingsfunctie van de batterijelektrode kalandermachine voor lithium-ionbatterijelektroden is het verbeteren van de prestaties en kwaliteit van de elektroden door hun fysieke werking te optimaliseren parameters. Door een kalandermachine met twee rollen te gebruiken, kan men het volgende bereiken:

- Hogere dichtheid: Kalandering kan toenemen de pakkingsdichtheid van de actieve materiaaldeeltjes en verminder de lege ruimte tussen hen. Dit kan de geleidbaarheid, capaciteit en levensduur van de kabel verbeteren de elektrode.

- Lagere dikte:Kalanderen kan de hoeveelheid dikte van de elektrode en verhoog de specifieke capaciteit ervan (capaciteit per eenheidsoppervlakte). Dit kan het gewicht en het volume van de batterij verminderen en verbeteren zijn energiedichtheid.

- Betere hechting: Kalanderen kan verbeteren de hechting tussen de actieve materiaallaag en de stroomcollectorfolie, evenals tussen verschillende lagen van de elektrode (zoals bindmiddel, geleidend additief en separator). Dit kan de mechanische sterkte verbeteren en stabiliteit van de elektrode.

- Uniforme porositeit: Kalandering kan creëren een uniforme poriënverdeling in de elektrode, wat de verwerking kan vergemakkelijken elektrolytinfiltratie en ionentransport. Dit kan het tarief verbeteren prestaties en veiligheid van de batterij.