Litij-ionske baterije se pogosto uporabljajo na različnih področjih, kot so električna vozila, zabavna elektronika, shranjevanje energije in vesoljska industrija. Delovanje in kakovost litij-ionskih baterij sta odvisni od materialov elektrod in njihovih metod obdelave. Eden ključnih procesov pri izdelavi elektrod je kalandriranje, ki je stiskanje elektrodne brozge, prevlečene na tokovno zbiralno folijo s parom valjev. Kalandriranje lahko izboljša gostoto, prevodnost, oprijem in mehansko trdnost elektrode ter zmanjša debelino in poroznost. Vendar ima kalandriranje tudi nekaj pomanjkljivosti, kot so razpoke, razslojevanje, kopičenje napetosti in izguba zmogljivosti. Zato je pomembno optimizirati parametre kalandriranja in izbrati ustrezno opremo za različne vrste in specifikacije elektrod.
A kalandirni stroj z baterijskimi elektrodami(stroj za valjanje stiskalnice)je naprava, ki je sestavljena iz dveh ali več valjev, ki se vrtijo v nasprotnih smereh in pritiskajo na material, ki prehaja skozi njih. Obstajajo različne vrste kalandirnih strojev, kot so dvovaljni, trivaljni, štirivaljni in večvaljni kalandri. Med njimi je dvovaljni kalandr najpogosteje uporabljen za kalandriranje elektrod z litij-ionsko baterijo. Dvovaljčni kalender ima dva cilindrična valja z nastavljivo režo in pritiskom. Elektrodna folija se dovaja v režo in stisne z valji. Debelino in gostoto elektrode je mogoče nadzorovati s prilagajanjem razmika in pritiska.
Obseg uporabe kalandirnega stroja z dvema valjema za elektrode litij-ionske baterije je odvisen od več dejavnikov, kot so material elektrode, način premaza, debelina premaza, material valja, premer valja, hitrost valja in temperatura valja. Na splošno je kalandirni stroj z dvema valjema primeren za elektrode z zmerno debelino prevleke (10-50 mikronov), visoko gostoto (1.5-2 g/cm3) in nizko poroznostjo (30-40 odstotkov). Material valja mora biti trd in gladek, na primer jeklo ali kromirano jeklo. Premer valja mora biti dovolj velik, da preprečimo prekomerno upogibno obremenitev folije elektrode. Hitrost valja mora biti usklajena s hitrostjo podajanja, da preprečite zdrs ali trganje. Temperaturo valja vzdržujte na sobni temperaturi ali nekoliko višje, da preprečite toplotno raztezanje ali krčenje elektrode.
Načelo delovanja kalandirnega stroja z dvema valjema za elektrode litij-ionske baterije temelji na teoriji elastično-plastične deformacije. Ko elektrodna folija vstopi v režo med valji, se najprej elastično deformira, kar pomeni, da lahko po razbremenitvi povrne prvotno obliko. Z naraščanjem tlaka elektrodna folija doseže mejo tečenja in se plastično deformira, kar pomeni, da po razbremenitvi ohrani nekaj trajne deformacije. Plastična deformacija lahko zmanjša debelino in poveča gostoto elektrode. Če pa je tlak previsok, lahko povzroči nepopravljivo škodo na strukturi in lastnostih elektrode, kot so razpoke, razslojevanje ali izguba zmogljivosti.
Funkcija opremebaterijska elektrodakalandirni strojza elektrode litij-ionske baterije je izboljšanje delovanja in kakovosti elektrod z optimizacijo njihovih fizičnih parametrov. Z uporabo kalandirnega stroja z dvema valjema lahko dosežemo:
- Večja gostota:Kalandriranje lahko poveča gostoto pakiranja delcev aktivnega materiala in zmanjša prazen prostor med njimi. To lahko izboljša prevodnost, zmogljivost in življenjsko dobo elektrode.
- Nižja debelina:S kalandriranjem lahko zmanjšamo debelino elektrode in povečamo njeno specifično kapaciteto (zmogljivost na enoto površine). To lahko zmanjša težo in prostornino baterije ter izboljša njeno energijsko gostoto.
- Boljša oprijemljivost:Kalandriranje lahko izboljša oprijem med plastjo aktivnega materiala in folijo odjemnika toka, pa tudi med različnimi plastmi elektrode (kot so vezivo, prevodni dodatek in separator). To lahko izboljša mehansko trdnost in stabilnost elektrode.
- Enakomerna poroznost:Kalandiranje lahko ustvari enakomerno porazdelitev por v elektrodi, kar lahko olajša infiltracijo elektrolita in transport ionov. To lahko izboljša zmogljivost in varnost baterije.
