鋰電網(wǎng)訊：鋰離子電池的電芯安全一直是業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的重點(diǎn)，而這也是動(dòng)力電池長期發(fā)展的關(guān)鍵，隨著動(dòng)力電池這幾年的飛速發(fā)展，該問題的重要性日益凸顯。
事實(shí)上，電芯的安全隱患主要表現(xiàn)為熱失控，影響的因素有很多，比如電芯的材料體系、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝、生產(chǎn)控制、終端使用方法等等。目前各大企業(yè)主要通過機(jī)器人替代人工，來減少安全隱患，同時(shí)對(duì)各工序機(jī)器精度和智能化上的要求也越來越高。其中在模切和疊片工藝中，產(chǎn)生的毛刺和粉塵容易造成電池短路，因此控制極片毛刺粉塵顯得尤為重要。
1極片毛刺粉塵產(chǎn)生的原因
極片毛刺是指極片沖切所產(chǎn)生的斷面基材拉伸，彎曲。行業(yè)內(nèi)對(duì)極片毛刺的普遍標(biāo)準(zhǔn)是Vh≤15μm(以集流體表面為基準(zhǔn)計(jì)算)；Vk≤15μm(以極片邊緣為基準(zhǔn)計(jì)算)。
極片粉塵是指極片沖切所產(chǎn)生的涂層顆粒或基材碎屑。行業(yè)內(nèi)暫時(shí)還沒有對(duì)粉塵顆粒的大小形成標(biāo)準(zhǔn)，只是對(duì)極片掉粉后漏箔的區(qū)域大小有做要求，L≤4mm(連續(xù)出現(xiàn))；H≤0.2mm(開裂或漏箔)。
在模切和疊片工序中控制沖切時(shí)的毛刺大小，減少?zèng)_切時(shí)產(chǎn)生的粉塵，以及在極片轉(zhuǎn)運(yùn)過程中避免毛刺的產(chǎn)生，已成為這兩個(gè)工序目前面臨的最主要的難題，而要解決這些難題，先要了解毛刺和粉塵產(chǎn)生的原因。
極片毛刺粉塵產(chǎn)生的主要原因有三點(diǎn)：1、沖切方式；2、沖切模具的結(jié)構(gòu)；3沖切模具的材料及加工精度。
?、沖切方式
行業(yè)中在極片沖切工序，最常用的方式有以下幾種：
?、沖切模具沖切極片時(shí)毛刺產(chǎn)生的原理：
利用沖頭和下刀極小的間隙對(duì)極片進(jìn)行裁切，間隙的大小是影響毛刺的最大因素：
?、沖切模具沖切極片時(shí)粉塵產(chǎn)生的原理：
上下刀的間隙、壓料板和沖頭的間隙、壓料板壓力的大小及壓料板表面的平面度是影響掉粉的幾大因素。要保證模具各零件的間隙，首先，要選擇好模具材料，其次，要保證加工精度。
a：上下刀的間隙：間隙小時(shí)，由于擠壓作用加劇，對(duì)極片的沖裁力增大，對(duì)表面涂層擠壓增強(qiáng)，涂層開裂、從基材上剝離、脫落。壓料板托料時(shí)還會(huì)造成斷面和沖頭的二次摩擦。
b：壓料板和沖頭的間隙：間隙過大時(shí)，無法壓住斷口邊的涂層，裁斷時(shí)造成的涂層擠壓無法壓住。間隙過小時(shí)，有摩擦沖頭的風(fēng)險(xiǎn)。
c：壓料板壓力的大小：涂層被擠壓時(shí)，壓料板壓力大于擠壓張力，可有效減少涂層開裂、從基材上剝離、脫落等問題。
d:壓料板平面度：如果平面度不好，對(duì)斷面的壓實(shí)效果不均勻，會(huì)出現(xiàn)不連續(xù)的涂層開裂等問題。
?、沖切模具的材料及精度：
a:沖壓模具工作時(shí)要承受沖擊、振動(dòng)、摩擦、高壓和拉伸、彎扭等負(fù)荷，工作條件復(fù)雜，易發(fā)生磨損、疲勞、斷裂、變形等現(xiàn)象。因此，對(duì)模具工作零件材料的要求比普通零件高，常用材料：
b：模具精度可分為加工精度和裝配精度，常用的精加工設(shè)備有油割、坐標(biāo)磨等，加工精度可做到0.001mm，可達(dá)到刀口間隙0.002mm的精度要求，裝配精度需要靠定位銷及裝配經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)，需要經(jīng)驗(yàn)及技能較高的裝配人員。
?、極片流轉(zhuǎn)過程中的碰撞及摩擦：
現(xiàn)階段采用的設(shè)備連線方式為模切機(jī)+極片料盒輸送+疊片機(jī)。
缺點(diǎn)：極片沖切完進(jìn)入料盒，經(jīng)過輸送進(jìn)入疊片機(jī)，疊片機(jī)從料盒中取片，過程中無法避免極片和料盒的碰撞和摩擦，造成極片的掉粉和集流體的變形，是極片不良的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
2毛刺粉塵解決方案
了解了毛刺和粉塵產(chǎn)生的原因，解決方案可從以下幾點(diǎn)入手：1、優(yōu)化現(xiàn)有模具結(jié)構(gòu)；2、改善模具材料；3、提高模具制造和裝配精度；4、改進(jìn)模切疊片設(shè)備工藝；
?、對(duì)現(xiàn)有模具的優(yōu)化
沖切模具結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，直接決定了毛刺和掉粉能不能做到可控，現(xiàn)在行業(yè)中最常用的結(jié)構(gòu)有以下幾種：
▲卷繞用極片模切模具
由于卷繞式模切機(jī)工藝的特殊性，常用的導(dǎo)柱模具無法將導(dǎo)柱均布，只能制作成沖頭懸臂式，導(dǎo)致上模沖壓點(diǎn)和重心無法重合，模具整體穩(wěn)定性較差，靠刀模具從根本上解決了上述問題，且成本相對(duì)還較低，會(huì)是將來重點(diǎn)選用的模具。
沖切模具結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，直接決定了毛刺和掉粉能不能做到可控，現(xiàn)在行業(yè)中最常用的結(jié)構(gòu)有以下幾種：
▲疊片用極片模切模具
低速模具也是采用沖頭懸臂式的結(jié)構(gòu)，主要在實(shí)驗(yàn)線上使用，高速模具導(dǎo)柱分布均勻，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，是產(chǎn)線上主流的模具。
?、模切疊片一體機(jī)是終極解決方案
模切疊片一體機(jī)在極片沖切完之后可直接進(jìn)入疊片平臺(tái)，避免極片和料盒的碰撞和摩擦，徹底解決極片不良的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
