鋰離子電池極片切割方法及特點(diǎn)介紹

鋰離子電池切割過(guò)程中，極片裁切邊緣的質(zhì)量對(duì)電池性能和品質(zhì)具有重要的影響，具體包括：（1）毛刺和雜質(zhì)，會(huì)造成電池內(nèi)短路，引起自放電甚至熱失控；（2）尺寸精度差，無(wú)法保證負(fù)極完全包裹正極，或者隔膜完全隔離正負(fù)極極片，引起電池安全問題；（3）材料熱損傷、涂層脫落等，造成材料失去活性，無(wú)法發(fā)揮用途；（4）切邊不平整度，引起極片充放電過(guò)程的不均勻性。因此，鋰離子電池極片切割工藝要防止這些問題出現(xiàn)，提高工藝品質(zhì)。

1、圓盤剪分切

圓盤分切重要有上、下圓盤刀，裝在分切機(jī)的刀軸上，利用滾剪原理來(lái)分切厚度為0.01~0.1mm成卷的正負(fù)極極片。

2、模具沖切

鋰離子電池極片的模切工藝又分為兩種：（1）木板刀模沖切，鋒利的刀刃安裝在木板上，一定壓力用途下將刀刃切開極片。這種工藝模具簡(jiǎn)單，成本低，但是沖切品質(zhì)不易控制，目前逐步被淘汰。（2）五金模具沖切，利用沖頭和下刀模極小的間隙對(duì)極片進(jìn)行裁切。涂層顆粒通過(guò)粘結(jié)劑連接在一起，在沖切工藝過(guò)程中，在應(yīng)力用途下涂層顆粒之間剝離，金屬箔材發(fā)生塑形應(yīng)變，達(dá)到斷裂強(qiáng)度之后出現(xiàn)裂紋，裂紋擴(kuò)展分離。金屬材料沖切件的斷面分為４個(gè)部分：塌角、剪切帶、斷裂帶和毛刺。斷面的剪切帶越寬，塌角及毛刺高度越小，沖切件的斷面質(zhì)量也就越高。

3、鋰離子電池極片的激光切割

圓盤分切和模切都存在刀具磨損問題，這容易引起工藝不穩(wěn)定，導(dǎo)致極片裁切品質(zhì)差，引起電池性能下降。激光切割具有生產(chǎn)效率高，工藝穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，已經(jīng)在工業(yè)上應(yīng)用于鋰離子電池極片的裁切，其基本原理是利用高功率密度激光束照射被切割的電池極片，使極片很快被加熱至很高的溫度，迅速熔化、汽化、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)而形成孔洞，隨著光束在極片上的移動(dòng)，孔洞持續(xù)形成寬度很窄的切縫，完成對(duì)極片的切割。

其中，激光能量和切割移動(dòng)速度是兩個(gè)重要的工藝參數(shù)，對(duì)切割質(zhì)量影響巨大。當(dāng)激光功率太低或者移動(dòng)速度太快時(shí)，極片不能完全切開，而當(dāng)功率太高或移動(dòng)速度太低時(shí)，激光對(duì)材料用途區(qū)域變大，切縫尺寸更大。

由于鋰離子電池極片是雙面涂層中間集流體金屬層的結(jié)構(gòu)，而且涂層與金屬箔材之間性質(zhì)差異大，對(duì)激光用途的響應(yīng)也不相同。激光用途在負(fù)極石墨層或正極活物質(zhì)層時(shí)，由于它們具有很高的激光吸收率，導(dǎo)熱系數(shù)也很低，因此，涂層要相對(duì)較低的熔化和汽化激光能量，而金屬集流體對(duì)激光具有反射用途，并且熱傳導(dǎo)快，因此金屬層的熔化和汽化激光能量升高。