锂电池极片圆盘分切工艺基础

锂电池极片圆盘分切工艺基础极片制作是制造锂离子动力电池的基础工艺，对设备的精度、智能化水平、生产性能的可靠性等要求非常高［1］。极片分切机是按电池规格，对经过辊压的电池极片进行分条的装备，主要技术要求是分条后的极片不能出现褶皱、脱粉，要求分条尺寸精度高等，同时极片边缘的毛刺小，否则在毛刺上会产生枝晶刺破隔膜，造成电池内部的短路［2］。圆盘分切刀主要有上、下圆盘刀，装在分切机的刀轴上，利用滚剪原理来分切厚度为0・01~0・1mm 成卷的铝箔、铜箔、正负极极片等。这里对锂电池极片圆盘分切工艺基础知识整理，分享并与大家共同学习。1、极片圆盘分切原理参照金属板材圆盘分切过程，先介绍极片圆盘分切的基本原理。如图 1 所示，这是一对普通圆盘切刀对板材进行分切加工时的示意图。首先，当板材与上下刀片的 AB 点接触时，板料就会受到上下刀面的压力而产生弹性变形，并且由于力矩的存在，使板材产生弯曲，在间隙附近的材料内部产生以剪应力为主的应力。随着刀刃点 A、B 旋转到 C、D 位置时，内应力状态满足塑性条件时，产生塑性变形。随着剪切作用过程的继续进行，板材受到的剪切力越来越大，进入到剪切屈服状态，剪切变形区开始产生宏观的滑移变形，上下圆刀剪切刃开始切入材料，这时刃口附件的材料产生塑性变形（图 1 进料方向观测），剪切塑性滑移形成，断面光亮。随着刀盘的继续转动材料的塑性变形程度加剧，材料会出现加工硬化，其应力状态也会发生改变，因此导致材料的内部出现微观裂纹，随着变形的继续进行，这些微裂纹汇成主裂纹,转变为裂纹扩展而分离，断面形成撕裂区。（aj 轴向方向（h）进料方冏图 1 圆盘分切加工过程示意图与金属板材分切加工比较，锂电池极片圆盘剪的裁切方式具有完全不同的特点：（1）极片分切时，上下圆盘刀具有后角，类似与剪刀刀刃，刃口宽度特别小。上下圆盘刀不存在水平间隙（图 1 中所示参数 c 相当于负值），而是上下刀相互接触并存在侧向压力。（2）板料分切时上下基本上都有橡胶托辊，平衡上下刀在剪切时产生的剪力和剪切力矩，避免板料的大幅变形。而极片分切没有上下托辊。（3）极片涂层是由颗粒组成的复合材料，几乎没有塑性变形能力，当上下圆盘刀产生的内应力大于涂层颗粒之间的结合力，涂层产生裂缝并拓展分离。2、极片分切质量影响因素影响毛刺的大小、断面形貌特征及极片尺寸精度等质量的因素有很多，根据现有的理论，可以总结为：极片的物理力学性能、...