Що таке різання електродів літій{0}}іонних акумуляторів?
Методи розрізання електродів
Різання називається різанням у механічній обробці, і відповідно до форми ріжучих інструментів його можна розділити на такі методи різання, як різання з косою-лезом, різання з плоским-лезом, ротаційне різання (або різання роликом) і різання диском.
Під час косого -різання лез між верхнім і нижнім лезами існує фіксований кут, а кут нахилу зазвичай становить 1–6 градусів. Як правило, верхнє лезо нахилене, як показано на малюнку 7-2(a). Оскільки верхнє та нижнє леза не паралельні, виникає сила вздовж напрямку різання, яка легко спричиняє спотворення краю різу. Однак площа зсуву невелика, а сила зсуву та споживання енергії менші, ніж у плоского -леза, тому його використовують для різання товстих пластин у великих і середніх різальних машинах і, як правило, не використовують для різання електродів.
Стрижка з плоским-лезом має таку саму структуру, як і -різання з косим{1}}лезом, за винятком того, що верхній і нижній краї леза паралельні, як показано на малюнку 7-2(b). Він забезпечує різання без спотворень і має хорошу якість різання, але сила зсуву велика, і він в основному використовується в невеликих різальних машинах і для штампування тонких пластин і плівок [1-2], а також для поперечного різання електродами.
Ротаційне різання також називається дугоподібним-різанням, у якому використовуються інструменти з дугоподібним-крайом. Інструменти завершують процес зрізання обертанням і обертанням навколо двох фіксованих осей, як показано на малюнку 7-2(c). Він в основному використовується для виконання-поперечного-різання фіксованої довжини, поперечного різання голови та хвоста та різання країв. Як правило, при різанні пластин середньої та товщини він має високу якість, низьке енергоспоживання, тривалий термін служби та високу продуктивність[3].
Дискові ножиці завершуються безперервним обертанням двох ріжучих дисків у формі- диска, одного вгорі та одного внизу, як показано на малюнку 7-3. Під час зрізання лист електрода, що розгорнувся, потрапляє в отвір дискового різака і після розрізання ділиться на кілька смуг [1]. Дискове різання широко використовується для поздовжнього різання тонких пластин, тонких плівок і металевої фольги.
У виробництві літій-іонних акумуляторів поздовжнє різання (розрізання) листів електродів зазвичай використовує дискові ножиці, а поперечне-різання — плоскі-леза. Автоматизовані виробничі лінії зазвичай спочатку виконують різання, а потім поперечне-різання. Загалом до різання листів електродів літій-іонних акумуляторів висуваються такі вимоги:
① Висока точність розмірів електродного листа;
② Краї електродного листа плоскі, без задирок, з невеликою кількістю дефектів, а шар покриття електрода не пошкоджений;
③ Висока врожайність і ефективність виробництва.
Процес зрізання листів електродів
Для пластикових матеріалів процес зсуву можна розділити на три етапи [5-6]:
① Лезо починає вдавлюватися в пластину, а матеріал пластини між розрізами зазнає пластичної деформації та течії, доки величина пластичної деформації не досягне межі пластичної деформації. Це називається першим етапом. Під час цієї стадії матеріал пластини розрізається, утворюючи гладку поверхню зсуву, див. Малюнок 7-4(a).
② Лезо продовжує тиснути на пластину, і тріщини зароджуються, поширюються та проникають у матеріал пластини між надрізами. Матеріал пластини між надрізами зазнає розриву під дією розтягуючої напруги до тих пір, поки верхнє і нижнє леза не опиниться на одній горизонтальній площині. Це називається другим етапом. На цій стадії матеріал пластини розривається, утворюючи тьмяну поверхню зламу, дивіться малюнки 7-4(b) і (c);
③ Лезо продовжує тиснути вниз. Завдяки пластичній течії пластинчастий матеріал між розрізами екструдується в невеликий зазор, де леза перекриваються. У міру того, як перекриття надрізів леза збільшується, пластинчастий матеріал у щілині розривається та висмикується, утворюючи задирки на краю, див. Малюнок 7-4(d), доки інструменти не розділяться. Це називається стадією утворення задирок. Під час процесу відокремлення інструментів інструменти матимуть згладжуючий або екструдуючий ефект на матеріал пластини, спричиняючи зміну морфології тьмяної поверхні зламу та задирок, але зміна незначна.
Поперечний переріз -після різання показаний на малюнку 7-5, який складається з трьох частин: гладка поверхня зсуву, матова поверхня зламу та крайова задирка[5-6]. Тупу поверхню руйнування також називають поверхнею крихкого руйнування. Його ширина пов'язана з пластичністю матеріалу. Для матеріалів з кращою пластичністю тупа поверхня руйнування менша, гладка поверхня зсуву більша, а утворювана течія металу більша, що робить його більш схильним до задирок. І навпаки, для крихких матеріалів немає гладкої поверхні зсуву.
