溫度對鋰離子電池極片工藝的影響

　　鋰離子電池性能受到眾多因素的影響，這其中不僅僅包括電池設計、原材料、工藝水平、設備精度等方面，還包括生產(chǎn)環(huán)境因素，比如溫度、粉塵和水分。

　　即使少量的雜質(zhì)也會(huì )對鋰離子電池的循環(huán)穩定性和安全性造成不利影響；水分的控制非常關(guān)鍵，微量水分就會(huì )與電解液發(fā)生反應，產(chǎn)生不利影響，商業(yè)化鋰離子電池在環(huán)境水分嚴格控制的大型干燥間內生產(chǎn)，所有部件在電池組裝前都要進(jìn)行干燥。而溫度對電池的影響也是多方面，多工藝過(guò)程的。因此，我們必須高度重視生產(chǎn)過(guò)程，并嚴格控制質(zhì)量。鋰電池的生產(chǎn)包括極片制造工藝、電池組裝工藝以及最后的注液、預充、化成、老化等。

　　本文針對溫度在極片生產(chǎn)工藝中的影響進(jìn)行整理，分享給大家。

溫度的定義

　　溫度是表示物體冷熱程度的物理量，微觀(guān)上來(lái)講是物體分子熱運動(dòng)的劇烈程度。從分子運動(dòng)論觀(guān)點(diǎn)看，溫度是物體分子運動(dòng)平均動(dòng)能的標志。溫度是大量分子熱運動(dòng)的集體表現，含有統計意義。分子運動(dòng)愈快，物體愈熱，即溫度愈高；分子運動(dòng)愈慢，物體愈冷，即溫度愈低。

熱力學(xué)第零定律

　　如果兩個(gè)熱力學(xué)系統中的每一個(gè)都與第三個(gè)熱力學(xué)系統處于熱平衡（溫度相同），則它們彼此也必定處于熱平衡。這一結論稱(chēng)做“熱力學(xué)第零定律”。這個(gè)定律反映出：處在同一熱平衡狀態(tài)的所有的熱力學(xué)系統都具有一個(gè)共同的宏觀(guān)特征，這一特征是由這些互為熱平衡系統的狀態(tài)所決定的一個(gè)數值相等的狀態(tài)函數，這個(gè)狀態(tài)函數被定義為溫度，而溫度相等是熱平衡之必要的條件。熱力學(xué)第零定律用來(lái)作為進(jìn)行體系測量的基本依據，其重要性在于它說(shuō)明了溫度的定義和溫度的測量方法。

熱傳遞的三種方式

　　熱從溫度高的物體傳到溫度低的物體，或者從物體的高溫部分傳到低溫部分，這種現象叫做熱傳遞。發(fā)生熱傳遞的唯一條件是存在溫度差，與物體的狀態(tài)，物體間是否接觸都無(wú)關(guān)。在熱傳遞過(guò)程中，物質(zhì)并未發(fā)生遷移，只是高溫物體放出熱量，溫度降低，內能減少（確切地說(shuō)是物體里的分子做無(wú)規則運動(dòng)的平均動(dòng)能減?。?，低溫物體吸收熱量，溫度升高，內能增加。因此，熱傳遞的實(shí)質(zhì)就是內能從高溫物體向低溫物體轉移的過(guò)程，這是能量轉移的一種方式。熱傳遞有三種方式：傳導、對流和輻射。

　　熱從物體溫度較高的部分沿著(zhù)物體傳到溫度較低的部分，叫做傳導。各種物質(zhì)都能夠傳導熱，但是不同物質(zhì)的傳熱特性不同。

　　靠液體或氣體的流動(dòng)來(lái)傳熱的方式叫做對流，對流是液體和氣體中熱傳遞的主要方式，氣體的對流現象比液體更明顯。利用對流加熱或降溫時(shí)，必須同時(shí)滿(mǎn)足兩個(gè)條件：一是物質(zhì)可以流動(dòng)，二是加熱方式必須能促使物質(zhì)流動(dòng)。

　　熱輻射是指物體由于具有溫度而輻射電磁波的現象，一切溫度高于絕對零度的物體都能產(chǎn)生熱輻射，溫度愈高，輻射出的總能量就愈大，短波成分也愈多。由于電磁波的傳播無(wú)需任何介質(zhì)，所以熱輻射是在真空中唯一的傳熱方式。

鋰離子電池工藝過(guò)程

　　傳統的商業(yè)化鋰離子電池極片工藝過(guò)程為：活性物質(zhì)，粘結劑和導電劑等混合制備成漿料，然后涂敷在銅或鋁集流體兩面，經(jīng)干燥后去除溶劑形成干燥極片，極片顆粒涂層經(jīng)過(guò)壓實(shí)致密化，再裁切或分條。然后正負極極片和隔膜組裝成電池的電芯，封裝后注入電解液，經(jīng)過(guò)充放電激活，最后形成產(chǎn)品。具體的電池工藝流程如圖1所示。

圖1  工藝流程圖

提高溫度抑制漿料沉降

　　在鋰離子電池漿料中，活性物質(zhì)、導電劑分散懸浮在溶解了有機物粘結劑的溶劑中，懸浮顆粒受到布朗力、浮力和本身重力作用。

　　懸浮在流體中的微粒表現出無(wú)規則運動(dòng)，這種微粒的運動(dòng)稱(chēng)之為布朗運動(dòng)。液體分子不停地做無(wú)規則的運動(dòng)，不斷地隨機撞擊懸浮微粒。因此，布朗運動(dòng)是大量分子做無(wú)規則運動(dòng)對懸浮的固體微粒各個(gè)方向撞擊作用的不均衡性造成的，所以布朗運動(dòng)是大量液體分子集體行為的結果。懸浮顆粒受到布朗力FB作用，表達式如下式所示，其中kB是布朗常量，1.381×10 −23 J/K ；r是懸浮顆粒半徑，m；Tabs是絕對溫度，K。

　　顆粒越小，顆粒的表面積越小，同一瞬間，撞擊顆粒的液體分子數越少，據統計規律，少量分子同時(shí)作用于小顆粒時(shí)，它們的合力是不可能平衡的。而且，同一瞬間撞擊的分子數越少，其合力越不平衡，又顆粒越小，其質(zhì)量越小，因而顆粒的加速度越大，運動(dòng)狀態(tài)越容易改變，故顆粒越小，布朗運動(dòng)越明顯。

　　溫度越高，液體分子的運動(dòng)越劇烈，分子撞擊顆粒時(shí)對顆粒的撞擊力越大，因而同一瞬間來(lái)自各個(gè)不同方向的液體分子對顆粒撞擊力越大，小顆粒的運動(dòng)狀態(tài)改變越快，故溫度越高，布朗運動(dòng)越明顯。

　　另外，懸浮顆粒還受到重力和浮力的作用，這兩者的合力Fg表達式為：

　　其中，ρ_p 和 ρ_m 分別是粒子和溶劑的密度，kg/m³；r是懸浮顆粒半徑，m；g 是重力加速度，9.81 m/s²。

　　不規則的布朗運動(dòng)阻止顆粒沉降，而重力作用使顆粒發(fā)生沉降。對于大多數溶劑中的膠體粒子，布朗力占主導地位。然而，對于鋰離子電池漿料，許多活性物質(zhì)顆粒尺寸比較大，而且活性物質(zhì)(尤其是正極)的密度通常比溶劑(例如NMP)大得多，除非在涂覆前連續攪拌，否則漿料容易發(fā)生沉降。

　　根據以上兩個(gè)公式可知，減弱甚至避免沉降現象的方法主要包括：(i)選擇與活性材料密度相匹配的溶劑，使ρ_p = ρ_m ；(ii)減小活性粒子尺寸r；(iii)增加固體含量，從而使介質(zhì)密度增加；(iv)提高溫度。前兩種方法需要改變漿料成分，這會(huì )影響制造工藝和電化學(xué)性能，第三種方法會(huì )增加漿料的粘度，從而縮小涂層窗口。第四種方法提高溫度，提高了沉降阻力，可以有效抑制沉降。

溫度對漿料性質(zhì)的影響

鋰離子電池漿料攪拌工藝要達到以下目的：

　　a、分散活物質(zhì)和導電劑顆粒團聚體；

　　b、打開(kāi)導電劑長(cháng)鏈，進(jìn)一步分散鏈狀導電劑；

　　c、形成最合適的活物質(zhì)、導電劑和粘結劑彼此之間的排布方式；

　　d、維持漿料最優(yōu)懸浮結構和成分穩定性，防止沉降和團聚等成分偏析。

　　導電劑的分布方式如圖2所示，鋰離子電池漿料分散懸浮液中可能的物質(zhì)分布存在三種情況：導電劑沒(méi)有充分分散，保持團聚，被粘結劑包裹會(huì )形成大顆粒；導電劑分散但與活性顆粒相互獨立；導電劑分散并均勻包覆在活性顆粒表面，這是最理想的情況。 

圖2  漿料導電劑可能的分布結構示意圖

　　粘結劑與活性物質(zhì)的相互作用如圖3所示：（a）聚合物鏈與顆粒表面作用，然后聚合物之間的靜電作用阻止顆粒的團聚；（b）粘結劑相成三維網(wǎng)絡(luò )結構，空間位阻作用阻止顆粒的團聚；（c）粘結劑與活性物質(zhì)顆粒表面作用，將顆粒之間連接在一起，這是漿料形成凝膠結構，粘度比較高，且無(wú)法流動(dòng)。

圖3  粘結劑的分散穩定作用

　　隨著(zhù)溫度的升高，漿料內部液體分子的無(wú)規則熱運動(dòng)、聚合物鏈的運動(dòng)和懸浮顆粒的布朗運動(dòng)都會(huì )增加。研究溫度對NMC532正極漿料流變特性的影響。不同溫度下，漿料應力與剪切速率的曲線(xiàn)如圖4所示。結果表明，在剪切速率約為1.0 s^-1的范圍內，所有溫度下流體都表現出剪切應力平臺，從而驗證了在所有溫度范圍內漿液都存在屈服應力(見(jiàn)圖4)。從25℃到60 ℃范圍內，屈服應力隨溫度的升高而增加，但在75℃時(shí)屈服應力下降到25℃的水平。

　　從25℃到60 ℃范圍內，隨著(zhù)溫度升高，吸附在顆粒表面的粘結劑形成了較多的顆粒-聚合物聯(lián)結和糾纏。這些連接使得漿料在屈服應力之前的低剪切速率下具有較大的流動(dòng)阻力，如圖4所示。而在75 ℃時(shí)，屈服應力的降低可能是由于顆粒的高振動(dòng)導致一些聚合物鏈接被撕裂。

圖4  正極漿料在不同溫度下應力-剪切速率曲線(xiàn)

　　由于液體不能承受剪切力，因而不能保持其外形的穩定。在外力的作用下，液體發(fā)生流動(dòng)和變形等的性質(zhì)，稱(chēng)為流變性。實(shí)際流體可分為牛頓型流體與非牛頓型流體。所有的氣體和大多數的液體都屬于牛頓型流體，其剪應力(σ)與速度梯度成正比，比例系數（μ）即為黏度。對于大多數非牛頓型流體，剪應力(σ)與剪切速率(γ)的n次冪成正比，比例系數（K）為稠度系數，指數（n）為流變指數。

　　根據以上公式對圖4所示曲線(xiàn)做擬合，得到不同溫度下漿料的流變參數，如表1所示。當n=1時(shí)流體為牛頓流體；所有的漿料流變指數n<1，符合剪切變稀行為。當 n 越接近0時(shí)，剪切變稀的程度越大。流動(dòng)指數在40℃至60℃之間最低，，如前所述，在這個(gè)溫度范圍內，粘合劑與固體顆粒的鏈接隨著(zhù)溫度升高增加了，隨著(zhù)剪切速率增加，這種鏈接迅速減少，剪切變稀程度大。而75℃下，顆粒的高振動(dòng)動(dòng)能導致一些聚合物鏈接被撕裂，剪切速率所能破壞的鏈接數量有限，剪切變稀程度減弱。同理，由于聚合物與顆粒鏈接增加，在40℃至50℃之間稠度系數最大。

　　不同溫度下粘度-剪切速率流變曲線(xiàn)如圖5所示。溫度對粘度的影響可以分為兩個(gè)區域：低剪切速率粘度(LSV)和高剪切速率粘度(HSV)。在低剪切速率粘度(LSV)區域，從25℃到60 ℃范圍內，黏度隨溫度的升高而增加，但在75℃時(shí)黏度下降到25℃的水平。在高剪切速率粘度(HSV)區域，75℃時(shí)漿料具備更低的黏度。這些現象如前描述的聚合物與顆粒之間的鏈接相關(guān)。

圖5 不同溫度下粘度-剪切速率流變曲線(xiàn)

　　低剪切速率粘度(LSV)會(huì )影響涂層的邊緣效應，較高的LSV能夠消除鋸齒邊緣，使涂層具有更清晰的邊界。另一方面，由于大多數涂布操作都期望采用更高的速度，這相應于更高的剪切速率(即幾百s^-1) ，因此，將溫度提高到75℃有利于降低黏度，利于涂布操作。另外，因為粘度的變化可以通過(guò)加熱來(lái)抵消，漿料中活性物質(zhì)的比例可以提高， 固體顆粒濃度增加使溶劑的用量減少，從而可以采用更短的時(shí)間、更少的熱能和更安全的涂布干燥條件。

　　雖然漿料加熱能夠給涂布帶來(lái)好處，但必須確保所做的極片具有良好的循環(huán)性能。如圖6所示，在混料和涂布過(guò)程中加熱使漿料溫度適度升高，不會(huì )對電極性能產(chǎn)生大的負面影響。

圖6  不同溫度處理的漿料的電化學(xué)性能

溫度加劇漿料形成凝膠

　　在高鎳正極漿料制備過(guò)程中，PVDF溶解于NMP中，材料表面的堿性基團會(huì )攻擊相鄰的C-F、C-H鍵，PVDF很容易發(fā)生雙分子消去反應，會(huì )在分子鏈上形成一部分的碳碳雙鍵，反應如下：

　　當PVDF內雙鍵増加時(shí)，其粘結力也會(huì )増加，這會(huì )導致漿料粘度増加，甚至漿料形成凝膠狀態(tài)。因此，高鎳正極漿料在制備和涂布過(guò)程，環(huán)境濕度對其影響巨大，如果在工藝過(guò)程中吸水反應，特別容易造成漿料性質(zhì)發(fā)生變化，導致極片制造過(guò)程出現品質(zhì)不穩定，工藝一致性差等問(wèn)題，形成凝膠漿料時(shí)，甚至涂布過(guò)程無(wú)法進(jìn)行。而且，當PVDF內雙鍵増加導致粘結力増加時(shí)，極片脆性増加特別容易發(fā)生斷裂，極片輥壓、分切等工藝收放卷過(guò)程中，極片斷裂造成工藝過(guò)程無(wú)法進(jìn)行。

　　而溫度會(huì )加速PVDF內雙鍵反應，從而急劇漿料形成凝膠。這是溫度對漿料，特別是高鎳材料的負面影響。

溫度對涂布過(guò)程的影響

要形成均勻穩定涂布，必須滿(mǎn)足以下條件：

　?。?）漿料性質(zhì)穩定，不發(fā)生沉降，粘度、固含量等不變化；

　?。?）漿料上料供應穩定，在模頭內部或涂輥及轉移輥上形成均勻穩定的流動(dòng)狀態(tài)；

　?。?）涂布工藝在涂布窗口范圍內，在涂輥之間形成穩定的流場(chǎng)；

　?。?）走箔穩定，不發(fā)生走帶滑動(dòng)，嚴重抖動(dòng)和褶皺：張力、糾偏控制。

　　涂布過(guò)程主要受到三類(lèi)因素的影響：（1）流體特性，如粘度μ、表面張力σ、密度ρ；（2）涂布模頭幾何參數，如涂布間距G，模頭狹縫尺寸S；（3）涂布工藝參數，如涂布速度U，漿料送料流量q等。

　　溫度主要通過(guò)影響漿料性質(zhì)，間接對涂布過(guò)程產(chǎn)生影響。所前面所述，低剪切速率粘度(LSV)會(huì )影響涂層的邊緣效應，較高的LSV能夠消除鋸齒邊緣，使涂層具有更清晰的邊界。另一方面，由于大多數涂布操作都期望采用更高的速度，這相應于更高的剪切速率(即幾百s-1) ，因此，將溫度提高到75℃有利于降低黏度，利于涂布操作。另外，因為粘度的變化可以通過(guò)加熱來(lái)抵消，漿料中活性物質(zhì)的比例可以提高， 固體顆粒濃度增加使溶劑的用量減少，從而可以采用更短的時(shí)間、更少的熱能和更安全的涂布干燥條件。

溫度對極片烘干的影響

　　鋰離子電池極片的干燥過(guò)程和涂布過(guò)程各自獨立，又相互聯(lián)系；涂層的性質(zhì)，影響到干燥工藝的設計和操作；涂布速度、涂層的厚度決定干燥長(cháng)度；干燥過(guò)程中涂層有流平過(guò)程，影響涂層的均勻性。因此，涂布在設計過(guò)程中能否準確地運用最佳的涂布、干燥工藝，平衡兩者的關(guān)系，最終影響到涂布的綜合技術(shù)性能。

極片干燥方式包括：

　?。?）遠紅外輻射干燥。用遠紅外發(fā)射元件將熱能輻射到干燥物體表面，使液體蒸發(fā)汽化進(jìn)行干燥。特點(diǎn)：其干燥速度主要取決于輻射溫度，溫度高，干燥速度快。其優(yōu)點(diǎn)是設備比較簡(jiǎn)單，因此都在比較低擋的涂布機中應用。其缺點(diǎn)是干燥效率低，干燥不均勻，容易產(chǎn)生干燥弊病。

　?。?）雙面送風(fēng)飄浮干燥。漂浮干燥是在干燥箔材雙面設置特殊設計的風(fēng)嘴，送高速?lài)娚涞臍饬?，在空氣流?dòng)附壁效應的作用下，垂直作用到干燥箔材上，在氣流的作用下，干燥片材呈漂浮狀態(tài)進(jìn)行干燥。

　?。?）常規對流熱風(fēng)干燥。對流干燥是比較傳統的干燥技術(shù)。加熱的干燥空氣送入烘道，干燥空氣中的熱能通過(guò)空氣的對流傳導到被干燥物體，使液體蒸發(fā)汽化進(jìn)行干燥。其優(yōu)點(diǎn)是設備簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)是干燥效率低，在現代干燥設備中逐漸被高效熱風(fēng)沖擊干燥所取代。

　?。?）循環(huán)熱風(fēng)沖擊干燥。利用空氣噴射流體力學(xué)原理發(fā)展起來(lái)的高效干燥技術(shù)。干燥空氣通過(guò)特殊設計的風(fēng)嘴，以高速?lài)娚涞奖桓稍镂矬w表面，在干燥物體表面阻礙干燥靜止空氣層在沖擊作用下被破壞，從而加快了干燥過(guò)程，使干燥效率大大提高。 循環(huán)熱風(fēng)沖擊干燥的特點(diǎn)是：干燥速度和溫度有關(guān)，而且和干燥風(fēng)量有關(guān)?？梢酝ㄟ^(guò)部分循環(huán)干燥空氣送風(fēng)加大風(fēng)量提高干燥速度，大大提高干燥空氣的熱量的利用，因此循環(huán)熱風(fēng)沖擊干燥具有高效節能的特點(diǎn)。另外用增大送風(fēng)量來(lái)提高干燥速度，可以避免采用高溫干燥可能產(chǎn)生的龜裂干燥弊病。

　?。?）過(guò)熱水蒸氣干燥。過(guò)熱蒸氣是將液體加熱到使其全部蒸發(fā)的飽和蒸氣后，再繼續加熱而獲得的蒸氣。過(guò)熱蒸汽干燥是干燥介質(zhì)直接與濕涂層接觸，其熱量主要以對流方式傳入物料，干燥析出的溶劑被干燥介質(zhì)帶走的一種新興的干燥方式。在干燥過(guò)程中，過(guò)熱蒸汽作為干燥介經(jīng)過(guò)物料表面，熱量傳給濕涂層，涂層表面的自由溶劑受熱汽化，從而造成物料表面與內部濕分濃度的差異。在這一差異下，內部濕分就由液態(tài)或氣態(tài)的形式向表面擴散，氣化的水蒸汽由過(guò)熱蒸汽氣流帶走。其優(yōu)點(diǎn)是可以利用蒸汽的潛熱,熱效率高，可達到節約能源的效果，過(guò)熱蒸汽干燥要比熱風(fēng)干燥的傳熱系數大。

　?。?）微波干燥。微波干燥是利用頻率為915-2450MHZ的微波能量使物料發(fā)熱升溫，從而蒸發(fā)水分進(jìn)行干燥的方法。微波干燥不同于傳統的干燥方式，其熱傳導的方向與水分擴散的方向相同。與傳統干燥方法相比，微波干燥具有干燥速率快、節能環(huán)保、生產(chǎn)效率高、清潔生產(chǎn)、干燥效果優(yōu)良、易于實(shí)現自動(dòng)化操作及控制以及可以提高產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。

　　目前有的廠(chǎng)家生產(chǎn)的涂布機用的熱風(fēng)干燥，也用風(fēng)嘴送風(fēng)，從形式上看和沖擊干燥類(lèi)似，但是其風(fēng)嘴的結構設計和風(fēng)量及風(fēng)速都起不到?jīng)_擊效果，干燥過(guò)程仍屬對流干燥，干燥效率不高。

　　干燥是指用加熱的方法使水分或其它溶劑汽化，并將產(chǎn)生的蒸氣排除，藉此來(lái)除去固體物料中濕分的操作。

圖7 干燥過(guò)程示意圖

　　如圖7所示，水分在物料表面氣化，在表面附近存在一層氣膜，在氣膜內水蒸氣分壓等于物料中水分的蒸氣壓，水分在氣相中的傳質(zhì)驅動(dòng)力為此氣膜蒸氣壓與氣相主體中水蒸氣分壓之差。同時(shí)，熱空氣對物料加熱升溫，將熱量傳遞給濕物料，驅動(dòng)力是熱空氣與物料的溫度梯度；對對流干燥，由于介質(zhì)的不斷流動(dòng)，帶走氣化的水分，從而形成分壓差。極片干燥過(guò)程詳見(jiàn)：鋰電池極片濕涂層干燥基本過(guò)程。

　　目前，蒸發(fā)階段是電極制造過(guò)程中的限速步驟，通常持續1-2分鐘，由于高蒸發(fā)速率下粘合劑和導電添加劑會(huì )遷移到極片表面，縮短干燥時(shí)間會(huì )限制，而且這種向上的擴散在高溫下發(fā)生得更快。

溫度對極片輥壓得影響

與冷軋相比，熱軋主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1）可以減少約50%的極片反彈；

　　2）利用較小的軋制力即可將極片的厚度壓縮到工藝需求的厚度，軋制力最大可減小62%；

　　3）增強涂層材料與集流體的結合力，減少電池在充放電循環(huán)過(guò)程中掉粉情況的發(fā)生，提高電池的循環(huán)壽命。

　　劉斌斌等實(shí)驗采用LiFePO4作為正極材料，鋰片作為負極材料，制成扣式鋰離子電池，以面密度、壓實(shí)密度和厚度一致性三個(gè)參數為指標，考察了正極片的軋制溫度對電池極片和電池電化學(xué)性能的影響。

圖8 不同軋制溫度下的極片厚度

　　圖8為涂敷厚度為 100 μm 的極片在不同軋制溫度下的厚度曲線(xiàn)，如圖所示，隨著(zhù)軋制溫度由 20°C 增加為 90°C 再增加為 160°C，極片厚度偏差由±1.9μm 降低為±1.3 μm 再降低為±0.8μm，極片厚度一致性逐漸提高，這是因為隨著(zhù)軋制溫度的增加，極片涂層變形抗力減小，可塑性變好，使得極片表面厚度更加均勻。 

圖9 各樣品電池的庫侖效率

　　圖9是各樣品電池的庫倫效率，3#、8#、9#分別為160°C、90°C 、20°C條件下輥壓極片制作的電池。由圖3可見(jiàn)，當軋制溫度從 20°C 提高到 90°C 再提高到 160°C 時(shí)，樣品的庫侖效率也有所提高。庫侖效率是在同一充放電循環(huán)中放電比容量與充電比容量的比率，極片的厚度一致性提高時(shí)電阻就會(huì )降低，庫侖效率也會(huì )相應提高。

圖10 各樣品電池的循環(huán)伏安性能

　　圖 10為各樣品的循環(huán)伏安性能曲線(xiàn)，3#、8#、9#分別為160°C、90°C 、20°C條件下輥壓極片制作的電池。由圖可見(jiàn)實(shí)驗樣品中當軋制溫度為 160°C 時(shí)，向上的氧化峰與向下的還原峰對稱(chēng)性較好，峰位差也最小，充電和放電的可逆性也最好，證明庫侖效率必然也高。（劉斌斌. 動(dòng)力鋰離子電池極片精密制造理論與實(shí)驗研究[D]. 太原科技大學(xué), 2017.）

　　近來(lái)，鋰離子電池要求極片預熱到140℃軋制，在軋制過(guò)程中，涂層中的粘結劑發(fā)生軟化，使極片壓實(shí)更加容易，同時(shí)確保極片不發(fā)生反彈現象。這樣輥面溫度就要求180℃，目前傳統的Cr2、Cr3、Cr5系列冷軋輥材料會(huì )發(fā)生軟化，開(kāi)發(fā)高溫軋機，軋輥需要更換材料，確保高溫條件下軋輥滿(mǎn)足軋制要求。

鋁箔加熱退火減弱極片輥壓翹曲

　　對于卷繞電池，有一種全極耳極片設計，從極耳角度提高了電池功率特性，在大倍率下電流密度分布均勻，具體的極片設計如圖11所示。正極極片在涂敷正極材料(30)時(shí)一側邊緣不涂布的側面(15)和負極極片涂覆負極材料(40)時(shí)留白的一側面(14)都作為極耳分別焊接在正負極導流體上，正負極極片之間通過(guò)隔膜（170）隔離開(kāi)，這樣電流流經(jīng)的距離短，可以實(shí)現高功率密度，極片發(fā)熱量也小。

圖11 全極耳卷繞方形電池

　　這種極片采用連續涂布工藝，在極片兩側留出不涂布的留白區域。但是，這種極片在輥壓過(guò)程中特別容易出現涂層邊緣褶皺和翹曲現象，如圖12所示。由于輥壓時(shí)，極片涂布部分受壓力作用延展變形，而留白部分無(wú)變形，這種變形的不同步在留白處形成褶皺。而且極片中間部分延展長(cháng)度增加，而留白邊緣長(cháng)度不發(fā)生變化，最終導致極片產(chǎn)生翹曲，影響后續的分切、卷繞工作，收放卷時(shí)極片從留白部分斷裂。在輥壓前對留白部分加熱退火處理，鋁箔晶?；貜驮俳Y晶，由典型的軋制帶狀變成等軸狀，內應力逐漸消除，鋁箔塑性升高，質(zhì)感變軟，同時(shí)電阻降低，從而在輥壓過(guò)程中，留白部分能夠與涂布區域一起協(xié)同變形，極片翹曲程度降低，留白處無(wú)褶皺。

圖12  鋁箔加熱退火示意圖及效果

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