עקרון מכונת לוח השנה של אלקטרודה סוללה

סוללות ליתיום-יון נמצאות בשימוש נרחב בתחומים שונים, כגון כלי רכב חשמליים, מוצרי צריכה אלקטרוניים, אחסון אנרגיה ותעופה וחלל. הביצועים והאיכות של סוללות ליתיום-יון תלויים בחומרי האלקטרודה ובשיטות העיבוד שלהם. אחד התהליכים המרכזיים בייצור אלקטרודות הוא קלנדרינג, שהוא דחיסה של תבליית האלקטרודה המצופה על רדיד אספן הזרם על ידי זוג גלילים. קלנדרינג יכול לשפר את הצפיפות, המוליכות, ההידבקות והחוזק המכני של האלקטרודה, כמו גם להפחית את העובי והנקבוביות. עם זאת, לקלנדר יש גם כמה חסרונות, כגון סדקים, דלמינציה, הצטברות מתח ואובדן קיבולת. לכן, חשוב לייעל את פרמטרי הקלנדר ולבחור את הציוד המתאים עבור סוגי אלקטרודות ומפרטים שונים.

A מכונת קלנדר אלקטרודות סוללה(מכונת כביסה)הוא מכשיר המורכב משני גלילים או יותר המסתובבים בכיוונים מנוגדים ומפעילים לחץ על החומר העובר דרכם. ישנם סוגים שונים של מכונות קלנדר, כגון לוחות שנה של שני גלילים, שלושה גלילים, ארבעה גלילים ורב גלילים. ביניהם, לוח השנה עם שני גלילים הוא הלוח הנפוץ ביותר עבור קלנדר אלקטרודות ליתיום-יון. ללוח שנה שני גלילים יש שני גלילים גליליים עם מרווח ולחץ מתכווננים. רדיד האלקטרודה מוזן לתוך הרווח ונדחס על ידי הגלילים. ניתן לשלוט בעובי וצפיפות האלקטרודה על ידי התאמת הפער והלחץ.

היקף היישום של מכונת הקלנדר עם שני גלילים עבור אלקטרודות סוללת ליתיום-יון תלוי במספר גורמים, כגון חומר האלקטרודה, שיטת הציפוי, עובי הציפוי, חומר הגלילים, קוטר הגליל, מהירות הגלילים וטמפרטורת הגלילים. באופן כללי, מכונת הקלנדר דו-גלילים מתאימה לאלקטרודות עם עובי ציפוי בינוני (10-50 מיקרון), צפיפות גבוהה (1.5-2 גרם/סמ"ק) ונקבוביות נמוכה (30-40 אחוזים). חומר הגליל צריך להיות קשה וחלק, כגון פלדה או פלדה מצופה כרום. קוטר הגליל צריך להיות גדול מספיק כדי למנוע מתח כיפוף מוגזם על רדיד האלקטרודה. יש להתאים את מהירות הגליל למהירות ההזנה כדי למנוע החלקה או קריעה. יש לשמור על טמפרטורת הרולר בטמפרטורת החדר או מעט גבוה יותר כדי למנוע התרחבות תרמית או התכווצות האלקטרודה.

עקרון העבודה של מכונת הקלנדר דו-גלילים עבור אלקטרודות סוללת ליתיום-יון מבוסס על תיאוריית העיוות האלסטי-פלסטי. כאשר רדיד האלקטרודה נכנס למרווח בין הגלילים, הוא עובר דפורמציה אלסטית תחילה, מה שאומר שהוא יכול לשחזר את צורתו המקורית לאחר הפריקה. ככל שהלחץ עולה, רדיד האלקטרודה מגיע לנקודת התפוקה שלו ועובר עיוות פלסטי, מה שאומר שהוא שומר על עיוות קבוע לאחר הפריקה. העיוות הפלסטי יכול להפחית את העובי ולהגדיל את צפיפות האלקטרודה. עם זאת, אם הלחץ גבוה מדי, הוא עלול לגרום לנזק בלתי הפיך למבנה האלקטרודה ולמאפיינים, כגון סדקים, דלמינציה או אובדן קיבולת.

תפקוד הציוד שלאלקטרודת סוללהמכונת קלנדרעבור אלקטרודות סוללת ליתיום-יון היא לשפר את הביצועים והאיכות של האלקטרודות על ידי אופטימיזציה של הפרמטרים הפיזיים שלהן. על ידי שימוש במכונה לקלנדר שני גלילים, ניתן להשיג:

- צפיפות גבוהה יותר:קלנדרינג יכול להגביר את צפיפות האריזה של חלקיקי החומר הפעילים ולהקטין את החלל הריק ביניהם. זה יכול לשפר את המוליכות, הקיבולת וחיי המחזור של האלקטרודה.

- עובי נמוך יותר:קלנדר יכול להפחית את עובי האלקטרודה ולהגדיל את הקיבולת הספציפית שלה (קיבולת ליחידת שטח). זה יכול להפחית את המשקל והנפח של הסוללה ולשפר את צפיפות האנרגיה שלה.

- הידבקות טובה יותר:קלנדר יכול לשפר את ההדבקה בין שכבת החומר הפעיל לרדיד אספן הזרם, כמו גם בין שכבות שונות של האלקטרודה (כגון קלסר, תוסף מוליך ומפריד). זה יכול לשפר את החוזק המכני והיציבות של האלקטרודה.

- נקבוביות אחידה:קלנדרינג יכול ליצור פיזור נקבוביות אחיד באלקטרודה, מה שיכול להקל על חדירת האלקטרוליטים והובלת יונים. זה יכול לשפר את ביצועי הקצב והבטיחות של הסוללה.