Pin lithium-ion được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như xe điện, điện tử tiêu dùng, lưu trữ năng lượng và hàng không vũ trụ. Hiệu suất và chất lượng của pin lithium-ion phụ thuộc vào vật liệu điện cực và phương pháp xử lý của chúng. Một trong những quy trình quan trọng trong sản xuất điện cực là cán mỏng, đó là quá trình nén bùn điện cực phủ trên lá thu dòng bằng một cặp trục lăn. Cán láng có thể cải thiện mật độ, độ dẫn điện, độ bám dính và độ bền cơ học của điện cực, cũng như giảm độ dày và độ xốp. Tuy nhiên, cán láng cũng có một số nhược điểm, chẳng hạn như nứt, tách lớp, tích tụ ứng suất và giảm công suất. Do đó, điều quan trọng là phải tối ưu hóa các thông số cán và chọn thiết bị thích hợp cho các loại điện cực và thông số kỹ thuật khác nhau.
A máy uốn điện cực pin(máy ép cán)là một thiết bị bao gồm hai hoặc nhiều con lăn quay ngược chiều nhau và tạo áp lực lên vật liệu đi qua chúng. Có nhiều loại máy cán khác nhau, chẳng hạn như máy cán hai trục, ba trục, bốn trục và nhiều trục. Trong số đó, lịch hai cuộn là loại được sử dụng phổ biến nhất cho lịch điện cực pin lithium-ion. Máy lịch hai trục có hai con lăn hình trụ với khe hở và áp suất có thể điều chỉnh được. Lá điện cực được đưa vào khe hở và được nén bởi các con lăn. Độ dày và mật độ của điện cực có thể được kiểm soát bằng cách điều chỉnh khe hở và áp suất.
Phạm vi ứng dụng của máy cán hai trục cho điện cực pin lithium-ion phụ thuộc vào một số yếu tố, chẳng hạn như vật liệu điện cực, phương pháp phủ, độ dày lớp phủ, vật liệu trục lăn, đường kính trục lăn, tốc độ trục lăn và nhiệt độ trục lăn. Nói chung, máy cán hai trục phù hợp với các điện cực có độ dày lớp phủ vừa phải (10-50 micron), mật độ cao (1.5-2 g/cm3) và độ xốp thấp (30-40 phần trăm ). Vật liệu con lăn phải cứng và nhẵn, chẳng hạn như thép hoặc thép mạ crôm. Đường kính con lăn phải đủ lớn để tránh ứng suất uốn quá mức trên lá điện cực. Tốc độ con lăn phải phù hợp với tốc độ cho ăn để tránh trượt hoặc rách. Nhiệt độ con lăn nên được giữ ở nhiệt độ phòng hoặc cao hơn một chút để tránh sự giãn nở nhiệt hoặc co lại của điện cực.
Nguyên lý hoạt động của máy cán hai cuộn cho các điện cực của pin lithium-ion dựa trên lý thuyết biến dạng đàn hồi-dẻo. Khi lá điện cực đi vào khe hở giữa các con lăn, nó sẽ bị biến dạng đàn hồi trước, nghĩa là nó có thể phục hồi hình dạng ban đầu sau khi dỡ tải. Khi áp suất tăng lên, lá điện cực đạt đến điểm chảy dẻo và trải qua biến dạng dẻo, nghĩa là nó giữ lại một số biến dạng vĩnh viễn sau khi dỡ tải. Biến dạng dẻo có thể làm giảm độ dày và tăng mật độ của điện cực. Tuy nhiên, nếu áp suất quá cao, nó có thể gây ra hư hỏng không thể phục hồi đối với cấu trúc và đặc tính của điện cực, chẳng hạn như nứt, tách lớp hoặc giảm công suất.
Chức năng thiết bị củapin điện cựcmáy cánđối với các điện cực của pin lithium-ion là cải thiện hiệu suất và chất lượng của các điện cực bằng cách tối ưu hóa các thông số vật lý của chúng. Bằng cách sử dụng máy cán hai cuộn, người ta có thể đạt được:
- Mật độ cao hơn:Calendering có thể làm tăng mật độ đóng gói của các hạt vật liệu hoạt động và giảm khoảng trống giữa chúng. Điều này có thể cải thiện độ dẫn điện, công suất và vòng đời của điện cực.
- Độ dày dưới:Calendering có thể làm giảm độ dày của điện cực và tăng công suất cụ thể của nó (công suất trên một đơn vị diện tích). Điều này có thể làm giảm trọng lượng và thể tích của pin, đồng thời cải thiện mật độ năng lượng của nó.
- Bám dính tốt hơn:Cán màng có thể tăng cường độ bám dính giữa lớp vật liệu hoạt tính và lá thu dòng, cũng như giữa các lớp khác nhau của điện cực (chẳng hạn như chất kết dính, chất phụ gia dẫn điện và chất phân tách). Điều này có thể cải thiện độ bền cơ học và độ ổn định của điện cực.
- Độ rỗng đồng đều:Việc cán có thể tạo ra sự phân bố lỗ rỗng đồng đều trong điện cực, điều này có thể tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thẩm thấu chất điện phân và vận chuyển ion. Điều này có thể cải thiện hiệu suất tốc độ và độ an toàn của pin.
