Verfahren zum Kalandrieren von Batterieelektroden

Was ist Kalandrieren:

Das Kalandrieren von Batterieelektroden ist ein wichtiger Schritt im Produktionsprozess von Lithium-Ionen-Batterien und dient dazu, Elektroden zu erhalten, die den Designanforderungen entsprechen. Kalandrieren ist ein notwendiger Prozess. Nach der Elektrodenbeschichtung und dem Trocknen ist die Abziehfestigkeit zwischen dem aktiven Material und der Stromkollektorfolie gering. Zu diesem Zeitpunkt muss es kalandriert werden, um die Bindungsstärke zwischen dem aktiven Material und der Folie zu verbessern und zu verhindern, dass es sich beim Eintauchen in den Elektrolyten und bei der Verwendung der Batterie ablöst.

Der Zweck des Kalandrierens:

Durch den Kalandrierungsprozess bleibt die Oberfläche der Elektrode glatt und flach. Es kann einen Batteriekurzschluss verhindern, der durch Grate auf der Elektrodenoberfläche verursacht wird, die den Separator durchdringen, und verbessert die Energiedichte der Batterie. Durch den Kalandrierungsprozess kann das auf den Elektrodenstromkollektor beschichtete Elektrodenmaterial verdichtet werden, wodurch das Volumen der Elektrode verringert, die Energiedichte der Batterie erhöht und die Lebensdauer und Sicherheitsleistung der Lithiumbatterie verbessert werden.

 

Einmaliges Kalandrieren und sekundäres Kalandrieren:

Einmaliges Kalandrieren bedeutet, nur einmal zu walzen, damit die Elektrode die vorgesehene Dicke und Dichte erreicht.

Beim sekundären Kalandrieren wird die Elektrode zunächst auf eine bestimmte Dicke gewalzt und dann durch das zweite Walzen die vorgesehene Dicke und Dichte erreicht.

Unterschied:

Nach dem Kalandrieren kann es leicht zu Rissen und Pulverisierung der aktiven Partikel kommen, und der Porendurchmesser über der Elektrode (von der Kupferfolie entfernt) ist größer als der Porendurchmesser unter dem Polstück (in der Nähe der Kupferfolie).

Durch die sekundäre Kalandrierung wird nicht nur der Bruch aktiver Partikel so weit wie möglich reduziert, sondern auch die Porengrößenverteilung in den Polstücken gleichmäßiger, wodurch das Eindringen von Elektrolyt gefördert und letztendlich die Leistung der Batterie verbessert wird.

 

Heißkalandrierung und Kaltkalandrierung:

Kaltkalandrierungstechnologie: Während des Walzpressvorgangs erfolgt keine Heizmaßnahme und die Temperaturänderung wird nicht manuell gesteuert.

Heißkalandrierungstechnologie: Kalandrierungstechnologie, die die verarbeiteten Materialien vorwärmt und zum Walzen der verarbeiteten Materialien eine Heizwalze mit hochpräziser Temperaturregelung verwendet.

 

Vorteile der Warmwalztechnik: 

Wenn die Temperatur der gewalzten Elektrode steigt, wird das Bindemittel in der Elektrodenbeschichtung weicher, der Verformungswiderstand verringert sich und die Verdichtung erfolgt leichter, wodurch die Oberflächendicke des Polstücks gleichmäßiger wird.

Daher bietet die Heizwalzentechnologie durch eine präzise Temperaturregelung folgende Vorteile:

(1) Reduzieren Sie den Verarbeitungsdruck und die Walzkraft kann um bis zu 62 % reduziert werden.

(2) Reduzieren Sie den Elektrodenrückstoß um etwa 50 %, wodurch die Volumendichte der Batterie effektiv erhöht wird.

(3) Verbessern Sie die Bindungskraft zwischen dem Beschichtungsmaterial und dem Stromkollektor, reduzieren Sie Schäden am Bindemittel in der Batterieelektrode und verbessern Sie effektiv die Lebensdauer.

(4) Absorbieren Sie die Wärme während des Rollvorgangs und verbessern Sie die Konsistenz der Batterie.

(5) Reduziert den Innenwiderstand der Batterie und bietet viele weitere Vorteile.

Gegenwärtig ist die Flachplattenpresstechnologie vom Markt verdrängt, und die Kaltkalandrierungstechnologie wurde schon lange entwickelt, und die Technologie ist ausgereift und wurde auf dem Markt in Massenproduktion hergestellt. Im Vergleich zur Kaltkalandrierungstechnologie bietet die hochpräzise Heißkalandrierungstechnologie viele Vorteile, wie z. B. die Reduzierung des Drucks, die Reduzierung des Batteriematerialverlusts, die Verlängerung der Zykluslebensdauer und die Verbesserung der Batteriekonsistenz. Daher könnte die beheizte Kalandriertechnologie in Zukunft die Hauptentwicklungsrichtung der Kalandriertechnologie sein.