模切掉料大多出现在负极

在锂电池加工的模切环节，“掉料”也是一个高频现象，并且细心的人会发现，模切掉料多出现在负极，这是为什么呢？本文将对此进行浅要分析。

首先先清楚什么是掉料？

“掉料” 现象本质上属于模切工艺缺陷，表现为极片边缘涂层断裂或剥离产生的碎屑。从材料力学角度分析，理想工况下，极片经模切刀冲压后，其边缘几何精度应符合设计标准，涂层与箔材基材间的界面结合力需维持在工艺要求范围内。然而，当涂层附着力低于临界值、材料呈现高脆性特征，或冲切过程产生的机械应力超过涂层的抗断裂强度时，涂层-基材界面将发生局部失效，形成尺寸分布不均的脱落碎屑。这些掉料的粉尘碎屑严重可造成电池的短路，引发安全风险。

接下来分析为什么掉料大多出现在负极侧？

一.负极材料的本征特性与工艺适配局限性

负极活性物质以石墨为主，其独特的层状结构导致层间结合力较弱。为了把石墨粘在铜箔上，通常用SBR 做粘结剂，但石墨表面光滑，与粘结剂的结合力远不如正极材料。正极用的三元或磷酸铁锂颗粒，表面能更高，与粘结剂的亲和力更强。测试数据显示：负极涂层的剥离强度一般在0.3-0.5N/m，而正极普遍能达到0.8-1.2N/m，差距接近一倍。模切时的冲击力更容易让负极涂层从铜箔上“撕开”，形成掉料现象。

二．铜箔基材比铝箔更“娇气”

负极用的铜箔厚度通常是5-8μm，比正极的铝箔（10-12μm）更薄，而且铜的延展性虽好，但抗撕裂强度不如铝。模切时，刀模冲压产生的应力会让铜箔产生微小变形，这种变形会带动表面涂层开裂。更关键的是，铜箔表面处理工艺（如粗化）的效果不如铝箔稳定。如果粗化不均匀，涂层在薄弱区域就容易因应力集中而脱落。

三.负极涂布的“边缘效应” 更明显

涂布过程中，浆料在极片边缘因表面张力形成“厚边”，负极的这一现象比正极更显著。由于石墨浆料触变性（剪切变稀特性）强，负极边缘涂层厚度比中心厚10%-15%，而正极涂层厚度偏差通常可控制在5%以内。模切时，这部分厚边涂层承受的冲击力更大，厚边区域的涂层很容易碎裂成调料。而且厚边处的粘结剂分布往往不均匀，进一步降低了抗剥离能力。

四.辊压后的负极更“脆”

为了提高能量密度，负极的压实密度通常压到 1.5-1.8g/cm³，接近石墨的理论密度上限。过度压实会让石墨颗粒之间的间隙变小，涂层变得坚硬但脆性增加，稍受外力就会掉渣。

正极材料的压实密度虽然绝对值更高，但材料本身的韧性更好，而且压实过程中颗粒变形更均匀，所以涂层整体抗冲击性更强。

五.模切参数适配度差异大

负极单层涂覆厚度往往比正极要薄一些，其对模切精度要求极高。刀模间隙、压力的细微偏差，都会给负极带来更大影响。

负极侧改善掉料方法：

可以通过增加粘结剂比例或使用新型粘结剂提高与箔材间的剥离强度；优化铜箔表面的粗糙度；模切采用“渐进式冲压” 刀模，减少瞬间冲击力。或使用激光模切，热复合模切机来改善掉料。

小结：负极模切容易产生调料，是材料特性（石墨附着力差、铜箔薄）和工艺特点（厚边明显、高压实）共同作用的结果。我们也可以通过文章中提到的方法去优化掉料现象。