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极耳区留白过大会增加辊压断带风险吗?

文章来源:PNAS普纳斯能源官网 人气:20 发表时间:2025-08-15 14:23:11
在锂电池极片加工环节,极耳区留白是个绕不开的工艺设计。简单说,就是极片上对应极耳的位置不涂覆浆料,留出一段空白区域,方便后续极耳焊接。但这个留白尺寸要是没控制好,会不会在辊压工序引发断带?答案是:留...
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在锂电池极片加工环节,极耳区留白是个绕不开的工艺设计。简单说,就是极片上对应极耳的位置不涂覆浆料,留出一段空白区域,方便后续极耳焊接。但这个留白尺寸要是没控制好,会不会在辊压工序引发断带?答案是:留白区过大,会增加断带风险。接下来我们来浅要解析。


一、极耳区留白与辊压断带的关联性


先明确一个前提:极耳区留白本身是必要的工艺设计,但 “过大” 这个度一旦超标,确实可能成为辊压断带的诱因。


辊压工序的核心是通过上下轧辊的挤压,将极片压实到设计厚度,目的是提高能量密度和改善电极性能。正常情况下,涂覆区(有浆料的部分)厚度远大于留白区(仅铜箔或铝箔基材),两者在辊压时承受的压力分布本就不同。当留白区域过宽时,这种差异会被放大 —— 涂覆区因为浆料支撑,受压后形变均匀;而留白区的基材在相同线压力下,更容易产生局部应力集中。


二、留白过大引发断带的底层原因


(一)力学分布失衡


在极片辊压过程中,轧辊施加的压力沿宽度方向传导。涂覆区域的电极浆料层具备压力分散能力,而留白区域的基体材料需独立承担外部载荷。当留白宽度超出合理范围时,基体材料的有效受力面积显著增加,且因缺乏浆料层的缓冲作用,在循环挤压应力作用下极易发生塑性形变。特别在留白区与涂覆区的交界部位,由于厚度梯度形成的应力集中区域,导致局部压力分布出现突变。这种应力集中效应类似于材料在反复弯曲疲劳试验中的破坏机理。


(二)基材疲劳累积


锂电池生产中常用的铜箔、铝箔厚度通常在 5-12μm,属于极薄柔性金属材料。有些厂家还会进行二次辊压,当极耳区留白宽度过大时,该区域基材在辊压工序中需承受二次独立的轧辊压延作用。每次压延过程均会引发基材产生微量塑性变形,根据金属材料疲劳理论,这种累积塑性形变将导致材料内部位错增殖、晶粒畸变,进而显著降低基材的抗拉强度与疲劳寿命。当留白宽度超过材料的疲劳极限阈值后,即便在正常工艺张力下,基材也可能因疲劳裂纹扩展而发生突发性断裂。


(三)设备参数适配问题


大多数辊压设备的压力控制系统是按整体宽度设定的,很难针对局部留白区单独调整。当留白过宽,设备预设的压力参数会对留白区造成 “过度压制”—— 涂覆区需要的压力对留白区来说可能过大,导致基材被压薄甚至出现微裂纹。这些微裂纹在后续的张力牵引下会快速扩展,最终引发断带。


三、避免断带的实操解决方案


(一)优化留白尺寸设计


依据基材特性设定留白宽度,并对留白区边缘做圆弧过渡,减少应力集中。


(二)分段调整辊压参数


若二次辊压工序可使用分区控压设备,在留白区降低 20%-30% 线压力;传统设备可通过 “降压增次” 调节,如将 2 次辊压改为 3 次,每次压力降 15%,兼顾涂覆区压实与留白区保护。


(三)加强基材质量管控


选用退火处理的高延展性箔材,生产前进行张力测试,剔除缺陷批次。涂布时确保留白区边缘平整,避免 “锯齿状” 不规则边缘引发应力集中。


四、总结


极耳区留白过大确实会增加辊压断带的风险,但这不是绝对的因果关系,而是工艺参数与材料特性共同作用的结果。

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