Les bateries d'ió de liti s'utilitzen àmpliament en diversos camps, com ara vehicles elèctrics, electrònica de consum, emmagatzematge d'energia i aeroespacial. El rendiment i la qualitat de les bateries d'ions de liti depenen dels materials dels elèctrodes i dels seus mètodes de processament. Un dels processos clau en la fabricació d'elèctrodes és el calandrat, que és la compressió de la purina d'elèctrodes recoberta a la làmina del col·lector de corrent mitjançant un parell de corrons. El calandrat pot millorar la densitat, la conductivitat, l'adhesió i la resistència mecànica de l'elèctrode, així com reduir el gruix i la porositat. Tanmateix, el calandrat també té alguns inconvenients, com ara esquerdes, delaminació, acumulació d'esforços i pèrdua de capacitat. Per tant, és important optimitzar els paràmetres de calandrat i seleccionar l'equip adequat per als diferents tipus i especificacions d'elèctrodes.
A màquina de calandrar elèctrodes de bateria(màquina de premsa de laminació)és un dispositiu que consta de dos o més corrons que giren en direccions oposades i apliquen pressió al material que els travessa. Hi ha diversos tipus de màquines de calandria, com ara calandres de dos, tres, quatre i diversos. Entre elles, la calandra de dos rotlles és la més utilitzada per al calandrat d'elèctrodes de bateria d'ions de liti. Una calandra de dos rotlles té dos corrons cilíndrics amb espai i pressió ajustables. La làmina de l'elèctrode s'introdueix a l'espai i es comprimeix pels corrons. El gruix i la densitat de l'elèctrode es poden controlar ajustant la bretxa i la pressió.
L'àmbit d'aplicació de la màquina de calandratge de dos rotlles per a elèctrodes de bateria d'ions de liti depèn de diversos factors, com ara el material de l'elèctrode, el mètode de recobriment, el gruix del recobriment, el material del rodet, el diàmetre del rodet, la velocitat del rodet i la temperatura del rodet. En termes generals, la calandradora de dos rotlles és adequada per a elèctrodes amb un gruix de recobriment moderat (10-50 micres), alta densitat (1,5-2 g/cm3) i baixa porositat (30-40 per cent). El material del rodet ha de ser dur i llis, com ara acer o acer cromat. El diàmetre del rodet ha de ser prou gran per evitar una tensió de flexió excessiva a la làmina de l'elèctrode. La velocitat del rodet ha de coincidir amb la velocitat d'alimentació per evitar lliscaments o trencaments. La temperatura del rodet s'ha de mantenir a temperatura ambient o una mica més alta per evitar l'expansió tèrmica o la contracció de l'elèctrode.
El principi de funcionament de la màquina de calandrat de dos rotlles per a elèctrodes de bateries d'ions de liti es basa en la teoria de la deformació elàstica-plàstica. Quan la làmina de l'elèctrode entra a l'espai entre els corrons, experimenta primer una deformació elàstica, la qual cosa significa que pot recuperar la seva forma original després de la descàrrega. A mesura que augmenta la pressió, la làmina de l'elèctrode arriba al seu punt de fluència i pateix una deformació plàstica, la qual cosa significa que conserva una mica de deformació permanent després de la descàrrega. La deformació plàstica pot reduir el gruix i augmentar la densitat de l'elèctrode. Tanmateix, si la pressió és massa alta, pot causar danys irreversibles a l'estructura i propietats de l'elèctrode, com ara esquerdes, delaminació o pèrdua de capacitat.
La funció de l'equipelèctrode de la bateriamàquina de calandrarper als elèctrodes de bateria d'ions de liti és millorar el rendiment i la qualitat dels elèctrodes optimitzant els seus paràmetres físics. Mitjançant l'ús d'una calandradora de dos rotlles, es pot aconseguir:
- Major densitat:El calandrat pot augmentar la densitat d'empaquetament de les partícules de material actiu i reduir l'espai buit entre elles. Això pot millorar la conductivitat, la capacitat i el cicle de vida de l'elèctrode.
- Gruix inferior:El calandrat pot reduir el gruix de l'elèctrode i augmentar la seva capacitat específica (capacitat per unitat de superfície). Això pot reduir el pes i el volum de la bateria i millorar la seva densitat d'energia.
- Millor adherència:El calandrat pot millorar l'adhesió entre la capa de material actiu i la làmina del col·lector actual, així com entre les diferents capes de l'elèctrode (com ara l'aglutinant, l'additiu conductor i el separador). Això pot millorar la resistència mecànica i l'estabilitat de l'elèctrode.
- Porositat uniforme:El calandrat pot crear una distribució uniforme dels porus a l'elèctrode, que pot facilitar la infiltració d'electròlits i el transport d'ions. Això pot millorar el rendiment de la velocitat i la seguretat de la bateria.
