Какво представлява разрязването на електродите на литиево-йонната батерия?
Методи за разрязване на електроди
Нарязването се нарича срязване при механична обработка и според формата на режещите инструменти може да бъде разделено на методи на срязване, като рязане с наклонено-острие, рязане с плоско-острие, ротационно рязане (или рязане на ролки) и дисково рязане.
При наклонено рязане с ножове има фиксиран ъгъл между горните и долните ножове, а ъгълът на наклона обикновено е 1 градус ~ 6 градуса. Обикновено горното острие е наклонено, както е показано на фигура 7-2(a). Тъй като горните и долните ножове не са успоредни, има сила по посока на рязане, която лесно причинява изкривяване на срязания ръб. Площта на срязване обаче е малка, а силата на срязване и консумацията на енергия са по-малки от тези при рязане с плоско -острие, така че се използва за рязане на дебели плочи в големи и средни машини за рязане и обикновено не се използва за рязане на електроди.
Рязането с плоско-острие има същата структура като срязването-наклонено острие, с изключение на това, че горният и долният ръб на острието са успоредни, както е показано на Фигура 7-2(b). Постига рязане без изкривяване и има добро качество на рязане, но силата на срязване е голяма и се използва най-вече в малки машини за срязване и за изрязване на тънки плочи и филми [1-2], както и за напречно рязане на електроди.
Ротационното рязане се нарича още ролково рязане с дъгообразен ръб, което използва инструменти с дъгообразен ръб-. Инструментите завършват процеса на срязване чрез въртене и търкаляне около две фиксирани оси, както е показано на Фигура 7-2(c). Използва се главно за реализиране на напречно рязане с-фиксирана дължина,-напречно рязане на глава и опашка и рязане на ръбове. Като цяло, при рязане на средни и дебели плочи, той се характеризира с високо качество, ниска консумация на енергия, дълъг живот и висока производителност[3].
Дисковото рязане се извършва чрез непрекъснато въртене на две дискообразни режещи колела, едно отгоре и едно отдолу, както е показано на Фигура 7-3. По време на срязването ненавитият електроден лист влиза в отвора на дисковия нож и се разделя на множество ленти след рязане[1]. Дисковото срязване се използва широко за надлъжно рязане на тънки плочи, тънки филми и метални фолиа.
При производството на литиево-йонни батерии надлъжното рязане (нарязване) на листове електроди обикновено използва срязване на дискове, докато напречното-рязане използва срязване с плоски-остриета. Автоматизираните производствени линии обикновено извършват първо рязане, а след това напречно-рязане. Като цяло се поставят следните изисквания към нарязването на листове електроди на литиево-йонна батерия:
① Висока точност на размерите на електродния лист;
② Ръбовете на електродния лист са плоски и без неравности, с малко дефекти и слоят на електродното покритие не е повреден;
③ Висок добив и висока производствена ефективност.
Процес на срязване на електроден лист
За пластмасовите материали процесът на срязване може да бъде разделен на три етапа [5-6]:
① Острието започва да се притиска в плочата и материалът на плочата между срезовете претърпява пластична деформация и тече, докато размерът на пластичната деформация достигне границата на пластичното напрежение. Това се нарича първи етап. По време на този етап материалът на плочата се срязва, образувайки гладка повърхност на срязване, вижте Фигура 7-4(a).
② Острието продължава да се натиска в плочата и пукнатините възникват, разпространяват се и проникват в материала на плочата между срезовете. Материалът на плочата между срезовете се разкъсва под действието на напрежението на опън, докато горните и долните остриета застанат в една и съща хоризонтална равнина. Това се нарича втори етап. В този етап материалът на плочата се разкъсва, образувайки тъпа повърхност на счупване, вижте Фигури 7-4(b) и (c);
③ Острието продължава да натиска надолу. Благодарение на пластичния поток, материалът на плочата между срезовете се екструдира в малката междина, където остриетата се припокриват. Тъй като припокриването на срезовете на острието се увеличава, материалът на плочата в процепа се разкъсва и издърпва, образувайки неравности по ръба, вижте Фигура 7-4(d), докато инструментите се отделят. Това се нарича етап на образуване на грапавини. По време на процеса на отделяне на инструмента, инструментите ще имат изглаждащ или екструдиращ ефект върху материала на плочата, причинявайки промяна на морфологията на тъпата повърхност на счупване и неравностите, но промяната е малка.
Напречното-сечение на срязване след рязане е показано на Фигура 7-5, което се състои от три части: гладка повърхност на срязване, тъпа повърхност на счупване и ръб на ръба [5-6]. Тъпата повърхност на счупване се нарича също крехка повърхност на счупване. Ширината му е свързана с пластичността на материала. За материали с по-добра пластичност, тъпата повърхност на счупване е по-малка, гладката повърхност на срязване е по-голяма и генерираният метален поток е по-голям, което го прави по-склонен към изпъкналости. Обратно, за крехките материали няма гладка повърхност на срязване.
