リチウムイオン電池ポールディスクスリッタープロセス -リチウムイオン電池機器

1. 棒の部分ディスク切断の主義

金属板ディスクのスリット工程を参照し、まずポールピースディスクのスリットの基本原理を分析します。まず、プレートが上下のブレードのAb点に接触すると、上下のブレードの圧力によってプレートが弾性的に変形し、モーメントの存在によりプレートが曲がり、ギャップ付近の材料内部にせん断応力が現れます。主な応力。ブレード点 A と b が位置 C と D に回転すると、内部応力状態が塑性条件を満たすときに塑性変形が発生します。せん断プロセスが続くと、プレート上のせん断力がどんどん大きくなり、せん断降伏状態になります。巨視的なすべり変形がせん断変形ゾーンで発生し始め、上下の円形のナイフせん断エッジが材料に切り込み始めます。このとき、刃先の端の材料が塑性変形し、せん断塑性スリップが形成され、断面が明るくなります。カッターヘッドが回転し続けると、材料の塑性変形の程度が激しくなり、材料が生産硬化し、その応力状態も変化し、材料の内部に微細な亀裂が現れます。変形が続くと、これらの微小亀裂は本亀裂に合流し、亀裂は亀裂の拡大と分離に変化し、断面は裂け目帯を形成します。(リチウムイオン電池機器)

金属板スリット製造と比較して、リチウムイオン電池ポールディスクせん断の切断方法はまったく異なる特性を持っています。

(1)ポールピースを切断する場合、上下のディスクナイフはハサミの刃のようにバックアングルがあり、刃幅が特に狭い。上下のディスクナイフの間に横方向の隙間はありませんが、上下のディスクナイフ同士が接触しており、横方向の圧力があります。

(2)シートをスリットする場合、基本的に上下にゴムローラーがあり、せん断時の上下ナイフのせん断力とせん断モーメントのバランスを取り、シートの大幅な変形を防ぎます。ポールピースのスリット用の上下のローラーはありません。

(3)ポールピースコーティングは粒子で構成される複合材料であり、塑性変形能力はほとんどありません。上下のディスクナイフの内部応力がコーティング粒子間の結合力よりも大きい場合、コーティングに亀裂が現れ、膨張して分離します。

2. ポールピースの切断品質に影響を与える要因

バリのサイズ、断面の形態学的特性、ポールピースの寸法精度など、バリの品質に影響を与える多くの要因があります。既存の理論によれば、ポールピースの物理的および機械的特性、ポールピースの厚さ、および上下の切削工具の横圧に要約できます。、上下のペア工具の重ね合わせ量、刃先の摩耗状態、食い込み角、ディスクカッターの精度など。

(1)材料の物理的および機械的特性の影響。一般的に、材料の可塑性が良い場合、せん断中に後で亀裂が現れます。材料はより深い深さまでせん断され、結果として得られるセクションの明るいバンドの割合が大きくなります。可塑性の低い材料の場合、同じパラメータ条件下では破損しやすく、断面の裂け目ゾーンの割合が大きくなり、明るいゾーンは自然に小さくなります。

(2)上下のペアが工具の横圧に及ぼす影響。ポールピースのスリットでは、工具の横方向の圧力がスリット品質に影響を与える重要な要素の1つです。せん断時には、破断面の上下のき裂が重なるかどうか、およびせん断力の応力とひずみ状態は、横圧の大きさと密接に関係しています。横圧が小さすぎると、ポールピースのスリット時に切断面の凹凸や材料損失などの欠陥が発生する場合があります。横圧が高すぎると、工具が摩耗する可能性が高くなり、耐用年数が短くなります。

(3)上下の工具対が重ね合わせ量に及ぼす影響。オーバーレイ量の設定は、主にポールピースの厚さに関係します。適度なオーバーレイ量は、ツールの噛み合わせを助長します。その影響には、せん断の品質、バリのサイズ、工具エッジの摩耗速度が含まれます。

(4)ディスクスリットにおいて、食い込み角とは、せん断部とせん断されるシートの中心線との間の角度を指します。噛み合わせ角が大きくなると、せん断力の水平成分も増加します。水平成分の力がポールピースの送り張力よりも大きい場合、プレートは円形ナイフの前で滑るかアーチ状になり、せん断できません。バイト角が小さくなると、ブレードの直径が大きくなり、それに応じてスリッターのサイズも大きくなります。そのため、食い込み角、刃径、板厚、積層量のバランスをどう取るかは、実際の作業条件を参考にして決める必要があります。

ポールピースのスリット加工では、工具の横圧と重ね合わせ量がディスクカッター部品の重要な調整パラメータであり、ポールピースの特性と厚さに応じて調整する必要があります。過去の機器製造と技術では、工具調整には正確な数値パラメータが欠けていることがよくありましたが、ポールピースのバッチに基づいて対応する調整を行うために、関連する経験に依存していました。設備技術の進歩に伴い、工具調整技術も進歩を続け、数値化しています。現在、ポールピーススリッターの側圧シリンダーの自動調整装置があります。ポールピースをスリットする場合、シリンダー圧力を設定してカッターの横圧を調整し、切断品質を制御します。

3.ポールピーススリットの主な欠点

ポールピースコーティングの圧縮密度が増加し、粒子間の結合力が強くなると、ポールピースコーティングの一部の粒子も切断されているように見えます。ポールピースのスリットの主な欠陥には、次のようなものがあります。

(1)バリ

バリ、特に金属バリは、リチウムイオン電池にとって非常に有害です。大きな金属バリはセパレータをまっすぐ貫通し、正極と負極の間に短絡を引き起こします。ポールピーススリット工程は、リチウムイオン電池の製造工程におけるバリの発生にとって重要な工程です。

このような事態を防ぐためには、工具を調整する際に、ポールピースの特性や厚みから最適な横圧と工具積層量を見つけることが最も重要です。さらに、ポールピースのエッジ品質は、切断と面取り、および張力の引き込みと巻き戻しによって改善できます。

(2)ウェーブエッジ

エッジの波状が現れると、ポールピースのスリットや巻き取り時にエッジ補正ジッタが発生し、加工精度が低下します。さらに、バッテリーの最終的な厚さと形状にも悪影響を及ぼします。

(3)粉体ロス

ポールピースから落ちる粉は、バッテリーの性能に影響を与えます。正極粉末が脱落すると、電池容量が減少します。負極粉末が脱落すると、負極が正極を包むことができず、リチウム析出が発生しやすくなります。

上記の品質問題は、主に適切な工具調整パラメータを見つけることによって解決されます。

(4)サイズが要件を満たしていない

ポールピーススリッターは、バッテリーの仕様に従って圧延されたバッテリーポールピースをスリットするため、スリットポールピースの高い寸法精度が要求されます。巻線型電池を設計する場合、セパレータは負極を包み、正極と負極が直接接触して短絡しないようにする必要があります。負極は、充電中に正極内のリチウムイオンが負極活物質に吸収されないように、正極を包む必要があります。一般に、負極とセパレータ、負極、正極のサイズ差は2〜3mmであり、比エネルギー要件が増加するにつれて、このサイズ差は減少し続けます。したがって、ポールピースの寸法精度はますます高くする必要があり、そうでなければバッテリーは深刻な品質問題を抱えます。

4.ディスクカッターの重要な故障モード

ポールピースのスリットプロセスでは、スリッターディスクブレードの品質がポールピースのスリット性能に直接影響します。スリッターは長時間稼働する必要があるため、スリッターブレードが硬度、製造プロセス、耐摩耗性などの優れた機械的特性を備えていることが重要です。ディスクカッターは、動作し続ける間、一定の寿命があります。カッターの寿命は、スリット加工中に管理する必要があります。一般的に言えば、ポールピースディスクスリッターナイフの主な故障モードは工具の摩耗です。

(1)疲労破壊

ポールピーススリットディスクナイフには横方向の圧力があり、ナイフエッジの側面で上下のナイフが重なっています。スリット加工中、刃先の局所的な応力が大きくなり、蓄積されます。頻繁な押し出し、せん断、摩擦、および繰り返し相互作用により、機械的負荷の変化により、疲労微小亀裂が刃先領域に現れやすくなり、繰り返し応力下で、ディスクの側面に沿って中心に向かって拡大します。亀裂が一定のレベルまで上昇すると、応力は工具材料の強度限界に達します。これにより、工具の刃先に局所的な微小損傷が発生します。

(2)粘着摩耗

押し出しマークのある接着剤は、工具の摩耗領域にも見られます。これらの接着は、ポールチップの工具への接着によって形成されます。これは、ディスクカッターの側面がポールピースの切断面に接触しており、接触圧力が大きいため、スリット材部分がディスクカッターの側面に冷間溶接されるためです。これらの接着層は、繰り返しスリットプロセス中に連続的に脱落し、再形成されます。脱落プロセスにより、工具の硬相が脱落し、摩耗プロセスが悪化する可能性があります。この状況は、アルミホイルをスリットするときに最も発生しやすいです。アルミニウムは融点が低いため、切削屑が工具の側面に付着し、工具の摩耗を引き起こし、寿命を縮めます。