叠片工艺之异常解析

关于叠片中的“极耳翻折”、“极片掉片”、“极芯短路”等问题层出不穷，影响电池性能的发挥。

1，极耳翻折

叠片式锂离子电池,正极耳弯折对电池性能影响较小,负极耳弯折则会造成电池内 部短路,进而造成低压甚至着火,其原因是,极耳弯折的负极片腐蚀溶解,铜金属 在相邻负极片边缘析出,刺破隔膜导致内部短路。

由于极片在运输过程中，极耳受自身重力以及极片过辊包角的影响，易导致极耳翻折，在极片运输过程中增加极耳导向组件、极耳翻折的检测机制确保极片在进入叠片前的状态

2，极片掉片

（ 1）极片掉片最直接会影响生产效率，叠片的生产效率是其劣势，辅助时间越长，效率自然掉落。

（2）在一定程度增加了掉落极片如何处理问题，同时掉落数量与成本直接关系。

极片真空吸板在极片取料搬运过程中易出现破空，导致极片吸不稳。

通过优化极片取料真空吸板的内部结构，增强取料吸板的吸力，同时缩短极片取料的起破空时间，达到高速稳定的取片效果。

3，极芯短路直接涉及电池安全性能。

极组短路主要影响因素为：粉尘、碎屑、极片对齐度不良、极片毛刺等。

通过优化极片制极耳处、极片裁切处、极片流转搬运处的粉尘控制，通过优化吸尘管路、吸尘口处的风量设计，采用一拖二的风机布局，降低能耗的同时控制叠片的过程粉尘。

毛刺和粉尘

极片毛刺是指极片冲切所产生的断面基材拉伸，弯曲。行业内对极片毛刺的普遍标 准是Vh≤15μm(以集流体表面为基准计算); Vk≤15μm (以极片边缘为基准计算)。

极片粉尘是指极片冲切所产生的涂层颗粒或基材碎屑。行业内暂时还没有对粉尘颗 粒的大小形成标准，只是对极片掉粉后漏箔的区域大小有做要求， L≤4mm (连续出 现); H≤0.2mm (开裂或漏箔)。

在模切和叠片工序中控制冲切时的毛刺大小，减少冲切时产生的粉尘，以及在极片 转运过程中避免毛刺的产生，已成为这两个工序目前面临的最主要的难题，而要解 决这些难题，先要了解毛刺和粉尘产生的原因。

极片毛刺粉尘产生的主要原因有三点：1、冲切方式；2、冲切模具的结构；3冲切 模具的材料及加工精度。

① 、冲切方式

行业中在极片冲切工序，最常用的方式有以下几种

②、冲切模具冲切极片时毛刺产生的原理：

利用冲头和下刀极小的间隙对极片进行裁切，间隙的大小是影响毛刺的最大因素：

3 、 冲切模具冲切极片时粉尘产生的原理：

上下刀的间隙、压料板和冲头的间隙、压料板压力的大小及压料板表面的平面度是 影响掉粉的几大因素。要保证模具各零件的间隙，首先，要选择好模具材料，其次，要保证加工精度。

a: 上下刀的间隙：间隙小时，由于挤压作用加剧，对极片的冲裁力增大，对表面涂 层挤压增强，涂层开裂、从基材上剥离、脱落。压料板托料时还会造成断面和冲头 的二次摩擦。

b: 压料板和冲头的间隙：间隙过大时，无法压住断口边的涂层，裁断时造成的涂层 挤压无法压住。间隙过小时，有摩擦冲头的风险。

c: 压料板压力的大小：涂层被挤压时，压料板压力大于挤压张力，可有效减少涂层 开裂、从基材上剥离、脱落等问题。

d:压料板平面度：如果平面度不好，对断面的压实效果不均匀，会出现不连续的涂 层开裂等问题。

4 、 冲切模具的材料及精度：

a:冲压模具工作时要承受冲击、振动、摩擦、高压和拉伸、弯扭等负荷，工作条件 复杂，易发生磨损、疲劳、断裂、变形等现象。因此，对模具工作零件材料的要求 比普通零件高，常用材料：

b: 模具精度可分为加工精度和装配精度，常用的精加工设备有油割、坐标磨等，加 工精度可做到0.001mm, 可达到刀口间隙0.002mm 的精度要求，装配精度需要靠 定位销及装配经验实现，需要经验及技能较高的装配人员。

5、极片流转过程中的碰撞及摩擦：

现阶段采用的设备连线方式为模切机+极片料盒输送+叠片机。

缺点：极片冲切完进入料盒，经过输送进入叠片机，叠片机从料盒中取片，过程中 无法避免极片和料盒的碰撞和摩擦，造成极片的掉粉和集流体的变形，是极片不良 的潜在风险。

毛刺粉尘解决方案

了解了毛刺和粉尘产生的原因，解决方案可从以下几点入手：1、优化现有模具结 构；2、改善模具材料；3、提高模具制造和装配精度；4、改进模切叠片设备工艺；

① 、对现有模具的优化

冲切模具结构的稳定性，直接决定了毛刺和掉粉能不能做到可控，现在行业中最常 用的结构有以下几种：

卷绕用极片模切模具

由于卷绕式模切机工艺的特殊性，常用的导柱模具无法将导柱均布，只能制作成冲 头悬臂式，导致上模冲压点和重心无法重合，模具整体稳定性较差，靠刀模具从根 本上解决了上述问题，且成本相对还较低，会是将来重点选用的模具。

冲切模具结构的稳定性，直接决定了毛刺和掉粉能不能做到可控，现在行业中最常用的结构有以下几种：

叠片用极片模切模具

低速模具也是采用冲头悬臂式的结构，主要在实验线上使用，高速模具导柱分布均 匀，结构稳定，是产线上主流的模具。

②、模切叠片一体机是终极解决方案

模切叠片一体机在极片冲切完之后可直接进入叠片平台，避免极片和料盒的碰撞和 摩擦，彻底解决极片不良的潜在风险。