电池极片轧制设备是从轧钢机器演化过来的，一样平常由机架部分、传动部分及电控部分组成。根据机器构造与辊压模式，本文先容三种常用的锂离子电池极片辊压机及其工艺特点：手动螺旋加压式极片轧机、气液增压泵加压式极片轧机、液压伺服加压式极片轧机。
1、手动螺旋加压式极片轧机
这种设备由减速电机驱动高硬度压辊旋转，采取斜块式辊缝调节装置机器调度压辊间隙，使极片受压成型，增加极片密度，紧张用于轧制单片的电池极片，辊压示意如图1所示。这种设备紧张运用于实验室，通过设定辊缝值使轧辊在极片上加载压力，没有额外的加压装置。因此，一样平常实际压力比较小，辊压极片压实密度受到限定，而且一样平常最大辊缝受机器装置限定，存在一个最大值，一样平常不能辊压太厚的极片。
图1 手动螺旋加压调辊缝示意图
2、气液增压泵加压式极片轧机
气液增压泵加压办法电池极片轧机采取楔铁和丝杠离线调节辊缝，不能对轧辊间隙和轧制力进行实时在线调节，本钱比较低，能够轧制对称涂布的电池极片，如图2。
图2 极片轧机实物照
这种轧机的辊缝由可变厚度的中间斜楔调度，调隙事理：在轧辊两端的轴承座之间各有两块斜面相贴的调隙斜铁。常日固定个中一块较薄的称为静斜铁，移动另一块较厚的称为动斜铁，当两块斜铁在斜面方向上有相对位移时，组合出不同的厚度，进而有了不同辊缝。如图3所示。一样平常利用步进电机带动斜铁滑块运动的机构，把步进电机的旋转运动转化为轧辊之间间隔的调度，其构造图见图4。在用伺服电机驱动斜铁移动时，为了能更直不雅观看到的辊缝，以是调度斜铁到轧辊两端缝隙刚好为零，把斜铁的这个位置称为原点，并安装一个限位开关称为原点开关。
图3 斜楔调隙示意图
图4 缝隙部分步进电机机器构造
图5 斜楔式电池极片轧机示意图
图5是斜楔式电池极片轧机受力示意图，液压缸压力F浸染在轧辊两侧的轴承座上，极片轧制时，液压缸压力F分解为浸染在楔铁上的力和浸染在极片上的有效轧制力。轧制基本过程为：设电池极片进入轧机前，轧机加压液压缸的压力为零时，预调节辊缝值S0。利用气液增压泵加压后，轧辊轴承座以及楔铁将会被压缩，两轴承座中央间隔将会缩短，由于轧辊不会打仗，所有的压力将会浸染在楔铁上，设缩短的间隔为x0，液压缸预紧力为F，则：
式中，K1是楔铁的刚度。当电池极片有浆料的部分进入轧机时，电池极片厚度增加，将会有轧制力浸染在电池极片上，轧辊和轧辊轴承座将会产生弹性变形，楔铁所受的力减小。浸染在楔铁上的浸染力F1为：
式中，x浸染在电池极片上的有效轧制力P为：
式中，h为辊压后极片厚度，S0为液压缸的压力为零时预调节辊缝值，x为两轧辊轴承座中央间隔的减小量，K2为高下辊系的串联刚度，如图5所示，高下辊系的刚度分别为K21和K22，有：
浸染在楔铁上的力F1与有效轧制力P的和即是液压缸的压力F，即：
联合这几式，则有：
由此式可知液压缸压力F、预调节辊缝S0、来料厚度H等对极片有效轧制力P和辊压厚度h的影响。将高下辊系的弹性变形曲线A、电池极片的塑性变形曲线B 和轴承座与楔铁弹性变形曲线C 画在同一图中，如图6所示，O点所对应的横纵坐标就分别是有效轧制力和极片轧出厚度。
图6 带楔铁的弹塑性曲线叠加的有效轧制力-辊压厚度图
工艺参数调节要点
锂离子电池极片的压实过程也遵照粉末冶金领域的指数公式，这揭示了涂层密度或孔隙率与压实载荷之间的关系。极片被压实，在线载荷qL= FN / WC浸染下（FN浸染在极片上轧制力，WC极片涂层轧制宽度），涂层密度由初始值ρc,0变为ρc，有：
个中，ρcρc,max和γc为常数，某一种极片可以通过实验数据拟合得到。
但是，在带楔铁的轧机中，设定的液压缸压力F并不是完备浸染在极片上，而是分解为浸染在楔铁上的力和浸染在极片上的有效轧制力两部分。而且分量随着辊压参数设定不同而不一样。
（1）液压缸压力F保持不变时，辊缝调定不同的值，如果预辊缝S0比较小时，轴承座与楔铁脱开，压力全部浸染在极片上，预辊缝由小增加直至某临界值之前，辊压厚度都不会变革，但这种情形不是很稳定。超过临界值，预辊缝S0连续增加，浸染在极片上的有效轧制力不断减小，极片厚度增加。
（2）预调定辊缝S0比较得当且不变时，如果液压缸的压力F调定值小于某一个值，在轧辊辊压极片时，轴承座就会与楔铁脱开，压力全部浸染在极片上，随着油缸压力增加，浸染在极片上的有效轧制力也增加，辊压厚度减小。但液压缸压力大于此值后，油缸压力连续增大，增大的压力基本花费在楔铁上了，有效轧制力增加不明显。
（3）辊缝和液压缸压力设定不变，轧制不同厚度的电池极片。来料厚度变小时，辊压厚度也随之减小，但是损耗在楔铁上的压力增大，而有效轧制力减小，，涂层压实密度不会保持恒定。
（4）目前，气液增压泵加压式极片轧机的实际利用过程中，没有一个统一的调节辊缝与液压缸压力的方法。调定一个比较小的辊缝，液压缸液压小一些；或者调定一个较大的辊缝，液压缸压力增大些，都能轧出同样厚度的电池极片。为了使液压缸的压力得到有效的利用，减少压力增加导致的系统能量丢失，该当使花费在楔铁上的压力只管即便减小，但是为了有一定的富余度，可以使得油缸压力略大于所需轧制力，可以根据下式算出所须要的预辊缝：
3、液压伺服加压式极片轧机
AGC（AutomaticGauge Control）轧机是一种具有在线自动厚度调节技能的极片轧机，目前最前辈的是全液压压下调节装置。液压伺服掌握加压式极片轧机不再利用楔铁调节辊缝值，液压缸压力能够完备浸染在电池极片上，为了能够实时掌握浸染在电池极片上压力和液压缸活塞位置，加压系统采取阀控缸的液压伺服掌握系统。这种办法构造大略，灵敏度高，能够知足很严格的厚度精度哀求，可实现恒压力、恒间隙轧制。通报的力和功率大的液压伺服掌握系统的引入使得极片轧机能够实现压力和辊缝的在线实时调节，轧制单双层交替涂布的极片时，单层部分也能得到比较好的轧制效果，使得轧制极片的质量大大提高。轧制过程中有杆腔通过减压阀、溢流阀和蓄能器的组合保持一个恒定压力。高下轴承座之间有四个柱塞缸，通过减压阀和溢流阀的组合保持恒压以平衡上辊系的重量。
机座的刚度采取轧辊压靠法测定，确定过程详细如下：两轧辊之间没有电池极片、轧辊空转的情形下，上轧辊逐步压下，使高下轧辊直接打仗压靠。轧辊打仗压靠后，掌握液压伺服缸，使上轧辊连续低落，使轧机事情机座产生弹性变形。然后掌握上轧辊逐步上升，两轧辊逐步分开，丈量轧制力和液压缸体与活塞相对位置的对应关系。缸体与活塞相对位置的变革反应的便是事情机座的弹性变形。
图7 液压伺服加压式电池极片轧机示意图
液压伺服系统加压式电池极片轧机加压机构示意图如图7，液压压力全部浸染在极片上，有效轧制力P为：
个中，K为全体机架的刚度，h为辊压厚度，S0为预调节辊缝。
液压伺服加压式极片轧机能够实时掌握浸染在电池极片上压力和液压缸活塞位置，具备恒压力、恒辊缝两种轧制模式。
恒辊缝轧制
图8 恒辊缝(100μm)轧制实验曲线
如图8所示，当轧辊从电池极片有浆料部分辊压到无浆料的过程中，由于电池极片的溘然变薄，上轧辊会溘然低落然后快速规复的原位置，轧机机座的弹性变形减小，轧制力也相应减小。当轧辊从电池极片的基带部分辊压到有浆料部分的过程中，上轧辊会溘然上升然后下压到哀求的位置，轧机机座的弹性变形增大，轧制力也相应增大。但总体来看，位移颠簸不是很大。
目前乃至涌现双闭环掌握系统，内环位置掌握环（APC）是的核心掌握环节，其输出为轧辊的实际位置或称实际辊缝，即现恒辊缝轧制。外环为极片厚度掌握环，实时在线检测极片厚度，厚度反馈旗子暗记用来改动位置环的辊缝设定值，通过液压伺服掌握，使轧辊快速动作，以达到迅速肃清厚差的目的。
恒压力轧制
图9 恒轧制力（单侧400KN）轧制实验曲线
如图9所示，当轧辊从电池极片有浆料部分辊压到无浆料部分的过程中，由于电池极片的溘然变薄，轧制力会有一个减小的颠簸，再快速规复到设定值，上轧辊也相应低落。当轧辊从电池极片的基带部分辊压到有浆料部分的过程中，轧制力会有个增大的颠簸，再快速规复到设定值，上轧辊也相应上升。但总体来看，压力颠簸不是很大。
由于轧机两侧机器构造制造装置的不完备对称、传动侧与传动轴相连、电池极片在辊系间的位置也不能担保在中间，位置的变革有一定差别。由于电池极片负载的分外性，如何战胜在过极片间隙时，减小压力的颠簸等问题还有待进一步办理。
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本文授权转载自"大众年夜众号：锂想生活（ID：LIB-Life），作者：miko woo
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