معدات بطاريات الليثيوم - معدات الضغط الأسطوانية

الضغط على الأسطوانة هي عملية ضغط المنتج المطلي من خلال بكرتين فولاذيتين بفجوة معينة وضغط إلى سمك محدد.

01. وظائف ومبادئ معدات الضغط الأسطواني والعوامل المؤثرة على جودة الضغط الأسطواني

1.1 وظائف معدات الضغط الأسطوانية

تتضمن عملية الكبس بالأسطوانة ضغط صفائح أقطاب بطارية الليثيوم المطلية والمجففة جزئيًا. تعزز هذه العملية كثافة طاقة البطارية مع ضمان تثبيت المادة الرابطة لمواد الأقطاب الكهربائية بإحكام بمجمع التيار، مما يمنع انفصال المادة وفقدان الطاقة أثناء الدورة. قبل عملية الكبس بالأسطوانة، يجب تجفيف صفائح الأقطاب الكهربائية المطلية جيدًا لتجنب تقشير الطلاء من مجمع التيار. أثناء عملية الكبس بالأسطوانة، يُعد التحكم في درجة الضغط أمرًا بالغ الأهمية: إذ يؤثر الضغط المفرط على تداخل/إزالة تداخل أيونات الليثيوم بالقرب من مجمع التيار، ويؤدي إلى التصاق المواد الفعالة بشدة (مما يؤدي إلى سهولة انفصالها)، وقد يجعل صفيحة القطب الكهربائي مرنة بشكل مفرط، مما يؤدي إلى فشل اللف أو كسرها بعد الكبس.

التدحرج تعد عملية الدرفلة واحدة من أهم العمليات في تصنيع صفائح أقطاب بطاريات الليثيوم، كما أن دقة الدرفلة لها تأثير كبير على أداء بطاريات الليثيوم.

أغراض التدحرج هي كما يلي:

يمكن لعملية الضغط بالأسطوانة أن تحافظ على سطح ورقة القطب الكهربائي ناعمًاناعمة ومسطحة، مما يمنع خطر حدوث قصر في دائرة البطارية بسبب النتوءات على سطح صفيحة القطب التي تخترق الفاصل، ويحسن كثافة طاقة البطارية. يمكن لعملية الضغط بالأسطوانة ضغط مادة القطب المغلفة على مجمع التيار في صفيحة القطب، مما يقلل حجم الصفيحة، ويزيد كثافة طاقة البطارية، ويحسن عمر دورة بطاريات الليثيوم وأدائها الآمن.

1.2 مبدأ لف صفائح أقطاب البطارية

الغرض من الدرفلة هو زيادة كثافة المادة الفعالة ورابطة الرقاقة وتجانس سُمكها. يجب إجراء عملية الضغط بالأسطوانة بعد اكتمال الطلاء وتجفيف صفيحة القطب الكهربائي؛ وإلا، فمن المرجح حدوث ظواهر مثل تساقط المسحوق وانفصال طبقة الغشاء أثناء عملية الضغط بالأسطوانة. صفيحة قطب البطارية هيرقائق النحاس (أورقائق الألومنيوم) مطلية بجسيمات ملاط ​​كهربائي على كلا الجانبين. يخضع شريط قطب البطارية لعمليتي طلاء وتجفيف قبل لفه. قبل اللف، يكون طلاء الملاط الكهربائي على رقاقة النحاس (أو رقاقة الألومنيوم) وسطًا حبيبيًا شبه متدفق وشبه صلب، يتكون من جزيئات أو مجموعات فردية غير متصلة أو ضعيفة الاتصال، ويتميز بقدرة تشتت وسيولة معينة. 

1.3 العوامل المؤثرة على جودة الضغط الأسطواني

تظهر مشاكل جودة صفائح أقطاب البطاريات الناتجة عن معدات الدرفلة بشكل رئيسي في عدم تساوي سمك ما بعد الدرفلة، مما يُسبب كثافة ضغط غير متسقة، وهو عامل حاسم في ثبات أداء البطارية. يشمل تناسق السمك تناسقًا عرضيًا وطوليًا، لأسباب مختلفة (الشكل 4). تشمل العوامل الرئيسية لعدم تناسق السمك العرضي تشوه انحناء اللفة، وصلابة الإطار، والتشوه المرن للمكونات الرئيسية الحاملة للحمل، وضغط اللفة، وعرض صفيحة القطب.