锂电池极片分切毛刺概述

　　锂离子电池由于容量大，能效比高，目前是世界上应用较为广泛的电源。由于锂离子电池的性能需求越来越高，对电池制造各工序的精度要求也随之变高。锂离子电池的极片生产工艺作为关键环节，质量把控十分严格。锂电池极片在分切的过程中，会在极片的集流体上产生毛刺等缺陷。毛刺在电池组装时会刺破电池隔膜，导致电池短路报废，甚至还会产生安全问题。因此，锂离子电池极片的毛刺缺陷测控至关重要。

　　毛刺，特别是金属毛刺对锂电池的危害较大，尺寸较大的金属毛刺在卷绕时会直接刺穿隔膜，导致正负极之间短路，造成电池发热及爆炸而危害使用者的人身安全。而极片分切工艺是锂离子电池制造工艺中毛刺产生的主要过程。早期的一些企业因为资源的限制和对标准的认知缺乏，有采取有手感的、有些是用带刻度的小放大镜筒去观看测量的。其实这些毛刺的检测方法都不太科学。测量毛刺都是微米级的，需要专门的测量仪器如高倍电子显微镜、影像测试仪等方可有效测量。另外，毛刺的定义、标准及测量方法也至关重要。

　　影响毛刺的大小、断面形貌特征及极片尺寸精度等质量的因素有很多，根据现有的理论，可以总结为：极片的物理力学性能、极片厚度、上下成对刀具的侧向压力、上下成对刀具的重叠量、刃口磨损状态、咬入角、圆盘刀精度等。

　　（1）材料物理力学性能的影响。一般说，材料的塑性好，剪切时裂纹会出现得较迟，材料被剪切的深度较大，所得断面光亮带所占的比例就大；而塑性差的材料，在同样的参数条件下，则容易发生断裂，断面的撕裂带所占的比例就会偏大，光亮带自然也较小。

　　（2）上下成对刀具侧向压力的影响。在极片的分切中，刀具侧向压力是影响分切质量的关键因素之一。剪切时，断裂面上下裂纹是否重合、剪切力的应力应变状态都与侧向压力的大小关系密切。侧向压力太小时，极片分切可能出现分切断面不齐整、掉料等缺陷，而压力太大，刀具更容易磨损，寿命更短。

　　（3）上下成对刀具的重叠量的影响。重叠量的设置主要与极片的厚度有关，合理的重叠量有利于刀具的咬合，其影响包括剪切质量的优劣、毛剌的大小和刀具刃口磨损快慢等问题。

　　（4）咬入角的影响。圆盘分切中，咬入角是指剪切段和被剪板材中心线的夹角。咬入角增加，剪切力所产生的水平分力也会扩大。如果水平分力大于极片的进料张力，板材要么打滑，要么在圆刀前拱起来而无法剪切。而咬入角减小，刀片的直径就要扩大，分条机的尺寸相应的也要扩大。因此如何平衡咬入角、刀片直径、板料厚度以及重叠量，须参考实际工况而定。

　　在极片分切工艺中，刀具的侧向压力和重叠量是圆盘切刀部的主要调整参数，需要根据极片的性质和厚度详细调整。以往的设备制造和工艺中，调刀往往缺少精确数值参数，而是凭借经验根据极片批次进行相应的调节。随着设备技术的进步，调刀技术也不断进步，并且数值化。目前出现极片分切机刀具侧向压力气缸自动调节装置，极片分切时通过设定气缸压力来调节刀具侧向压力而控制分切质量。

　　品质控制的目的不是事后检验，而是重在源头控制及事先预防。我们需要搞清毛刺的成因才能采取相关措施去预防并降低极片分切过程中的品质风险。毛刺的形成主要与模具间隙大小、切刀材质及使用寿命、模具结构及加工精度等有关。因此与之对应的毛刺预防及改善措施可以从以下几方面着手：1、优化现有模具结构;2、改善模具和刀具材料，加强对刀具的寿命管理(如一些大客户明确要求切刀材质为进口钨钢);3、提高模具制造和装配精度;4、优化改进极片涂布及贴胶工艺。