鋰電池極片切割方法及特點介紹
來源：寶鄂實業(yè)
2020-10-31 15:13
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鋰電池切割過程中，極片裁切邊緣的質(zhì)量對電池性能和品質(zhì)具有重要的影響，具體包括：（1）毛刺和雜質(zhì)，會造成電池內(nèi)短路，引起自放電甚至熱失控；（2）尺寸精度差，無法保證負極完全包裹正極，或者隔膜完全隔離正負極極片，引起電池安全問題；（3）材料熱損傷、涂層脫落等，造成材料失去活性，無法發(fā)揮作用；（4）切邊不平整度，引起極片充放電過程的不均勻性。因此，鋰電池極片切割工藝需要避免這些問題出現(xiàn)，提高工藝品質(zhì)。
1、圓盤剪分切
圓盤分切主要有上、下圓盤刀，裝在分切機的刀軸上，利用滾剪原理來分切厚度為0.01~0.1 mm成卷的正負極極片。
2、模具沖切
鋰電池極片的模切工藝又分為兩種：（1）木板刀模沖切，鋒利的刀刃安裝在木板上，一定壓力作用下將刀刃切開極片。這種工藝模具簡單，成本低，但是沖切品質(zhì)不易控制，目前逐步被淘汰。（2）五金模具沖切，利用沖頭和下刀模極小的間隙對極片進行裁切。涂層顆粒通過粘結(jié)劑連接在一起，在沖切工藝過程中，在應力作用下涂層顆粒之間剝離，金屬箔材發(fā)生塑形應變，達到斷裂強度之后產(chǎn)生裂紋，裂紋擴展分離。金屬材料沖切件的斷面分為４個部分：塌角、剪切帶、斷裂帶和毛刺。斷面的剪切帶越寬，塌角及毛刺高度越小，沖切件的斷面質(zhì)量也就越高。
3、鋰電池極片的激光切割
圓盤分切和模切都存在刀具磨損問題，這容易引起工藝不穩(wěn)定，導致極片裁切品質(zhì)差，引起電池性能下降。激光切割具有生產(chǎn)效率高，工藝穩(wěn)定性好的特點，已經(jīng)在工業(yè)上應用于鋰離子電池極片的裁切，其基本原理是利用高功率密度激光束照射被切割的電池極片，使極片很快被加熱至很高的溫度，迅速熔化、汽化、燒蝕或達到燃點而形成孔洞，隨著光束在極片上的移動，孔洞連續(xù)形成寬度很窄的切縫，完成對極片的切割。
其中，激光能量和切割移動速度是兩個主要的工藝參數(shù)，對切割質(zhì)量影響巨大。當激光功率太低或者移動速度太快時，極片不能完全切開，而當功率太高或移動速度太低時，激光對材料作用區(qū)域變大，切縫尺寸更大。
由于鋰電池極片是雙面涂層 中間集流體金屬層的結(jié)構(gòu)，而且涂層與金屬箔材之間性質(zhì)差異大，對激光作用的響應也不相同。激光作用在負極石墨層或正極活物質(zhì)層時，由于它們具有很高的激光吸收率，導熱系數(shù)也很低，因此，涂層需要相對較低的熔化和汽化激光能量，而金屬集流體對激光具有反射作用，并且熱傳導快，因此金屬層的熔化和汽化激光能量升高。
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