Litij-ionske baterije naširoko se koriste u raznim područjima, kao što su električna vozila, potrošačka elektronika, pohrana energije i zrakoplovstvo. Učinkovitost i kvaliteta litij-ionskih baterija ovise o materijalima elektroda i metodama njihove obrade. Jedan od ključnih procesa u proizvodnji elektroda je kalandriranje, što je kompresija elektrodne kaše obložene na strujnu kolektorsku foliju pomoću para valjaka. Kalandriranje može poboljšati gustoću, vodljivost, prianjanje i mehaničku čvrstoću elektrode, kao i smanjiti debljinu i poroznost. Međutim, kalandriranje također ima neke nedostatke, kao što su pucanje, raslojavanje, nakupljanje naprezanja i gubitak kapaciteta. Stoga je važno optimizirati parametre kalandriranja i odabrati odgovarajuću opremu za različite vrste i specifikacije elektroda.
A stroj za kalandriranje baterijskih elektroda(stroj za valjanje)je uređaj koji se sastoji od dva ili više valjaka koji se okreću u suprotnim smjerovima i vrše pritisak na materijal koji prolazi kroz njih. Postoje različite vrste strojeva za kalandriranje, kao što su kalanderi s dva valjka, tri valjka, četiri valjka i viševaljci. Među njima, kalander s dva valjka najčešće se koristi za kalandriranje elektroda litij-ionske baterije. Kalander s dva valjka ima dva cilindrična valjka s podesivim razmakom i pritiskom. Folija elektrode se dovodi u raspor i sabija valjcima. Debljina i gustoća elektrode mogu se kontrolirati podešavanjem razmaka i pritiska.
Opseg primjene stroja za kalandriranje s dva valjka za elektrode litij-ionske baterije ovisi o nekoliko čimbenika, kao što su materijal elektrode, način premazivanja, debljina premaza, materijal valjka, promjer valjka, brzina valjka i temperatura valjka. Općenito govoreći, stroj za kalandriranje s dva valjka prikladan je za elektrode s umjerenom debljinom premaza (10-50 mikrona), visokom gustoćom (1.5-2 g/cm3) i niskom poroznošću (30-40 posto). Materijal valjka mora biti tvrd i gladak, poput čelika ili kromiranog čelika. Promjer valjka mora biti dovoljno velik da se izbjegne prekomjerno naprezanje na savijanje folije elektrode. Brzina valjka mora biti usklađena s brzinom dodavanja kako bi se izbjeglo klizanje ili kidanje. Temperaturu valjka treba održavati na sobnoj temperaturi ili malo višoj kako bi se izbjeglo toplinsko širenje ili skupljanje elektrode.
Princip rada stroja za kalandriranje s dva valjka za elektrode litij-ionske baterije temelji se na teoriji elastično-plastične deformacije. Kada elektrodna folija uđe u razmak između valjaka, prvo se elastično deformira, što znači da se nakon rasterećenja može vratiti u svoj prvobitni oblik. Kako se tlak povećava, folija elektrode doseže granicu tečenja i podvrgava se plastičnoj deformaciji, što znači da zadržava određenu trajnu deformaciju nakon rasterećenja. Plastična deformacija može smanjiti debljinu i povećati gustoću elektrode. Međutim, ako je tlak previsok, može uzrokovati nepovratno oštećenje strukture i svojstava elektrode, poput pucanja, raslojavanja ili gubitka kapaciteta.
Funkcija opremebaterijska elektrodastroj za kalandriranjeza elektrode litij-ionske baterije je poboljšati performanse i kvalitetu elektroda optimizacijom njihovih fizičkih parametara. Primjenom stroja za kalandriranje s dva valjka može se postići:
- Veća gustoća:Kalandriranje može povećati gustoću pakiranja čestica aktivnog materijala i smanjiti prazni prostor između njih. To može poboljšati vodljivost, kapacitet i vijek trajanja elektrode.
- Donja debljina:Kalendiranjem se može smanjiti debljina elektrode i povećati njen specifični kapacitet (kapacitet po jedinici površine). To može smanjiti težinu i volumen baterije i poboljšati njezinu gustoću energije.
- Bolje prianjanje:Kalandriranje može poboljšati prianjanje između sloja aktivnog materijala i folije kolektora struje, kao i između različitih slojeva elektrode (kao što su vezivo, vodljivi aditiv i separator). To može poboljšati mehaničku čvrstoću i stabilnost elektrode.
- Ujednačena poroznost:Kalandriranje može stvoriti jednoliku raspodjelu pora u elektrodi, što može olakšati infiltraciju elektrolita i transport iona. To može poboljšati brzinu i sigurnost baterije.
