锂电池锂带压延自动化设备人机协同机械设计研究

摘要

在我国锂电池锂带压延覆合工艺逐渐成熟，因为传统石墨负极理论比容量仅为372mAh/g已经无法满足新一代电池能力密度需求，锂金属负极具有超高容量3860mAh/g，并能实现低氧化还原电位。因为锂离子电池首次充电的时候，有机电解液将在石墨负极表面还原分解，形成固体电解质相界面（SEI）膜，锂枝晶的生长和死锂的积聚迅速消耗了无负极锂电池中有限的活性锂，导致低的库伦效率和快速的容量衰减。为了有效解决这一关键问题，通过预锂化工艺过程对电极材料提前开始补锂，从而抵消后续形成SEI膜引起不可逆的锂消耗，进而提高锂离子电池的整体容量和能量密度。负极极片表面进行预补锂便是通过将已经成型完成的锂膜，利用四辊压延覆合机构，将PET膜上的锂膜转移到极片表面，完成负极极片预锂化工艺过程，提前补充首效过程中锂离子的消耗。固态电池技术不断更新迭代，不少科研工作者将提升电池能量密度的研究方向转向锂金属负极；把锂膜和铜箔集流体覆合成一体，制备出3D结构的Li/Cu集流体负极；通过建立数学模型，代入各个参数，开始基准理论验算判断各个设计阙值，然后对系统模型进行整体分析，继而对相关结构参数开始优化，进而搭建新的数学模型框架体系，实现交叉验证，最终进行复核，形成整个计算过程闭环，来保证锂带压延设备符合设计前期要求，使覆合后的负极极片满足容量需求和最终状态的整体稳定性。