技术｜锂电池涂布打皱原因分析及控制措施

随着新能源产业的迅速崛起，锂电池的扩产需求也越来越迅猛，作为锂电池制作前段工序的核心环节， 涂布可以说是锂电制造工序中的重中之重。

双层挤压涂布机

而在涂布机工序过程中常容易出现外观问题，如干裂、条纹、色差、鼓边、打皱 等，其中打皱出现的频率大，且对设备、工艺参数要求高 。今天从设计、制造、安装、调试、使用 五个方面分析起皱的原因及解决方案，供锂电技术人员提供参考。

设计阶段，通过精确计算、数字仿真，预测并解决涂布打皱

①辊子直径、间距、包角啊 等经过严格计算和设计，保证极片运行状态正常不起皱；

②极片速度、张力、纠偏角度 要符合设计标准；

③烘箱内部是一个复杂的空气流体环境，空气的温度、流向、速度 等，都会引起极片起皱，通过数字仿真计算，可以在设计阶段就准确预测这些问题并着手解决。

④气涨轴偏心 ，气涨轴一旦发生一边有气一边没气的情况，整体的卷姿便会发生偏心。从侧向微观上来看，是由长方形变成了“子弹头形”。生产受力在紧的一头，扁的一头处于松弛状态，从而形成受力松紧不一的情况导致褶皱。

制造阶段，通过高制造水平消除涂布打皱

①过辊辊面粗糙度超差，辊面不够光滑 ，有明显的加工纹理时也会造成箔带打皱，高精度的制造水平可以避免打皱；

②烘箱风嘴制造水平不够时 ，会造成风力不均匀，极片无法按照设计路线行进，造成剐蹭风嘴起皱。

③辊紧固螺钉松动 原因造成各辊的平行状态被破坏，此时会出现打皱现象。高质量的制造水平可以为设备提供保证。

安装阶段是设备良好运行的关键阶段

①假如涂布机整体安装精度偏低 ，各部件安装中心偏离整机设计中心线，或与设计中心有夹角，箔带会严重打皱，通过调整可以解决问题；

②过辊之间平行度超差 会造成箔带打皱，须仔细检查究竟是垂直投影面不平行还是水平面不平行，然后加以调整。

调试阶段需与供应商合力消除打皱，达到设备运行最佳状态

①背辊及各过辊粘有异物或使用过多的水 。需要经常检查，及时发现并清理，并注意不要损伤辊面；

②箔带接头不良 ，箔带两边张力不平衡时极片打皱，先调整涂布头下方的张力调节辊，待箔带逐渐平稳后再把调整辊调整到原来状态；

③压辊和涂辊临近接触时两端的间隙不一致 时极片打皱。不管涂第一面还是第二面，操作员都要仔仔细细的调整此间隙；

④压辊的橡胶辊表面在使用过程中会发生周期性的弹性形变 ，当出现一定程度的形变残留时，也会出现打皱，此时须更换新品。

⑤背辊拉开行程不一致时 极片打皱。需要机修人员进行检查，确认和调整，背辊和涂辊拉开后两边间隙均为 1mm（看百分表）时开始试涂，拖尾合格时，锁紧螺母。

使用阶段维持好设备状态，确保设备各项功能正常，精细化管理过程变化

①纠偏系统异常 ，会出现极片打皱。检查前后三处纠偏系统，是否处于自动状态。箔带两侧长度不一致即镰刀弯过大时也会出现极片打皱，超出了纠偏能力，只好更换箔材。

基材运行时，其边缘位置由于不能稳定地固定在一个位置上行走，会出现“蛇形”现象，因此需要设定纠偏装置来防止偏歪。但若纠偏位置匹配不当或校正不合理，则会发生强制性纠偏，此现象不是因为涂布过程中的自然走形，而是因为放卷位置与收卷位置不在一条线上而发生的强制性纠偏。该情况对于生产线长度偏短的生产线而言更加敏感，而对于长度稍长的生产线由于缓冲空间较大，会在生产过程中发生累计纠正，最终不影响整体生产状态。

料线调整 ：将所有纠偏调试到居中状态，然后将所有纠偏设置在手动状态（关闭纠偏功能 ），让极片走位到稳定位置后打开纠偏，做好纠偏位置标识，并作为放卷、出料、收卷的固定位置。

②极片张力过大 时极片打皱。张力过大，箔材被拉伸起拱，过包角辊或胶压辊容易起皱。张力过小，箔材整体松懈状态，通过过辊表面时，未贴合过辊，在过包角辊或胶压辊容易起皱。

如果基材存在纵向的松紧，在涂布过程中由于张力辊(跟踪辊)的作用会存在松紧变化，引起起皱。设备方面电机运行频率波动大也会影响整个生产过程中的松紧变化，从而引起起皱。应检查张力设定值是否合理。再检查各传动辊，收放卷辊的转动是否灵活，及时处理不灵活辊子。若是基材自身的问题则直接更换基材；若是工艺上张力设定过大则适当降低张力；若是设备问题则需要维护或更换备用配件。

由原因引起的褶皱主要为竖向和斜向。竖向褶皱原因：过程张力过大，复合时无法展平，上下基材复合后起皱。斜向褶皱原因：过程张力过大、纠偏不当，造成基材本身松紧不一，受力不均匀，有规律地向松的一边皱叠。基材厚度越小则张力越小，基材门幅越窄则张力越小。若没有遵循该原则，张力不匹配则容易出现起皱；恒张力放卷、锥度张力收卷是一般生产中采用的张力设定原则，若设定不合理则容易在生产过程中随着卷径的变化而出现褶皱。

③涂布单双面对齐度超限 也会造成极片打皱，使用过程中，严格控制AB面对齐度

④风频过大 ，烘箱上下出风口风量不平衡，导致膜片在烘箱内受力不均匀，在烘箱内抖动大，造成极片开裂，严重时出现打卷。调整涂布上、下风嘴开合量，控制出风量，直至涂布带料经过每段烘箱时，平稳无抖动。

⑤另外箔材自身的张力不均匀也会引起起皱。 涂布过程中，基材不论是自产或者外购，都已是成卷的材料。有横向的宽幅单边松紧差异，生产过程中张力作用在紧的一边，收卷时松的一边成为蓬松状态而产生起皱；有纵向的松紧波动，生产过程中由于跟踪辊的速度差导致涂布过程上胶不均匀。可以直接更换基材或适当加大基材的放卷张力，但不可过大。

实际生产中，产品不同或者涂布方式不同都会引起起皱现象，甚至也有可能出现超出本文描述的起皱范畴，这就要求操作人员平时细心观察、及早发现，技术人员及时分析案例、做好总结，从而避免各类原因造成的起皱问题，保证产品质量稳定。

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锂电池极片辊压鱼尾纹如何改善

摘要：本文将与您详细探讨锂电池极片在辊压过程中出现鱼尾纹（留白打皱）问题的改善措施。通过优化工艺参数、改善原材料质量、提高设备精度和稳定性、加强操作人员培训、控制张力、采用热处理和多次轧制等方法，可有效减少极片的应力不均匀性，提高电池的整体性能和可靠性，以为广大从业人员及企业生产提供参考。

一、引言

在锂电池的制造过程中，极片的辊压是一个关键步骤，在极片辊压过程中鱼尾纹（留白打皱）问题是常见的缺陷之一。这种缺陷不仅影响电池的外观质量，还会对电池的性能和安全性产生负面影响。对此，研究辊压鱼尾纹的产生原因和有效的改善措施具有重要意义。

二、辊压鱼尾纹的产生原因解析

锂电池极片在辊压过程中出现鱼尾纹的原因主要与极片的应力分布不均有关。具体来说，可能包括以下几个方面：

1. 原材料质量：正极材料的颗粒形态和晶体结构不佳，可能导致在辊压过程中材料的流动性差，容易出现应力集中。

2. 工艺参数：辊压机的压力、速度和温度等参数设置不合理，会影响极片的压实密度和应力分布。

3. 设备精度：辊压机的轧辊同轴度、辊身圆柱度、轴承精度等达不到要求，会导致极片压实密度的不均匀性增加。

4. 操作人员技术水平：操作人员对辊压过程的控制不准确，也可能引入人为因素导致的质量问题。

5. 张力控制：进口和出口张力的不适当会使得极片内应力不均匀，从而产生鱼尾纹。

三、改善措施

1. 优化工艺参数

（1）压力：适当调整辊压机的压力，可减少极片的应力不均匀性。但需注意避免过度压力导致极片断裂。

（2）速度：控制辊压机的速度，使其与压力相匹配，有助于改善极片的压实效果和应力分布。

（3）温度：合理设置辊压机的温度，能提高材料的塑性，减少鱼尾纹的产生。通过电磁加热对留白部分进行退火处理，使铝箔晶粒重新结晶，由轧制带状转变为等轴状，内部应力逐渐消除，提高铝箔的塑性，使其质感变软，同时降低电阻。这样，在辊压过程中，留白部分就能与涂布区域协同变形，极大地降低了极片的翘曲程度，避免留白处出现褶皱。

2. 改善原材料质量

选择具有良好颗粒形态和晶体结构的正极材料，可提高材料的结构稳定性和抗断带能力，从而减少鱼尾纹的出现。

3. 提高设备精度和稳定性

确保辊压机的轧辊同轴度、辊身圆柱度、轴承精度等达到要求，能有效降低极片压实密度的不均匀性。

定期对设备进行维护和校准，保证其处于最佳工作状态，有助于提高产品质量。

4. 加强工艺操作培训

通过培训提高操作人员的技术能力，使其能够准确控制辊压过程，减少人为因素对产品质量的影响。

5. 张力控制

在辊压过程中，适当调整进口和出口张力，可减少极片的内应力不均匀性，进而降低鱼尾纹的产生概率。

6. 热处理

采用热轧工艺，能减少极片的内应力，提高活性物质与流体之间的粘合力，从而减少断带风险。

7. 多次轧制

尽管多次轧制工艺相对复杂，但它可以有效减少极片的反弹，提高极片光泽度和厚度一致性，进而改善鱼尾纹问题。

8. 仿真技术

利用仿真技术确定最优的辊压参数，如弯缸力大小与弧形辊最优弓高，有助于优化辊压机性能，减少鱼尾纹的产生。

9. 设备维护

定期维护和校准辊压机，确保其正常运行，对减少鱼尾纹的产生具有重要意义。

10. 极片设计

在极片设计时，充分考虑应力分布，避免在涂布过程中产生面密度不一致的情况，可降低鱼尾纹出现的风险。

11. 辊压后处理

对辊压后的极片进行适当的后处理，如磨削和喷涂耐磨涂层等，能够提高设备的耐磨性和极片的质量。

四、结论

锂电池极片的辊压过程对电池性能和质量具有重要影响。通过优化工艺参数、改善原材料质量、提高设备精度、加强人员培训等措施，可以有效改善辊压过程中出现的鱼尾纹问题。这些措施的综合应用将有助于提高锂电池的整体性能和可靠性，为其在各个领域的广泛应用提供保障。

文章来源：锂电池技术知识平台

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