تستخدم بطاريات الليثيوم أيون على نطاق واسع في مختلف المجالات ، مثل السيارات الكهربائية والإلكترونيات الاستهلاكية وتخزين الطاقة والفضاء. يعتمد أداء وجودة بطاريات الليثيوم أيون على مواد الإلكترود وطرق معالجتها. إحدى العمليات الرئيسية في تصنيع الإلكترود هي الصقل ، وهو ضغط ملاط الإلكترود المطلي برقائق مجمّع التيار بواسطة زوج من البكرات. يمكن أن يؤدي الصقل إلى تحسين الكثافة والتوصيل والالتصاق والقوة الميكانيكية للإلكترود ، بالإضافة إلى تقليل السماكة والمسامية. ومع ذلك ، فإن للتقويم أيضًا بعض العيوب ، مثل التكسير والتفكيك وتراكم الإجهاد وفقدان السعة. لذلك ، من المهم تحسين معلمات التقويم واختيار المعدات المناسبة لأنواع ومواصفات الأقطاب الكهربائية المختلفة.
A آلة تقويم القطب الكهربائي للبطارية(آلة الضغط المتداول)عبارة عن جهاز يتكون من بكرتين أو أكثر تدور في اتجاهين متعاكسين وتضغط على المادة التي تمر من خلالها. هناك أنواع مختلفة من آلات التقويم ، مثل آلات التقويم ثنائية الأسطوانات وثلاث أسطوانات وأربع أسطوانات ومتعددة الأسطوانات. من بينها ، يعتبر التقويم ثنائي الأسطوانات هو الأكثر استخدامًا لتقويم قطب بطارية ليثيوم أيون. يحتوي جهاز التقويم ثنائي الأسطوانات على بكرتين أسطوانيتين مع فجوة قابلة للتعديل والضغط. يتم إدخال رقائق الإلكترود في الفجوة وضغطها بواسطة البكرات. يمكن التحكم في سمك وكثافة القطب عن طريق تعديل الفجوة والضغط.
يعتمد نطاق تطبيق آلة الصقل ثنائية الأسطوانة لأقطاب بطارية ليثيوم أيون على عدة عوامل ، مثل مادة القطب وطريقة الطلاء وسمك الطلاء ومواد الأسطوانة وقطر الأسطوانة وسرعة الأسطوانة ودرجة حرارة الأسطوانة. بشكل عام ، فإن آلة الصقل ثنائية الأسطوانة مناسبة للأقطاب ذات سماكة طلاء معتدلة (10-50 ميكرون) ، وكثافة عالية (1. 5-2 جم / سم 3) ومسامية منخفضة (30-40 في المائة). يجب أن تكون مادة الأسطوانة صلبة وناعمة ، مثل الفولاذ أو الفولاذ المطلي بالكروم. يجب أن يكون قطر الأسطوانة كبيرًا بما يكفي لتجنب إجهاد الانحناء المفرط على رقائق الإلكترود. يجب أن تتطابق سرعة الأسطوانة مع سرعة التغذية لتجنب الانزلاق أو التمزق. يجب أن تبقى درجة حرارة الأسطوانة في درجة حرارة الغرفة أو أعلى قليلاً لتجنب التمدد الحراري أو انكماش القطب.
يعتمد مبدأ عمل آلة الصقل ثنائية الأسطوانة لأقطاب بطارية ليثيوم أيون على نظرية تشوه البلاستيك المرن. عندما تدخل رقائق الإلكترود في الفجوة بين البكرات ، فإنها تخضع لتشوه مرن أولاً ، مما يعني أنه يمكنها استعادة شكلها الأصلي بعد التفريغ. مع زيادة الضغط ، تصل رقائق الإلكترود إلى نقطة إنتاجها وتخضع لتشوه البلاستيك ، مما يعني أنها تحتفظ ببعض التشوه الدائم بعد التفريغ. يمكن أن يؤدي تشوه البلاستيك إلى تقليل سمك القطب وزيادة كثافة القطب. ومع ذلك ، إذا كان الضغط مرتفعًا جدًا ، فقد يتسبب في تلف لا رجعة فيه لبنية وخصائص القطب الكهربي ، مثل التشقق أو التفريغ أو فقد السعة.
وظيفة معداتقطب البطاريةآلة الصقلبالنسبة لأقطاب بطارية الليثيوم أيون ، يتم تحسين أداء وجودة الأقطاب الكهربائية من خلال تحسين معاييرها الفيزيائية. باستخدام آلة تقويم ثنائية الأسطوانة ، يمكن تحقيق ما يلي:
- كثافة أعلى:يمكن أن يؤدي الصقل إلى زيادة كثافة التعبئة لجزيئات المواد النشطة وتقليل المسافة الفارغة بينها. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تحسين الموصلية والقدرة ودورة الحياة للقطب الكهربي.
- سماكة أقل:يمكن أن يقلل الصقل من سمك القطب ويزيد من سعته المحددة (السعة لكل وحدة مساحة). يمكن أن يؤدي ذلك إلى تقليل وزن وحجم البطارية وتحسين كثافة طاقتها.
- التصاق أفضل:يمكن أن يعزز الصقل الالتصاق بين طبقة المادة الفعالة ورقاقة المجمع الحالية ، وكذلك بين الطبقات المختلفة للقطب الكهربي (مثل الرابط ، والمواد المضافة الموصلة ، والفاصل). هذا يمكن أن يحسن القوة الميكانيكية واستقرار القطب.
- المسامية المنتظمة:يمكن أن ينشئ الصقل توزيعًا موحدًا للمسام في القطب ، مما يسهل تسلل الإلكتروليت ونقل الأيونات. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تحسين أداء المعدل وأمان البطارية.
