قطب بطارية الليثيوم أيون: التحكم في العملية والاحتياطات اللازمة لعملية اللف

1. مقدمة لآلة الضغط الدوارة

آلة ضغط الأسطوانة البطارية هو جهاز لدرفلة قطب البطارية، وهو أحد المعدات الرئيسية لتصنيع بطاريات الليثيوم. والغرض الرئيسي منه هو زيادة قدرة تفريغ البطارية، وتقليل المقاومة الداخلية، وتقليل فقدان الاستقطاب، وإطالة عمر دورة البطارية، وتحسين معدل استخدام بطاريات الليثيوم أيون عن طريق ضغط المواد النشطة على قطب البطارية. في عملية الإنتاج، يتم ضغط قطب بطارية الليثيوم بشكل عام بواسطة آلة الضغط المتداول للبطارية، بحيث يمكن للقطب الكهربائي التكيف بشكل أفضل مع عملية الشحن والتفريغ للبطارية، وبالتالي تحسين كثافة الطاقة واستقرار البطارية. تلعب آلة الضغط الدوارة دورًا رئيسيًا في تصنيع بطاريات الليثيوم، وتؤثر معلماتها الفنية بشكل مباشر على جودة وأداء البطارية.

2. الغرض من المتداول

ضرورة المتداول: بعد طلاء القطب الكهربائي وتجفيفه، تكون قوة التقشير بين المادة الفعالة ورقائق المجمع الحالية منخفضة جدًا. في هذا الوقت، من الضروري لفها لتعزيز قوة الترابط بين المادة النشطة والرقائق لمنع التقشير أثناء غمر المنحل بالكهرباء واستخدام البطارية.

أغراض المتداول هي كما يلي:

تأكد من أن سطح القطب أملس ومسطح لمنع النتوءات الموجودة على سطح الطلاء من ثقب الحجاب الحاجز والتسبب في حدوث ماس كهربائي.

قم بضغط مادة طلاء القطب لتقليل حجم القطب لزيادة كثافة طاقة البطارية.

اجعل المادة الفعالة وجزيئات العامل الموصل تتلامس بشكل أوثق لتحسين التوصيل الإلكتروني.

تعزيز قوة الترابط بين مادة الطلاء والمجمع الحالي، وتقليل حدوث فقدان المسحوق أثناء دورة قطب البطارية، وتحسين عمر الدورة وأداء السلامة للبطارية.

3. عملية دحرجة قطعة القطب والتحكم فيها

عملية المتداول

تتمثل عملية لف قطب البطارية في سحب قطب البطارية إلى الأسطوانة الدوارة عن طريق الاحتكاك بين الأسطوانة وقطب البطارية، ويتم ضغط قطب البطارية وتشويهه. يختلف دحرجة قطب البطارية عن دحرجة الكتلة الفولاذية. عملية درفلة الفولاذ هي عملية تمتد فيها جزيئات الحديد طولياً، وتتوسع أفقياً، ولا تتغير كثافته أثناء عملية الدرفلة؛ في حين أن دحرجة قطب البطارية هي عملية يتم فيها ضغط مادة البطارية الموجودة على الألواح الإيجابية والسلبية. عندما يتم لف قطب البطارية، يجب ألا تكون قوة التدحرج كبيرة جدًا أو صغيرة جدًا، ويجب أن تكون متوافقة مع خصائص مادة قطب البطارية.

المنطقة الأولى هي المرحلة الأولى: في هذه المرحلة، عندما تبدأ قوة التدحرج في الزيادة تدريجيًا، تزداد كثافة القطب بسرعة. وذلك لأنه في هذه المرحلة، يتم إزاحة جزيئات مادة الإلكترود ويتم ملء بنية المسام. تسمى المرحلة الأولى عمومًا بالمرحلة المنزلقة. هذه المرحلة هي المرحلة ذات أسرع معدل زيادة في كثافة القطب بين المراحل الثلاث.

المنطقة الثانية هي المرحلة الثانية: نظرًا لأن هيكل المسام لمادة القطب مملوء في المرحلة الأولى، فقد وصلت كثافة مادة طلاء القطب إلى قيمة ثابتة، وتظهر مقاومة معينة لتشوه الضغط عند دحرجة القطب في المرحلة الثانية. بالمقارنة مع المرحلة الأولى، على الرغم من أن قوة التدحرج تستمر في الزيادة في هذه المرحلة، إلا أن معدل الزيادة في كثافة القطب قد انخفض. من وجهة نظر مجهرية، وذلك لأن إزاحة جزيئات مادة طلاء القطب في هذه المرحلة صغيرة جدًا بالفعل، لكن حركة الإزاحة الكبيرة لجزيئات مادة الطلاء لم تبدأ بعد.

وتنقسم المنطقة الثالثة إلى المرحلة الثالثة: عندما تتجاوز قوة التدحرج حجمًا معينًا، تبدأ كثافة قطب البطارية في الزيادة مع زيادة قوة التدحرج، ثم ينخفض معدل الزيادة تدريجيًا. وذلك لأنه عندما تتجاوز قوة التدحرج قيمة معينة، يبدأ إزاحة جزيئات مادة طلاء القطب تدريجيًا، وتبدأ كثافة القطب في الزيادة مرة أخرى. عندما تزيد قوة التدحرج إلى قيمة معينة، يكون تشوه مادة طلاء القطب الكهربائي أكثر خطورة، مما يؤدي إلى تصلب العمل. إذا استمرت قوة التدحرج في الزيادة في هذا الوقت، فمن الصعب أن تتشوه مادة طلاء القطب بشكل أكبر. لذلك، في النهاية، مع استمرار زيادة قوة التدحرج، لا تزيد كثافة القطب كثيرًا، وتنخفض الزيادة أيضًا.

4. المشاكل والحلول في عملية الدرفلة

سمك غير متساوي للقطب: هناك العديد من العوامل التي تسبب سمكًا غير متساوٍ لدرفلة القطب الكهربائي، مثل السمك غير المتساوي لطلاء القطب الكهربائي، وخطأ المحورية للأسطوانة، والخطأ الأسطواني للأسطوانة، وقضيب الاتصال غير المتوازي للأسطوانة، وتشوه الانحراف المحوري للأسطوانة، ضعف صلابة واستقرار معدات الدرفلة، وما إلى ذلك. السماكة الجانبية غير متساوية. أثناء عملية لف القطب الكهربائي، غالبًا ما يكون سمك صفائح القطب الأيمن والأيسر غير متناسق. عندما يكون سمك القطب غير متناسق على الجانبين الأيسر والأيمن، يجب التخلص من تأثير عملية طلاء القطب أولاً. عندما يكون سمك القطب الذي لم يتم دحرجته متسقًا على الجانبين الأيسر والأيمن، يجب ضبط ضغط التدحرج على الجانبين الأيسر والأيمن لضمان ثبات كثافة ضغط القطب بعد التدحرج. يجب اختبار القطب في الوقت المحدد أثناء عملية الدرفلة لمنع تغير الضغط أثناء عملية الدرفلة. السمك الطولي غير متساوي. في بعض الأحيان يلبي القطب الكهربائي المتطلبات بعد اللف، لكن سمكه يزداد أثناء التقطيع. هذه هي ظاهرة الارتداد للقطب. يرتد القطب بسبب وجود كمية أكبر من الماء داخل القطب وتكون السرعة سريعة جدًا أثناء التدحرج. يمكن حل مشكلة ارتداد القطب الكهربائي باستخدام عملية الأسطوانة الساخنة والتحكم في سرعة التدحرج.

القطب لديه منحنى المنجل: يحدث هذا الموقف بشكل أساسي بسبب عدم توازي الأسطوانتين اللتين تتلامسان مع قضبان التوصيل أو اختلاف سمك طلاء القطب الكهربائي على كلا الجانبين. نظرًا لأن سمك الحافة أكبر بعدة ميكرونات أو أكثر من عشرة ميكرونات من الجزء الأوسط، فعندما يتم تطبيق ضغط الأسطوانة على القطب، فإن المنطقة ذات سمك الحافة الكبيرة تتحمل قوة تدحرج أكبر، مما يؤدي إلى كثافة جانبية غير متناسقة لضغط تدحرج القطب الكهربائي ، مما يؤدي إلى تشويه خطير للقطب الكهربائي بعد التدحرج، وسيكون له أيضًا تأثير سلبي على عملية الحز اللاحقة. للتحكم في الالتواء، المفتاح هو التحكم في جودة طلاء القطب. من خلال التحكم في المعلمات مثل التوتر السطحي للملاط، وضغط المضخة، وسرعة الحزام، وضغط التدحرج، يمكن تقليل تشوه القطب بشكل فعال. وبطبيعة الحال، هذا بشرط تلبية متطلبات التصميم.

يحتوي القطب على حواف متموجة: يحدث هذا الموقف بشكل رئيسي بسبب معدل الاستطالة الكبير أثناء عملية تدحرج القطب. الحافز هو القطر الصغير لجسم الأسطوانة، والتوتر الصغير قبل تدحرج القطب، والضغط الكبير لسمك القطب، والانتفاخات على جانبي طلاء القطب، وما إلى ذلك. عندما يتم لف القطب، تضغط المواد الفعالة على كل منهما أخرى وتمارس ضغطًا معينًا على رقائق النحاس ورقائق الألومنيوم، مما يؤدي إلى تمدد معين. أثناء التدحرج، لا يتمدد الجزء الذي لا يحتوي على طلاء المادة النشطة، بينما يتمدد القطب الذي يحتوي على مادة نشطة تحت ضغط الأسطوانة. شكل التمدد غير المستوي تجاعيد متموجة على حافة شريط الرقائق في المظهر، وكانت علامات الموجة المتوازية متعامدة مع اتجاه حركة شريط الرقائق.

ظهرت خطوط داكنة على سطح القطب: يحدث هذا الموقف بشكل أساسي بسبب علامات الاهتزاز على سطح الأسطوانة، والخطأ الأسطواني الكبير لجسم الأسطوانة، والتوتر الأمامي الصغير وغير المستوي.

الشباك من القطب: يحدث هذا الموقف بسبب الاستطالة المفرطة للقطب الكهربائي. الحل بشكل أساسي هو زيادة قطر جسم الأسطوانة، وتقليل ضغط القطب، وضبط التوتر الأمامي والخلفي للقطب، وما إلى ذلك.

لقد كسر القطب الحزام: يحدث هذا الوضع بشكل رئيسي بسبب التوتر غير المتساوي وغير المستقر، ونقص آلية الاستجابة السريعة للتوتر، والانتفاخ الخطير لحافة طلاء القطب. على سبيل المثال، أثناء عملية الطلاء، إذا كانت هناك جزيئات صغيرة وغيرها من الأنسجة غير المستوية على سطح القطب الكهربائي، فسيتم ضغط الجزيئات الصغيرة باتجاه شريط الرقائق تحت ضغط الأسطوانات المزدوجة أثناء التدحرج. يمكن سحق الجزيئات الأكثر ليونة إلى مسحوق ثم تسقط، في حين أن الجزيئات الصلبة سوف تضغط على شريط الرقائق، مما يسبب ثقوبًا في شريط الرقائق أو حتى كسر شريط الرقائق. أثناء عملية الطلاء، إذا كانت كثافة سطح القطب مختلفة، فسيتم لف قطعة واحدة بشكل زائد وسيتم لف القطعة الأخرى بالأسفل أثناء عملية الدرفلة. أثناء عملية تشغيل شريط القطب الكهربائي، تحت نفس التحكم في الشد، سوف تسقط بعض المواد النشطة أو حتى تكسر الرقاقة في الأماكن التي يكون فيها ضغط الأسطوانة غير كافٍ. إن التحكم في شد اللف ومنع الجزيئات الكبيرة من السقوط على سطح القطب يمكن أن يقلل بشكل فعال من كسر القطب.

يختلف التوتر على جانبي القطب: يحدث هذا الموقف بشكل أساسي بسبب عدم التوازي بين محور الأسطوانة ومحور كل بكرة، والذي يمكن حله عن طريق ضبط التوازي لكل محور بكرة.

هناك تأليب على سطح الأسطوانة: هذا الوضع هو تأليب التعب على سطح الأسطوانة، والذي يحدث بشكل رئيسي بسبب مادة الأسطوانة غير المستوية والبنية المعدنية المعالجة بالحرارة، وقوة التعب الضعيفة لسطح الأسطوانة، ويرتبط أيضًا بخشونة سطح الأسطوانة.

انتعاش سمك المتداول ورقة القطب: يحدث هذا الموقف بشكل أساسي بسبب التشوه المرن الكبير المتبقي لصفيحة القطب بعد التدحرج والرطوبة البيئية العالية. يمكنك تجربة الدرفلة الساخنة، والدرفلة البطيئة، والدرفلة عالية السرعة، وتقليل الرطوبة النسبية البيئية وغيرها من التدابير.

تفاوت لوحة ورقة القطب: يحدث هذا الموقف بشكل أساسي بسبب التشوه المتدحرج غير المتساوي لصفيحة القطب، أو التوتر الأمامي والخلفي الصغير وغير المتساوي أو خطأ في سمك طلاء لوح القطب.

باختصار، تلعب آلة الضغط الأسطوانية لبطارية الليثيوم دورًا حيويًا في تصنيع بطاريات الليثيوم. فهو لا يحسن أداء وجودة البطارية فحسب، بل يقلل أيضًا من تكاليف الإنتاج، ويوفر الدعم والضمان لتطوير تكنولوجيا بطاريات الليثيوم.

آسي الطاقة الجديدة هو المورد المهنية المتخصصة في معدات مختبر الخلية الأسطوانية بطارية الليثيوم ومعدات مختبر خلية الحقيبة، مثل فرن الأنبوب، خلاط فراغ، آلة طلاء الفيلم, آلة الصحافة المتداول، آلة قطع القوالب، آلة التراص، آلة تشكيل خلايا الحقيبة، صندوق القفازات، آلة اختبار البطارية، وما إلى ذلك ونحن نقدم حلاً شاملاً لـ خط إنتاج بطارية ليثيوم أيون. إذا كان أي مهتم، فلا تتردد في الاتصال بنا.