鋰電池極片分切工序有什么特點？是如何處理毛刺問題的？

在極片分切工藝中，刀具的側(cè)向壓力和重疊量是圓盤切刀部的主要調(diào)整參數(shù)，需要根據(jù)極片的性質(zhì)和厚度詳細調(diào)整。

1、鋰電池極片圓盤剪的裁切方式具有完全不同的特點：（1）極片分切時，上下圓盤刀具有后角，類似與剪刀刀刃，刃口寬度特別小。上下圓盤刀不存在水平間隙，而是上下刀相互接觸并存在側(cè)向壓力。（2）板料分切時上下基本上都有橡膠托輥，平衡上下刀在剪切時產(chǎn)生的剪力和剪切力矩，避免板料的大幅變形。而極片分切沒有上下托輥。（3）極片涂層是由顆粒組成的復(fù)合材料，幾乎沒有塑性變形能力，當上下圓盤刀產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力大于涂層顆粒之間的結(jié)合力，涂層產(chǎn)生裂縫并拓展分離。

2、極片分切質(zhì)量影響因素影響毛刺的大小、斷面形貌特征及極片尺寸精度等質(zhì)量的因素有很多，根據(jù)現(xiàn)有的理論，可以總結(jié)為：極片的物理力學(xué)性能、極片厚度、上下成對刀具的側(cè)向壓力、上下成對刀具的重疊量、刃口磨損狀態(tài)、咬入角、圓盤刀精度等。

（1）材料物理力學(xué)性能的影響。一般說，材料的塑性好，剪切時裂紋會出現(xiàn)得較遲，材料被剪切的深度較大，所得斷面光亮帶所占的比例就大；而塑性差的材料，在同樣的參數(shù)條件下，則容易發(fā)生斷裂，斷面的撕裂帶所占的比例就會偏大，光亮帶自然也較小。（2）上下成對刀具側(cè)向壓力的影響。在極片的分切中，刀具側(cè)向壓力是影響分切質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。剪切時，斷裂面上下裂紋是否重合、剪切力的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)都與側(cè)向壓力的大小關(guān)系密切。側(cè)向壓力太小時，極片分切可能出現(xiàn)分切斷面不齊整、掉料等缺陷，而壓力太大，刀具更容易磨損，壽命更短。

（3）上下成對刀具的重疊量的影響。重疊量的設(shè)置主要與極片的厚度有關(guān)，合理的重疊量有利于刀具的咬合，其影響包括剪切質(zhì)量的優(yōu)劣、毛剌的大小和刀具刃口磨損快慢等問題。（4）咬入角的影響。咬入角增加，剪切力所產(chǎn)生的水平分力也會增大。如果水平分力大于極片的進料張力，板材要么打滑，要么在圓刀前拱起來而無法剪切。而咬入角減小，刀片的直徑就要增大，分條機的尺寸相應(yīng)的也要增大。因此如何平衡咬入角、刀片直徑、板料厚度以及重疊量，必須參考實際工況而定。

3、極片分切的主要缺陷極片分切斷面典型形貌圖，斷裂面涂層主要顆粒之間相互剝離斷裂，而集流體發(fā)生塑性切斷和撕裂。當極片涂層壓實密度增大，顆粒之間的結(jié)合力增強時，極片涂層部分顆粒也出現(xiàn)被切斷的情況。極片分切中存在的主要缺陷包括以下幾種：（1）毛刺毛刺，特別是金屬毛刺對鋰電池的危害巨大，尺寸較大的金屬毛刺直接刺穿隔膜，導(dǎo)致正負極之間短路。而極片分切工藝是鋰離子電池制造工藝中毛刺產(chǎn)生的主要過程。圖3所示即為極片分切產(chǎn)生的金屬毛刺的典型形貌，極片在分切時形成了集流體毛刺，尺寸達到100μm以上。通過切刀倒角、刀具側(cè)向壓力以及收放卷張力的調(diào)節(jié)來控制毛刺的數(shù)量和尺寸。

為了避免這種情況出現(xiàn)，調(diào)刀時根據(jù)極片的性質(zhì)和厚度，找到最合適的側(cè)向壓力和刀具重疊量是最關(guān)鍵的。另外，通過還可以切刀倒角，收放卷張力來改善極片邊緣品質(zhì)。（2）波浪邊極片分切時存在的掉料和波浪邊缺陷，波浪邊。出現(xiàn)波浪邊時，極片分切和卷繞時會出現(xiàn)邊緣糾偏抖動，從而引起工藝精度，另外對電池最終的厚度和形貌也會出現(xiàn)不良影響。

（3）掉粉極片出現(xiàn)掉粉會影響電池性能，正極掉粉時，電池容量減小，而負極掉粉時出現(xiàn)負極無法包裹住正極的情形，容易造成析鋰。以上品質(zhì)問題主要都是通過尋找合適的調(diào)刀參數(shù)來解決。

（4）尺寸不滿足要求極片分切機是按電池規(guī)格，對經(jīng)過輥壓的電池極片進行分切，要求分切極片尺寸精度高等。卷繞電池設(shè)計時，隔膜要包裹住負極避免正負極極片之間直接接觸形成短路，負極要包裹住正極避免充電時正極的鋰離子沒有負極活物質(zhì)接納出現(xiàn)析鋰，一般地，負極和隔膜、負極和正極的尺寸差為2-3mm，而且隨著比能量要求提高，這個尺寸差還不斷減小。因此，極片尺寸精度要求越來越高，否則電池會出現(xiàn)嚴重的品質(zhì)問題。

注:源于生產(chǎn)實踐或工藝實驗結(jié)果。