干法电极成膜压延机及工艺的设计原则

干电极工艺一般有两种：粉末喷涂和粘合剂纤维化。 其中，粘合剂纤维化干电极技术的主要过程是利用多级辊压机将粘合剂、活性材料和导电剂的混合粉末进行初步纤维化。 差速辊压过程中的剪切力使粘合剂进一步纤维化并制备成自支撑膜，然后与集流体复合。 本文主要从原理角度探讨干电极成膜压延机及工艺的设计原理。

一般来说，电极、板材轧制或粉末轧制机的轧制过程示意图如图1所示。两个同向旋转的轧辊对来料进行加工。 加工区可分为三个区域： 进料区。 （图中绿色）、压实区（图中红色）和排出区（图中黄色）。 来料加工后，电极或粉末被压实，密度不断增加，厚度不断减小。 如图1所示，我们可以通过角度α来确定和区分喂料区和压实区。

图1 粉末滚压成型工艺示意图

两个辊之间的每个区域具有不同的力和粉末运动特性，包括：

喂料区：滚筒对物料的径向力可分解为对物料的压力和对物料的横向剪切力。 在进料区域，压力分量相对较小，剪切力分量相对较大。 粉末通过颗粒与滚筒表面以及颗粒之间的摩擦进入压实区。 材料主要以滑动形式发生位移，因此该区域也称为滑移区。 两个辊子之间在给定角度下的速度差产生了一个剪切平面，其中粉末颗粒近似平行于辊子表面。

压实区：在进料区和压实区的交界处，粉末剪切力为零。 随着滚动间隙和角度的减小，材料的法向压力迅速增大。 该区域的物料主要受压力压实，因此该区域称为压实区（压区）。

压实区角度α的确定方法

如图1所示，区分进料区和压实区的角度α取决于影响摩擦和剪切的设备、工艺和材料参数。 当物料刚以松散状态进入给料区时，粉粒与滚筒表面在剪切力的作用下发生滑动。 当粉末进入过渡点（对应于角度α）时，粉末停止沿辊子表面滑动并开始以与辊子相同的速度行进。 从数学上描述系统的压力分布，对于仅发生滑移和不发生滑移的情况，都有相应的压力梯度表达式。 相应地，当仅发生滑移时，压力梯度的数学公式为：

当不发生打滑且滚筒粘附移动时，压力梯度的数学公式为：

式中，σ为压力，δ为内摩擦角，D为辊筒直径，K为粉体材料的压缩系数，φ为壁面摩擦角（摩擦系数μ=tan φ），S为辊筒间隙。 在，

这两个压力分布的梯度在一点处相等，即压实区角α。 如图2所示，实线代表粉末连续滑移时的压力梯度，虚线代表粉末以与棒相同速度行进时的压力梯度。 两条曲线的交点给出角度 α，它是压实的 NIP 区域的角度。 初始点。

图2 压实区角度α的确定原则

与传统电极滚压或粉末压制的区别：

根据以上分析可知，在设计辊压机及工艺时，需要考虑的参数包括设备参数、工艺参数和材料参数。

n设备参数：辊子表面形貌、辊子材料特性、辊子直径、辊子宽度等；

n工艺参数：工作压力、扭矩、轧制速度、辊速差和辊缝间距等；

n材料参数：粉体粒度及分布、颗粒形貌、材料成分、混合状态及表面化学性质、有效摩擦角、内聚力、压缩率、堆积密度和屈服应力等。

辊子表面形态和特性的设计是为了优化辊子表面和粉末之间的摩擦。 随着相邻颗粒之间的速度差增大，可以促进粉末中的剪切面。 流动性好的粉体更容易滑动，有利于粘合剂实现剪切，有利于干法制造工艺，如比表面积低的球形颗粒。 以上是根据数据和分析，个人对干电极成膜压延机及工艺设计原理的理解。 如有错误，欢迎批评指正。

参考

[1]A.，W. Bauer，H.，干燥：对于 和 的作用，Acs Appl。 能量。 马特。 6（2023）5122-5134。

[2]，适用于辊压机，2003 年。

[3][1] KA Yehia，基于压区的辊压机，。 177（2007）148-153。

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