4021
鋰電輥壓化繁為簡。
今年以來，以固態(tài)電池為代表的新電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化顯著加快，鋰電產(chǎn)業(yè)掀起新一輪技術(shù)創(chuàng)新熱潮，聯(lián)動(dòng)制程工藝同步求變。
例如在極片輥壓環(huán)節(jié)，干法電極的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展對輥壓設(shè)備的工作壓力、輥壓精度以及均勻性提出了更高要求。但即便在主流的濕法電極輥壓，輥壓穩(wěn)定性、厚度一致性仍有提升空間。
無論是濕法電極輥壓，還是干法電極輥壓成形或復(fù)合，均為卷材輥壓制程，在此過程中，通常采用兩輥或多輥軋壓的輥面相向施壓工藝，其中一支軋輥位置相對安裝固定，其余軋輥經(jīng)軸端兩側(cè)安裝的氣缸或油缸進(jìn)行加壓移動(dòng)，從而將壓力傳遞至輥面。
由于兩側(cè)的壓力施加的變化，使得兩支軋輥輥面間產(chǎn)生不同的撓曲變形，以致于輥面間的壓力很難達(dá)到理想一致，造成卷材成品均勻度不一致的煩惱。
且因動(dòng)力、儲能電池生產(chǎn)愈發(fā)強(qiáng)調(diào)規(guī)模優(yōu)勢，前段制片設(shè)備速度越來越快、幅寬越來越寬，輥壓過程軋輥形變造成的電極中間厚兩邊薄現(xiàn)象難以避免。
這一難題如何解決？絕大多數(shù)鋰電工廠的方案是通過拉彎輥壓方案調(diào)整，但效果仍不盡人意。
拉彎輥壓方案是在輥壓機(jī)主軋輥兩個(gè)軸承支撐位的軸伸外側(cè)增設(shè)液壓油缸施壓點(diǎn)，通過施加外力，以軸承支撐位為支點(diǎn)，使軋輥的中部產(chǎn)生與外力方向相反的變形來補(bǔ)償上下輥在輥壓時(shí)的受力變形。
拉彎液壓缸的增加使輥壓設(shè)備變得更“笨重”，增加了后期拆輥維護(hù)的難度，但對應(yīng)收獲的厚度調(diào)整效果僅在2-3μm，拉彎的輥壓方案“性價(jià)比”并不算高。
尤其是一眾頭部電池企業(yè)其制造的標(biāo)準(zhǔn)已在極限工廠水平，對現(xiàn)有輥壓方案的精確度、穩(wěn)定性、調(diào)整靈活性、維護(hù)便捷性已難以忍受。
事實(shí)上，放眼全制造業(yè)，確有上述各方面性能都更成熟的輥壓方案存在，但并未投入鋰電應(yīng)用。
在紡織、非織造、造紙、反滲透膜、高溫過濾防護(hù)材料、金屬箔等各類卷材應(yīng)用領(lǐng)域中，輥壓技術(shù)的速度與效果都有遠(yuǎn)超鋰電應(yīng)用的表現(xiàn)，這也意味，跨行業(yè)引入新技術(shù)有望打破現(xiàn)有鋰電前段輥壓效果的“天花板”。
博路威機(jī)械江蘇有限公司（BROADENWIN，下稱“博路威”）便是一家在橫跨各行業(yè)長期致力于卷材輥壓、分切等成套智能裝備及系統(tǒng)解決方案的公司。
作為世界上極少數(shù)同時(shí)擁有“S-Roll無級調(diào)壓均勻輥技術(shù)”和“BENDCON撓度分區(qū)可控輥技術(shù)”兩項(xiàng)國際先進(jìn)技術(shù)的國家高新技術(shù)企業(yè)，博路威跨行業(yè)將底層輥壓技術(shù)遷移，掀動(dòng)鋰電輥壓技術(shù)升級。
兩大技術(shù)底牌
顛覆鋰電拉彎輥壓技術(shù)
“S-Roll無級調(diào)壓均勻輥技術(shù)”與“BENDCON撓度分區(qū)可控輥技術(shù)”是博路威輥壓設(shè)備領(lǐng)跑各行業(yè)的兩大技術(shù)底牌。
傳統(tǒng)輥壓技術(shù)均是通過在軋輥主軸承位的氣缸或油缸施壓，使軋輥在施壓狀態(tài)下產(chǎn)生輥面撓度變形后的反向壓力作用于輥間的卷材，卷材在軋輥夾壓下發(fā)生物理形變，從而實(shí)現(xiàn)卷材的輥壓變薄和密度增加。
實(shí)際應(yīng)用中，每支軋輥的材質(zhì)、熱處理工藝過程等無法做到一致性控制，也就造成各輥壓設(shè)備的軋制性能無法實(shí)現(xiàn)一致性，給鋰電極片生產(chǎn)工藝的控制帶來一系列麻煩。
S-Roll無級調(diào)壓均勻輥技術(shù)與BENDCON撓度分區(qū)可控輥技術(shù)顛覆傳統(tǒng)輥壓技術(shù)，主軋輥不需主軸承位的外力施壓僅由其自身內(nèi)腔壓力控制即實(shí)現(xiàn)輥面產(chǎn)生撓度變形，當(dāng)其與其他軋輥進(jìn)行配合輥壓卷材時(shí)，壓力更直接地傳遞到卷材本身，從而實(shí)現(xiàn)更優(yōu)異的輥壓軋制力表現(xiàn)，軋制工藝控制更智能化，有效提升極片輥壓的一致性。
S—ROLL無級調(diào)壓均勻輥技術(shù)
線壓力對于輥與輥之間的軋壓是一個(gè)非常重要的運(yùn)行參數(shù)，線壓力就是軋輥有效工作范圍內(nèi)兩輥閉合后沿軸向長度范圍內(nèi)每個(gè)單位長度所受壓力的大小，其單位是N/mm或Kg/cm。
S-Roll無級調(diào)壓均勻輥的基本工作原理：一根鋼套圍繞一支固定的偏心軸芯旋轉(zhuǎn), 軸芯兩端的密封盤和沿軸向兩側(cè)安裝的密封條將鋼套與軸芯之間的環(huán)形空隙分割成兩個(gè)半圓形空腔。面向軋點(diǎn)的空腔由液壓油進(jìn)行加壓，另一側(cè)則為無油空腔。這個(gè)液壓油空腔的壓力會根據(jù)油缸頂升的壓力進(jìn)行線性比例同步變化。
當(dāng)此方案應(yīng)用于鋰電池干法電極制程時(shí)，可將液壓油更換為導(dǎo)熱油，此時(shí)S-Roll無級調(diào)均勻輥既可滿足輥面撓度變形控制，又可實(shí)現(xiàn)280℃內(nèi)的加熱功能，輥面溫差±1℃。
整個(gè)輥面幅寬都可以進(jìn)行線壓力從最小到最大范圍無級調(diào)壓控制。這樣保證了在卷材寬度范圍內(nèi)都可以實(shí)現(xiàn)均勻平穩(wěn)的線壓力。有時(shí)，因?yàn)楣に嚨男枰?，也可以有意地調(diào)節(jié)輥套的線壓力和兩側(cè)的油缸壓力不成比例，即有意的不均勻性，使得可以主觀地對卷材表面原始的不均勻進(jìn)行軋制壓力修正，以達(dá)到成品卷材厚度的一致性。
軋制壓力可以與卷材測厚儀的信號聯(lián)動(dòng)，直接利用卷材厚度變化對應(yīng)的“線壓力”信號控制S-Roll無級調(diào)壓均勻輥的變形量，實(shí)現(xiàn)線壓力與軋輥撓曲變形的自動(dòng)補(bǔ)償，使線壓力設(shè)定與撓曲變形補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)，不但提高了設(shè)備的智能化水平、降低了對操作人員的素質(zhì)要求，也避免了傳統(tǒng)拉彎中凸輥技術(shù)缺陷引起的輥面快速磨損，有效延長軋輥使用壽命。
在加工不同定量的產(chǎn)品時(shí)，軋輥各點(diǎn)的線壓力都能保持一致。運(yùn)行過程中可以十分方便地使線壓力控制在工藝要求的狀態(tài)。最大輥面寬度可拓展至7000mm以上，最高車速1000m/min以上。
BENDCON撓度分區(qū)可控輥技術(shù)
通過調(diào)節(jié)軋輥內(nèi)部的液壓閥塊，在對輥面施加不同壓力時(shí)，可自動(dòng)調(diào)節(jié)軋輥中高以實(shí)現(xiàn)整個(gè)壓區(qū)的線壓力均勻一致。最大輥面寬度可達(dá)10000mm以上，最高車速1000m/min以上。
其中，“BENDCON撓度分區(qū)可控中高輥技術(shù)”對于鋰電輥壓而言是區(qū)別于液壓拉彎的全新技術(shù)。對這一技術(shù)而言，鋰電應(yīng)用是又一次跨界。
在4月CIBF 2024上，博路威針對BENDCON撓度分區(qū)可控輥壓做重磅發(fā)布。
破除輥壓厚度一致性差的痛點(diǎn)，博路威如何實(shí)現(xiàn)分區(qū)可控？“密鑰”藏在博路威的特殊軋輥設(shè)計(jì)之中。
一根鋼套圍繞一支固定的軸芯旋轉(zhuǎn)，軸芯上部排列有一定數(shù)量的頂升加壓閥塊，軸芯兩端與上部對稱位置各設(shè)有2只閥塊，當(dāng)上部閥塊根據(jù)卷材輥壓要求向上頂升時(shí)，兩側(cè)底部閥塊可同時(shí)向下，形成整輥的弧度彎曲，控制主軸承座位的壓力與輥芯內(nèi)部閥塊頂升壓力，便可控制輥筒壁的彎曲變形。
博路威表示，S-Roll無級調(diào)壓均勻輥和BENDCON撓度分區(qū)可控輥壓技術(shù)的調(diào)節(jié)范圍均可超3mm，對比普通拉彎技術(shù)的μm級實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)范圍數(shù)量級躍升，可保證匹配幅寬2m的電極輥壓，速度達(dá)150m/min。
具體在鋰電輥壓環(huán)節(jié)中，S-Roll無級調(diào)壓均勻輥和BENDCON撓度分區(qū)可控輥壓配合進(jìn)出料測厚、大數(shù)據(jù)算法等應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)厚度一致性的全閉環(huán)控制。并且，應(yīng)用此技術(shù)的設(shè)備體積精簡，實(shí)現(xiàn)輥壓工序無人化、智能化，解決輥壓換輥維護(hù)依賴人工的難題。
博路威何以成為跨界“黑馬”？
2019年進(jìn)入鋰電行業(yè)的博路威憑借其輥分硬核技術(shù)，已成為業(yè)內(nèi)“黑馬”。目前，博路威BENDCON撓度分區(qū)可控輥壓技術(shù)已通過電池企業(yè)驗(yàn)證。但對于鋰電輥壓技術(shù)升級，博路威正在描畫更大的圖景。
一方面，是基于現(xiàn)有“BENDCON撓度分區(qū)可控技術(shù)”實(shí)現(xiàn)速度與幅寬的升級。
博路威表示，在其他領(lǐng)域中，“BENDCON撓度分區(qū)可控技術(shù)”已實(shí)現(xiàn)4m-7m設(shè)備的實(shí)際交付，這一技術(shù)儲備可應(yīng)用于10m寬幅輥壓，最高車速可達(dá)1000m/min。“
在鋰電輥壓現(xiàn)有的車速120m/min，寬幅不超過1.6m，博路威輥壓技術(shù)的潛力遠(yuǎn)未開掘完全。
另一方面，面對鋰電業(yè)內(nèi)干法電極纖維狀活性材料的輥壓需求，博路威表示此前在其他領(lǐng)域中已有多年的纖維狀卷材制品的輥壓經(jīng)驗(yàn)積累，并掌握應(yīng)用于纖維狀輥壓的特殊軋輥熱磨工藝，可應(yīng)用于干法電極輥壓中，能大幅度改善在高溫工作狀態(tài)下軋輥輥面變形問題。
一直以來，深耕輥壓、分切底層技術(shù)的博路威以開拓的心態(tài)推動(dòng)各行各業(yè)輥壓分切技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)已積累各類卷材輥壓、分切方案經(jīng)驗(yàn)，并在其他領(lǐng)域中成功將自身先進(jìn)輥壓分切技術(shù)推向海外。
無論在技術(shù)還是出海方面，博路威都已走鋰電行業(yè)前沿。博路威希望通過與鋰電業(yè)內(nèi)協(xié)同配合，把S-Roll無級調(diào)壓均勻輥技術(shù)和BENDCON撓度分區(qū)可控輥技術(shù)快速應(yīng)用于干法電極、固態(tài)電池，再將鋰電輥壓技術(shù)推向新臺階。
下載ECAD模型
