Ritināšanas process, ko veic litija{0}}jonu akumulatora elektrodiem pēc pārklāšanas un žāvēšanas, ir būtisks solis ražošanas procesā. Vienkārši sakot, velmēšana ir process, kurā tiek izmantots lielas-tonnāžas velmētavas spiediens, lai sablīvētu vaļīgo, porainā aktīvā materiāla pārklājumu uz strāvas kolektora (alumīnija vai vara folijas) blīvā plānā plēvē.
Šis solis ir neaizstājams galvenokārt šādiem galvenajiem mērķiem:
1. Enerģijas blīvuma palielināšana
Tas ir vistiešākais mērķis. Pēc pārklāšanas aktīvais materiāls uz elektroda virsmas (piemēram, litija kobalta oksīds, litija dzelzs fosfāts, grafīts utt.) ir irdenā, granulētā agregāta stāvoklī, starp daļiņām ir daudz tukšumu.
Ietekme: velmēšanas blīvēšanas rezultātā tiek samazināti tukšumi starp daļiņām, palielinot aktīvā materiāla masu, ko var uzņemt uz tilpuma vienību, tādējādi tieši palielinot šūnas tilpuma enerģijas blīvumu. Ierobežotajā šūnu telpā var iesaiņot vairāk enerģijas.
2. Iekšējās pretestības samazināšana un ātruma veiktspējas uzlabošana
Akumulatora iekšējā pretestība tieši ietekmē tā uzlādes un izlādes ātrumu un siltuma veidošanos.
Kontakta pretestība:Pirms velmēšanas kontaktpunkti starp aktīvā materiāla daļiņām un starp aktīvo materiālu un strāvas kolektoru ir tikai fiziski, kā rezultātā rodas garš elektronu transportēšanas ceļš un liela pretestība. Pēc velmēšanas daļiņas tiek saplacinātas un pārkārtotas, veidojot virsmas kontaktu vai ciešāku punktu kontaktu, veidojot stabilu vadošu tīklu. Vienlaikus tiek ievērojami palielināts savienojuma spēks starp aktīvā materiāla slāni un strāvas kolektoru. Tas ievērojami samazina akumulatora omu iekšējo pretestību, ļaujot elektroniem ātri pārvietoties, tādējādi atbalstot augstas-strāvas uzlādi un izlādi (augsta-ātruma veiktspēja) un samazinot siltuma veidošanos uzlādes un izlādes laikā.
3. Uzlabots cikla mūžs
Ja elektrods nav sarullēts vai nav pietiekami sablīvēts, akumulatora uzlādes un izlādes ciklu laikā tas saskarsies ar stabilitātes problēmām.
Atslāņošanās nomākšana:Velcēšana uzlabo atdalīšanās izturību starp pārklājumu un strāvas savācēju. Ja pārklājums ir vaļīgs, atkārtotu uzlādes un izlādes ciklu laikā (litija-jonu ievietošana un ekstrakcija, izraisot tilpuma palielināšanos un aktīvā materiāla saraušanos) tas var atdalīties no folijas vai saberzt, izraisot strauju jaudas samazināšanos.
Strukturālā stabilitāte:Blīvā elektrodu struktūra labāk ierobežo aktīvā materiāla tilpuma izmaiņas riteņbraukšanas laikā, saglabājot elektrodu struktūras integritāti un tādējādi pagarinot akumulatora darbības laiku.
ACEY{0}}HRP100ruļļu presēšanas mašīnagalvenokārt ir piemērots akumulatoru materiālu elektriskai velmēšanai laboratorijā, neliela daudzuma dārgmetālu materiālu, piemēram, zelta un sudraba, un krāsaino metālu materiālu, piemēram, vara un alumīnija, velmēšanai noteiktā temperatūrā. Velmēšanas biezums ir regulējams, un darbība ir vienkārša. Tas ir īpaši piemērots litija bateriju polu plākšņu no tīras enerģijas materiāliem retināšanai un blīvuma palielināšanai.
4. Biezuma viendabīguma kontrole un turpmākie procesi
Biezuma viendabīgums:Uztīšanas vai sakraušanas process izvirza ārkārtīgi stingras prasības elektrodu lokšņu biezuma pielaidei. Ja elektrodu loksnes nav velmētas, pārklājuma biezums ļoti svārstās un virsma ir nelīdzena, tādējādi turpmākajā tinumā iespējama novirze. Sakraušanas laikā nevienmērīgs biezums var caurdurt separatoru, radot īssavienojuma risku.
Biezuma samazināšana:Velmēto elektrodu loksnes biezums parasti ir tikai 60–80% no sākotnējā pārklājuma biezuma. Tas ietaupa vietu turpmākajiem uztīšanas/kraušanas procesiem, kas ir izdevīgi šūnu miniaturizācijai.
5. Porainības optimizēšana
Rullēšana nav saistīta ar pēc iespējas blīvāku presēšanu; drīzāk runa ir par porainības kontroli saprātīgā diapazonā.
Atslēgu bilance:Piemērota porainība (parasti 25%-35% litija-jonu anodiem un 20%-30% katodiem) nodrošina gan pietiekamu elektrolītu uzglabāšanas vietu, garantējot vienmērīgus litija jonu transportēšanas kanālus starp cieto un šķidro fāzi (jonu vadītspēja), gan pietiekamu elektronisko vadītspēju. Ruļļu formēšana ir būtisks līdzeklis, lai panāktu šo līdzsvaru starp elektronisko un jonu vadītspēju.
Nobeigumā:Bez ruļļveidošanas procesa elektrodam būs "sūklim{0}}līdzīga" struktūra. Šādiem elektrodiem ir ne tikai zems enerģijas blīvums, bet tie arī cieš no sliktas elektroniskās vadītspējas un vājas saites ar strāvas kolektoru, padarot tos pakļautus tādām problēmām kā augsta polarizācija, spēcīga siltuma ģenerēšana, litija pārklājums (negatīvs elektrods) un pulvera izkliedēšana uzlādes un izlādes laikā. Tā rezultātā akumulatori neatbilst komerciālā cikla dzīves un drošības prasībām.
Papildu piezīme:Lai gan rullīšu veidošana ir kritiska, blīvēšanas blīvums ir precīzi jākontrolē, pamatojoties uz dažādām materiālu sistēmām (piemēram, litija dzelzs fosfāts ir jutīgs pret blīvēšanu, savukārt trīskomponentiem materiāliem ir nepieciešams līdzsvars starp stingrību). Pārmērīga saspiešana izraisa pārāk zemu porainību, apgrūtinot elektrolīta samitrināšanu un kavējot litija-jonu transportēšanu, kas negatīvi ietekmē akumulatora veiktspēju un smagos gadījumos var pat izraisīt elektrodu trauslumu un lūzumu. Tāpēc ruļļu formēšanas process bieži ir kvalitātes kontroles galvenais aspekts.