锂离子电池(LIBs)由于其高比能密度、宽温度范围和长循环寿命,广泛用于电子设备中。其中,在一些电池的卷芯中能够使用硅基负极材料作为负极片的一部分,硅基负极材料因其较高的嵌锂容量在锂离子电池中应用越来越广泛。
然而,硅基材料在充放电过程中出现体积膨胀问题,在充放电过程中硅和锂会进行合金化反应,硅的体积会发生100%~300%的膨胀,这种不断收缩膨胀会加剧电芯层间的挤压,从而导致层间的电解液不足,浸润不良,会引起电池容量的快速衰减。
所以提供一种卷芯及电池,用于解决上述相关技术中层间的电解液不足,浸润不良,会引起电池容量的快速衰减的技术问题。
工艺目的改善极片褶皱:在卷绕前对极片进行压花增厚处理,在极片表面形成不同形状的凸起点,使极片变厚,给另一极片留出充足反弹空间,减少正负极片之间的应力,从而改善极片褶皱。提高锂离子传输效率:通过对正负极材料进行大面积的机械压实,增加材料的密度和接触面积,从而提高锂离子在正负极之间的传输效率。增强极耳性能:对于方形锂电池的极耳,通过压花工艺提升极耳的整体刚度,增强其抗折性能。工艺设备及原理压花装置:通常由压花辊、配合辊、气缸、安装座、胶辊、导向结构等组成。压花辊外周覆盖有柔性的第一胶垫,第一胶垫的外周面上均布有多个压花凸起;配合辊的外周面上均布有多个凹坑,凹坑的间隔处设置有多个配合凸起。压花辊与配合辊组成对辊,压花凸起与凹坑的位置相对应,能够与凹坑相配合而向极片的与配合辊接触的一侧形成第一压花,配合凸起能够使第一胶垫压缩变形而向极片的与压花辊接触的另一侧形成第二压花。工作原理:极片在压花辊和配合辊之间通过,在气缸的作用下,压花辊和配合辊对极片施加一定的压力,使压花凸起在极片表面压出相应的花纹或凹痕,从而实现压花工艺。工艺参数压花压力:压力过大可能导致极片压裂或过薄,影响电池性能;压力过小则可能导致压花效果不明显,无法达到预期的目的。一般根据极片的材质、厚度等因素进行调整,通常在0.5MPa-2MPa之间。压花速度:速度过快可能导致压花不均匀,出现漏压或压花深度不够的情况;速度过慢则会影响生产效率。一般在1m/min-5m/min之间。压花辊温度:适当的温度可以使极片材料更加柔软,有利于压花的进行,同时还可以减少极片在压花过程中的变形和损伤。一般控制在50℃-80℃之间。工艺步骤1. 准备工作:检查压花装置的各部件是否正常,清洁压花辊和配合辊的表面,确保无杂物和油污;根据极片的规格和要求,调整压花装置的参数,如压花压力、压花速度等。
2. 极片安装:将待压花的极片安装在压花装置的进料口,确保极片平整、无褶皱,并与压花辊和配合辊的表面贴合紧密。
3. 压花操作:启动压花装置,使极片在压花辊和配合辊之间缓慢通过,进行压花处理。在压花过程中,要密切观察极片的运行情况和压花效果,如有异常及时停机处理。
4. 质量检查:压花完成后,对极片的压花质量进行检查,主要检查压花的深度、均匀度、有无裂纹等缺陷。如发现质量问题,应及时调整压花装置的参数或对极片进行重新压花。
5. 后续处理:将压花后的极片进行收卷或转移至下一道工序,如裁剪、焊接等。在收卷过程中,要注意避免极片受到损伤和污染。