Valcavimo procesas, atliekamas su ličio{0}}jonų akumuliatoriaus elektrodais po padengimo ir džiovinimo, yra esminis gamybos proceso etapas. Paprasčiau tariant, valcavimas yra procesas, kurio metu naudojamas didelio-tono valcavimo staklyno slėgis, siekiant sutankinti purią, porėtą aktyviosios medžiagos dangą ant srovės kolektoriaus (aliuminio arba vario folijos) į tankią ploną plėvelę.
Šis žingsnis yra būtinas, visų pirma, siekiant šių pagrindinių tikslų:
1. Energijos tankio didinimas
Tai yra tiesiausias tikslas. Po padengimo aktyvioji medžiaga ant elektrodo paviršiaus (pvz., ličio kobalto oksidas, ličio geležies fosfatas, grafitas ir kt.) yra birios granuliuotos agregatinės būsenos, tarp dalelių yra daug tuštumų.
Poveikis: dėl valcavimo sutankinimo sumažėja tuštumos tarp dalelių, padidėja aktyvios medžiagos masė, kurią galima sutalpinti tūrio vienete, taip tiesiogiai padidinant ląstelės tūrinį energijos tankį. Į ribotą ląstelių erdvę galima sukaupti daugiau energijos.
2. Vidinio pasipriešinimo mažinimas ir greičio našumo gerinimas
Vidinė akumuliatoriaus varža tiesiogiai veikia jo įkrovimo ir iškrovimo greitį bei šilumos susidarymą.
Atsparumas kontaktui:Prieš riedėjimą kontaktiniai taškai tarp aktyviosios medžiagos dalelių ir tarp aktyviosios medžiagos bei srovės kolektoriaus yra tik fiziniai, todėl elektronų pernešimo kelias yra ilgas ir atsparumas yra didelis. Po valcavimo dalelės išlyginamos ir perstatomos, suformuojant paviršiaus kontaktą arba glaudesnį taškinį kontaktą, sukuriant stabilų laidų tinklą. Tuo pačiu metu žymiai padidėja aktyvios medžiagos sluoksnio ir srovės kolektoriaus sukibimo jėga. Tai labai sumažina akumuliatoriaus ominę vidinę varžą, todėl elektronai gali greitai judėti, taip palaikoma didelės-srovės įkrovimas ir iškrovimas (didelio-greičio našumas) ir sumažėja šilumos susidarymas įkrovimo ir iškrovimo metu.
3. Patobulintas ciklo tarnavimo laikas
Jei elektrodas nesusuktas arba nepakankamai sutankintas, akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo ciklų metu susidurs su stabilumo problemomis.
Delaminacijos slopinimas:Valcavimas padidina atsiplėšimo stiprumą tarp dangos ir srovės kolektoriaus. Jei danga yra laisva, ji gali atsiskirti nuo folijos arba susmulkinti kartotinių įkrovimo ir iškrovimo ciklų metu (ličio -jonų įterpimas ir ištraukimas sukelia aktyviosios medžiagos tūrio padidėjimą ir susitraukimą), todėl talpa greitai mažėja.
Struktūrinis stabilumas:Tanki elektrodo struktūra geriau riboja aktyviosios medžiagos tūrio pokyčius važiuojant dviračiu, išlaiko elektrodo struktūros vientisumą ir taip prailgina baterijos veikimo laiką.
ACEY{0}}HRP100rulonų presavimo mašinaLaboratorijoje daugiausia tinka elektriniam valcavimui iš akumuliatoriaus medžiagų, nedidelio kiekio tauriųjų metalų medžiagų, pvz., aukso ir sidabro, ir spalvotųjų metalų, tokių kaip varis ir aliuminis, tam tikroje temperatūroje{0}. Valcavimo storis reguliuojamas, o operacija paprasta. Ypač tinka ploninti ir tankinti ličio baterijų polių plokštes iš švarių energetinių medžiagų.
4. Storio vienodumo ir vėlesnių procesų kontrolė
Storio vienodumas:Apvijos arba krovimo procesas kelia itin griežtus reikalavimus elektrodų lakštų storio tolerancijai. Jei elektrodų lakštai nėra valcuoti, dangos storis labai svyruoja, o paviršius yra nelygus, todėl vėlesnio vyniojimo metu gali atsirasti nesutapimų. Krovimo metu netolygus storis gali pradurti separatorių ir sukelti trumpojo jungimo riziką.
Storio sumažinimas:Valcuotų elektrodų lakštų storis paprastai yra tik 60–80% pradinio dangos storio. Taip sutaupoma vietos vėlesniems vyniojimo / krovimo procesams, o tai naudinga ląstelių miniatiūrizavimui.
5. Akytumo optimizavimas
Ritimas – tai ne kuo tankesnis spaudimas; veikiau kalbama apie poringumo kontrolę protingame diapazone.
Raktų likutis:Tinkamas poringumas (paprastai 25%-35% ličio-jonų anodams ir 20%-30% katodams) užtikrina tiek pakankamai vietos elektrolitams saugoti, kad būtų užtikrintas sklandus ličio jonų transportavimo kanalas tarp kietosios ir skystosios fazės (joninis laidumas), ir pakankamas elektroninis laidumas. Ritininis formavimas yra esminis būdas pasiekti šią elektroninio ir joninio laidumo pusiausvyrą.
Apibendrinant:Be ritinėlio formavimo proceso elektrodas turės „kempinę“{0}}panašią struktūrą. Tokie elektrodai ne tik turi mažą energijos tankį, bet ir kenčia dėl prasto elektroninio laidumo ir silpno sujungimo su srovės kolektoriaus, todėl jiems kyla problemų, tokių kaip didelė poliarizacija, stiprus šilumos susidarymas, ličio dengimas (neigiamas elektrodas) ir miltelių išsiliejimas įkrovimo ir iškrovimo metu. Dėl to akumuliatoriai neatitinka komercinio ciklo naudojimo ir saugos reikalavimų.
Papildoma pastaba:Nors ritininis formavimas yra labai svarbus, sutankinimo tankis turi būti tiksliai kontroliuojamas, remiantis skirtingomis medžiagų sistemomis (pvz., ličio geležies fosfatas yra jautrus tankinimui, o trikomponentėms medžiagoms reikalingas kietumo balansas). Per -suspaudimas sukelia per mažą poringumą, apsunkina elektrolito drėkinimą ir trukdo ličio- jonų transportavimui, o tai kenkia akumuliatoriaus veikimui ir netgi gali sukelti elektrodo trapumą ir lūžimą sunkiais atvejais. Todėl ritininio formavimo procesas dažnai yra pagrindinis kokybės kontrolės aspektas.