1、極片圓盤分切原理
參照金屬板材圓盤分切進(jìn)程，先介紹極片圓盤分切的基本原理。如圖1所示，這是一對普通圓盤切刀對板材進(jìn)行分切加工時的示意圖。首要，當(dāng)板材與上下刀片的AB點(diǎn)觸摸時，板料就會遭到上下刀面的壓力而發(fā)作彈性變形，并且因?yàn)榱氐拇嬖冢拱宀陌l(fā)作曲折，在空隙附近的資料內(nèi)部發(fā)作以剪應(yīng)力為主的應(yīng)力。跟著刀刃點(diǎn)A、B旋轉(zhuǎn)到C、D方位時，內(nèi)應(yīng)力狀況滿足塑性條件時，發(fā)作塑性變形。跟著剪切效果進(jìn)程的持續(xù)進(jìn)行，板材遭到的剪切力越來越大，進(jìn)入到剪切屈從狀況，剪切變形區(qū)開端發(fā)作微觀的滑移變形，上下圓刀剪切刃開端切入資料，這時刃口附件的資料發(fā)作塑性變形(圖1進(jìn)料方向觀測)，剪切塑性滑移構(gòu)成，斷面亮光。跟著刀盤的持續(xù)滾動資料的塑性變形程度加重，資料會呈現(xiàn)加工硬化，其應(yīng)力狀況也會發(fā)作改變，因而導(dǎo)致資料的內(nèi)部呈現(xiàn)微觀裂紋，跟著變形的持續(xù)進(jìn)行，這些微裂紋匯成主裂紋，轉(zhuǎn)變?yōu)榱鸭y擴(kuò)展而別離，斷面構(gòu)成撕裂區(qū)。
與金屬板材分切加工比較，鋰電池極片圓盤剪的裁切方法具有徹底不同的特色：
（1）極片分切時，上下圓盤刀具有后角，相似與剪刀刀刃，刃口寬度特別小。上下圓盤刀不存在水平空隙（圖1中所示參數(shù)c相當(dāng)于負(fù)值），而是上下刀彼此觸摸并存在側(cè)向壓力。
（2）板料分切時上下基本上都有橡膠托輥，平衡上下刀在剪切時發(fā)作的剪力和剪切力矩，防止板料的大幅變形。而極片分切沒有上下托輥。
（3）極片涂層是由顆粒組成的復(fù)合資料，幾乎沒有塑性變形才能，當(dāng)上下圓盤刀發(fā)作的內(nèi)應(yīng)力大于涂層顆粒之間的結(jié)合力，涂層發(fā)作裂縫并拓寬別離。
2、極片分切質(zhì)量影響要素
影響毛刺的巨細(xì)、斷面描摹特征及極片尺度精度等質(zhì)量的要素有許多，依據(jù)現(xiàn)有的理論，能夠總結(jié)為：極片的物理力學(xué)功能、極片厚度、上下成對刀具的側(cè)向壓力（圖1中參數(shù)c）、上下成對刀具的堆疊量（圖1中參數(shù)δ）、刃口磨損狀況、咬入角（圖1中參數(shù)α）、圓盤刀精度等。
（1）資料物理力學(xué)功能的影響。一般說，資料的塑性好，剪切時裂紋會呈現(xiàn)得較遲，資料被剪切的深度較大，所得斷面亮光帶所占的份額就大；而塑性差的資料，在同樣的參數(shù)條件下，則簡單發(fā)作開裂，斷面的撕裂帶所占的份額就會偏大，亮光帶天然也較小。
（2）上下成對刀具側(cè)向壓力（圖1中參數(shù)c相當(dāng)于負(fù)值）的影響。在極片的分切中，刀具側(cè)向壓力是影響分切質(zhì)量的要害要素之一。剪切時，開裂面上下裂紋是否重合、剪切力的應(yīng)力應(yīng)變狀況都與側(cè)向壓力的巨細(xì)關(guān)系密切。側(cè)向壓力太小時，極片分切可能呈現(xiàn)分堵截面不整齊、掉料等缺點(diǎn)，而壓力太大，刀具更簡單磨損，壽數(shù)更短。
（3）上下成對刀具的堆疊量（圖1中參數(shù)δ）的影響。堆疊量的設(shè)置首要與極片的厚度有關(guān)，合理的堆疊量有利于刀具的咬合，其影響包含剪切質(zhì)量的好壞、毛剌的巨細(xì)和刀具刃口磨損快慢等問題。
（4）咬入角（圖1中參數(shù)α）的影響。圓盤分切中，咬入角是指剪切段和被剪板材中心線的夾角。咬入角添加，剪切力所發(fā)作的水平分力也會增大。如果水平分力大于極片的進(jìn)料張力，板材要么打滑，要么在圓刀前拱起來而無法剪切。而咬入角減小，刀片的直徑就要增大，分條機(jī)的尺度相應(yīng)的也要增大。因而怎么平衡咬入角、刀片直徑、板料厚度以及堆疊量，有必要參考實(shí)踐工況而定。
在極片分切工藝中，刀具的側(cè)向壓力和堆疊量是圓盤切刀部的首要調(diào)整參數(shù)，需求依據(jù)極片的性質(zhì)和厚度詳細(xì)調(diào)整。以往的設(shè)備制作和工藝中，調(diào)刀往往短少準(zhǔn)確數(shù)值參數(shù)，而是憑仗經(jīng)歷依據(jù)極片批次進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)理。跟著設(shè)備技能的進(jìn)步，調(diào)刀技能也不斷進(jìn)步，并且數(shù)值化。現(xiàn)在呈現(xiàn)極片分切機(jī)刀具側(cè)向壓力氣缸主動調(diào)理設(shè)備，極片分切時通過設(shè)定氣缸壓力來調(diào)理刀具側(cè)向壓力而操控分切質(zhì)量。
3、極片分切的首要缺點(diǎn)
為極片分堵截面典型描摹圖，開裂面涂層首要顆粒之間彼此剝離開裂，而集流體發(fā)作塑性堵截和撕裂。當(dāng)極片涂層壓實(shí)密度增大，顆粒之間的結(jié)合力增強(qiáng)時，極片涂層部分顆粒也呈現(xiàn)被堵截的狀況。極片分切中存在的首要缺點(diǎn)包含以下幾種：
（1）毛刺
毛刺，特別是金屬毛刺對鋰電池的損害巨大，尺度較大的金屬毛刺直接刺穿隔閡，導(dǎo)致正負(fù)極之間短路。而極片分切工藝是鋰離子電池制作工藝中毛刺發(fā)作的首要進(jìn)程。圖3所示即為極片分切發(fā)作的金屬毛刺的典型描摹，極片在分切時構(gòu)成了集流體毛刺，尺度到達(dá)100μm以上。表1是LiFePO4極片分切毛刺試驗(yàn)成果，通過切刀倒角、刀具側(cè)向壓力以及收放卷張力的調(diào)理來操控毛刺的數(shù)量和尺度。
為了防止這種狀況呈現(xiàn)，調(diào)刀時依據(jù)極片的性質(zhì)和厚度，找到最適宜的側(cè)向壓力和刀具堆疊量是最要害的。別的，通過還能夠切刀倒角，收放卷張力來改善極片邊際質(zhì)量。
（2）波濤邊
圖4是極片分切時存在的掉料和波濤邊缺點(diǎn)，波濤邊。呈現(xiàn)波濤邊時，極片分切和卷繞時會呈現(xiàn)邊際糾偏顫動，然后引起工藝精度，別的對電池終究的厚度和描摹也會呈現(xiàn)不良影響。
（3）掉粉
如圖4所示，極片呈現(xiàn)掉粉會影響電池功能，正極掉粉時，電池容量減小，而負(fù)極掉粉時呈現(xiàn)負(fù)極無法包裹住正極的景象，簡單構(gòu)成析鋰。
以上質(zhì)量問題首要都是通過尋覓適宜的調(diào)刀參數(shù)來處理。
（4）尺度不滿足要求
極片分切機(jī)是按電池標(biāo)準(zhǔn)，對通過輥壓的電池極片進(jìn)行分切，要求分切極片尺度精度高級。卷繞電池設(shè)計(jì)時，隔閡要包裹住負(fù)極防止正負(fù)極極片之間直觸摸摸構(gòu)成短路，負(fù)極要包裹住正極防止充電時正極的鋰離子沒有負(fù)極活物質(zhì)接收呈現(xiàn)析鋰，一般地，負(fù)極和隔閡、負(fù)極和正極的尺度差為2-3mm，并且跟著比能量要求進(jìn)步，這個尺度差還不斷減小。因而，極片尺度精度要求越來越高，不然電池會呈現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問題。
4、圓盤切刀的首要失效方法
在極片分切進(jìn)程中，分切圓盤刀片的質(zhì)量直接影響到極片分切的功能。分切機(jī)需求長時間運(yùn)轉(zhuǎn)，因而就需求分切刀片擁有較好的機(jī)械功能，如硬度、制作工藝和耐磨性等都很重要。圓盤切刀接連運(yùn)轉(zhuǎn)中都存在必定的壽數(shù)，在分切工藝中需求對切刀進(jìn)行壽數(shù)辦理，一般地，極片圓盤分切刀的首要失效方法為刀具磨損，
（1） 疲憊失效
極片分切圓盤刀存在側(cè)向壓力，上下刀具在刀刃口旁邊面彼此堆疊，接連分切進(jìn)程中，刃口部分接受的應(yīng)力大且會集，因?yàn)轭l繁的揉捏、剪切、沖突和循環(huán)交變的機(jī)械載荷效果，在刃口區(qū)易呈現(xiàn)疲憊微裂紋，繼而在循環(huán)應(yīng)力的效果下，會沿著圓盤刀旁邊面向中心擴(kuò)展，當(dāng)裂紋增長到必定程度，應(yīng)力到達(dá)刀具資料的強(qiáng)度極限時就會構(gòu)成刀具刃口的部分微破損。
（2）黏合磨損
在刀具磨損區(qū)域還能發(fā)現(xiàn)具有揉捏痕跡的黏附物，這些黏附物是極片碎屑黏附著在刀具上構(gòu)成的。這是因?yàn)閳A盤刀側(cè)邊與極片分切面處于觸摸狀況，且有較大觸摸壓力，使分切資料部分冷焊在圓盤刀旁邊面。這些黏結(jié)層在循環(huán)分切進(jìn)程中不斷掉落后又重新構(gòu)成，掉落進(jìn)程有可能構(gòu)成刀具硬質(zhì)相的掉落，加重磨損進(jìn)程。這種狀況在分切鋁箔時最簡單構(gòu)成，因?yàn)殇X的熔點(diǎn)低，分切屑與刀具旁邊面黏合在一起構(gòu)成刀具磨損，壽數(shù)縮短。
（3）磨粒磨損
分切屑、極片的硬度盡管低于刀具的硬度，但它們傍邊常常含有一些硬度極高的細(xì)小的硬質(zhì)點(diǎn)，可在刀具外表刻劃出溝紋，這就是磨料磨損。
