Литиево-йонните батерии се използват широко в различни области, като електрически превозни средства, потребителска електроника, съхранение на енергия и космонавтика. Производителността и качеството на литиево-йонните батерии зависят от електродните материали и методите им на обработка. Един от ключовите процеси в производството на електроди е каландрирането, което е компресирането на електродната суспензия, покрита върху токоотвеждащото фолио от чифт ролки. Каландрирането може да подобри плътността, проводимостта, адхезията и механичната якост на електрода, както и да намали дебелината и порьозността. Каландрирането обаче има и някои недостатъци, като напукване, разслояване, натрупване на напрежение и загуба на капацитет. Поради това е важно да се оптимизират параметрите на каландриране и да се избере подходящото оборудване за различните видове електроди и спецификации.
A каландрираща машина с батериен електрод(ролкова пресова машина)е устройство, което се състои от две или повече ролки, които се въртят в противоположни посоки и оказват натиск върху материала, преминаващ през тях. Има различни видове каландриращи машини, като двуролкови, триролкови, четириролкови и многоролкови каландри. Сред тях двуролковият каландр е най-често използваният за каландриране на литиево-йонни батерии с електроди. Двуролковият каландр има две цилиндрични ролки с регулируема междина и натиск. Електродното фолио се подава в междината и се компресира от ролките. Дебелината и плътността на електрода могат да се контролират чрез регулиране на разстоянието и налягането.
Обхватът на приложение на двуролковата каландрираща машина за електроди на литиево-йонна батерия зависи от няколко фактора, като например материал на електрода, метод на покритие, дебелина на покритието, материал на ролката, диаметър на ролката, скорост на ролката и температура на ролката. Най-общо казано, двуролковата каландрираща машина е подходяща за електроди с умерена дебелина на покритието (10-50 микрона), висока плътност (1.5-2 g/cm3) и ниска порьозност (30-40 процента). Материалът на ролката трябва да е твърд и гладък, като стомана или хромирана стомана. Диаметърът на ролката трябва да е достатъчно голям, за да се избегне прекомерно напрежение при огъване върху електродното фолио. Скоростта на ролката трябва да съответства на скоростта на подаване, за да се избегне приплъзване или разкъсване. Температурата на ролката трябва да се поддържа на стайна температура или малко по-висока, за да се избегне топлинно разширение или свиване на електрода.
Принципът на работа на двуролковата каландрираща машина за електроди на литиево-йонни батерии се основава на теорията на еластично-пластичната деформация. Когато електродното фолио влезе в междината между ролките, то първо претърпява еластична деформация, което означава, че може да възстанови първоначалната си форма след разтоварване. С увеличаване на налягането електродното фолио достига своята граница на провлачване и претърпява пластична деформация, което означава, че запазва известна постоянна деформация след разтоварване. Пластичната деформация може да намали дебелината и да увеличи плътността на електрода. Въпреки това, ако налягането е твърде високо, това може да причини необратимо увреждане на структурата и свойствата на електрода, като напукване, разслояване или загуба на капацитет.
Функцията на оборудването наелектрод на батериятакаландрираща машиназа електроди на литиево-йонна батерия е да се подобри производителността и качеството на електродите чрез оптимизиране на техните физически параметри. С помощта на двуролкова каландрираща машина може да се постигне:
- По-висока плътност:Каландрирането може да увеличи плътността на опаковката на частиците на активния материал и да намали празното пространство между тях. Това може да подобри проводимостта, капацитета и живота на електрода.
- По-ниска дебелина:Каландрирането може да намали дебелината на електрода и да увеличи неговия специфичен капацитет (капацитет на единица площ). Това може да намали теглото и обема на батерията и да подобри нейната енергийна плътност.
- По-добра адхезия:Каландрирането може да подобри адхезията между слоя активен материал и фолиото на токоприемника, както и между различните слоеве на електрода (като свързващо вещество, проводяща добавка и сепаратор). Това може да подобри механичната якост и стабилност на електрода.
- Еднаква порьозност:Каландрирането може да създаде равномерно разпределение на порите в електрода, което може да улесни инфилтрацията на електролита и транспорта на йони. Това може да подобри производителността и безопасността на батерията.
