鋰銅復(fù)合帶壓延工藝優(yōu)化及質(zhì)量控制研究?-上海鋰銅復(fù)合帶壓延機

來源：發(fā)布時間：2025-08-28

隨著電動自行車、新能源電動車以及數(shù)碼電子器件領(lǐng)域的飛速發(fā)展，鋰電池的應(yīng)用愈發(fā)普遍。鋰電池依靠鋰離子在正負極之間的嵌入和脫出實現(xiàn)能量的存儲和釋放，其性能優(yōu)劣直接影響著相關(guān)設(shè)備的使用效果。在眾多鋰電池負極材料中，具有高比容量的金屬鋰逐漸成為極具前景的選擇，而鋰銅復(fù)合材料的出現(xiàn)，更是為改善鋰電池性能提供了新的途徑。鋰銅復(fù)合帶的制備工藝中，壓延工藝占據(jù)著關(guān)鍵地位，對其進行優(yōu)化以及實施有效的質(zhì)量控制，對于提升鋰銅復(fù)合帶的質(zhì)量，進而推動鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展意義重大。

當(dāng)前，制備鋰銅復(fù)合帶的技術(shù)方案主要有機械復(fù)合制備以及物理的氣相沉積制備等方法。其中，機械復(fù)合制備因工藝簡單、成本低廉而廣受青睞。然而，在實際操作過程中，該方法暴露出諸多問題。金屬鋰和銅箔的結(jié)合力較差，若軋制壓力過小，鋰銅復(fù)合帶結(jié)合不牢固，容易出現(xiàn)脫落現(xiàn)象；若軋制壓力過大，金屬鋰和銅箔又會形成褶皺和裂紋。此外，傳統(tǒng)工藝在生產(chǎn)寬幅較大的鋰銅復(fù)合帶時也面臨挑戰(zhàn)，難以滿足大尺寸電池的生產(chǎn)需求。

為解決這些問題，需對壓延工藝進行優(yōu)化。在設(shè)備方面，可對軋輥結(jié)構(gòu)進行改進。例如，設(shè)計一種軋輥，在其軋制面上開設(shè)沿自身軸向布置的凹槽，凹槽開口與軋輥軸線相背。采用這種軋輥結(jié)構(gòu)軋制鋰銅復(fù)合帶時，能使銅箔帶材上形成輥壓段和非輥壓段交替布置的結(jié)構(gòu)，輥壓段由軋制面軋制形成，非輥壓段與凹槽開口適配。如此一來，在復(fù)合鋰箔段時，鋰箔段位于輥壓段，非輥壓段可作為極耳。這種設(shè)計既解決了極耳處褶皺大的問題，又能滿足大尺寸電池對寬幅鋰銅復(fù)合帶的需求，且工藝流程簡單，加工成本低，還避免了安裝離型劑涂覆裝置等復(fù)雜操作。

在工藝參數(shù)調(diào)整上，要精確控制軋制壓力、溫度以及軋輥速度比等參數(shù)。以制備第1基材-鋰復(fù)合帶和鋰-第二基材復(fù)合帶為例，軋制壓力可控制在0.5-5t，兩軋輥速度比為1-10，軋制溫度為-20℃～100℃；在制備第1基材-鋰-銅箔-鋰-第二基材復(fù)合帶時，軋制壓力為0.1-2t，兩軋輥速度比為1，軋制溫度為-20℃～100℃。同時，對鋰帶進行預(yù)處理也至關(guān)重要。先利用壓延輥組將鋰帶進行壓延減薄，可降低鋰帶在與銅箔復(fù)合時因受壓而產(chǎn)生變形的可能性。在壓延過程中，可通過在上壓延輥和下壓延輥之間設(shè)置保護膜，避免鋰帶粘附上壓延輥或下壓延輥。并且，在壓延后于鋰帶上復(fù)一層牽引膜，以降低鋰帶粘附后續(xù)復(fù)合輥組的情況，從而使鋰帶與銅箔能夠更好地復(fù)合。

質(zhì)量控制是確保鋰銅復(fù)合帶質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。從原材料質(zhì)量控制來看，要嚴格把控金屬鋰和銅箔的質(zhì)量。對金屬鋰，需檢測其純度、硬度、延展性等指標(biāo)；對銅箔，要關(guān)注其厚度均勻性、表面粗糙度、導(dǎo)電性等參數(shù)。只有原材料質(zhì)量達標(biāo)，才能為后續(xù)生產(chǎn)出高質(zhì)量的鋰銅復(fù)合帶奠定基礎(chǔ)。在生產(chǎn)過程中，要建立實時監(jiān)測系統(tǒng)，對軋制壓力、溫度、速度等關(guān)鍵工藝參數(shù)進行實時監(jiān)控。一旦參數(shù)出現(xiàn)異常波動，立即進行調(diào)整，防止因參數(shù)偏差導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量問題。同時，對生產(chǎn)出的鋰銅復(fù)合帶要進行嚴格的質(zhì)量檢測，包括結(jié)合力測試、厚度檢測、外觀檢查等。結(jié)合力測試可采用剝離試驗等方法，檢測鋰銅復(fù)合帶中鋰與銅箔之間的結(jié)合牢固程度；厚度檢測可使用高精度的測厚儀，確保產(chǎn)品厚度符合標(biāo)準(zhǔn)；外觀檢查則主要查看產(chǎn)品表面是否有褶皺、裂紋、氣泡等缺陷。

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