锂离子电池模切工序控制要素

一、 模切工序简介

模切工序位于涂布、辊压之后，是将连续宽幅的极片（正极或负极），通过模具（五金模、激光模切等）切割成指定宽度和形状的单个极片的过程。

输出产品：带有特定极耳形状的单个电池极片（以待放入叠片机或卷绕机）。

二、 输出的产品特性

1. 尺寸特性

①极片宽度/总长：极片的整体外形尺寸，影响后续叠片或卷绕的对齐度。

②极耳尺寸（长、宽）：极耳的规格必须与电池设计严格一致，它决定了电流收集能力和过流面积。

③极耳位置/间距：多个极耳之间的相对位置必须精确，确保在后续焊接工序中能与集流体（如铝/镍片）精准对位。

④Tab 间距/极耳到边缘距离：极耳与极片边缘的距离，影响电池内部电场分布和安全性。

2. 形貌特性

①毛刺（Burr）：这是最关键的特性之一。指切割边缘出现的金属颗粒状凸起。毛刺过大可能刺穿隔膜，导致内部短路，引发热失控。

②断面质量：切割断面的垂直度、光滑度。粗糙的断面可能导致活性物质脱落或产生粉尘。

③极耳形状一致性：每个极耳的轮廓、圆弧角等形状必须一致，避免应力集中和焊接不良。

3. 表面与结构完整性

①涂层脱落/翘曲：模切过程中，压力和振动可能导致活性物质涂层从集流体（铝箔/铜箔）上剥离或翘起。

②集流体损伤：过大的冲压力或钝化的模具可能导致集流体（箔材）出现微裂纹、内伤或变形。

③粉尘/污染：切割过程产生的金属颗粒和活性物质粉尘，附着在极片表面，是内部短路的潜在源。

三、 关键控制要素

1. 尺寸精度控制

①模具精度与维护：模具（无论是五金模的刀口还是激光的光路）是尺寸精度的源头。必须定期检查刀口磨损、激光焦距等，并执行预防性维护。

②张力控制：放卷、牵引和收卷过程的张力必须稳定且适中。张力过小会导致极片跑偏、定位不准；张力过大会拉伸甚至拉断极片。

③CCD视觉定位系统：利用高精度CCD相机实时捕捉极片上的Mark点或边缘，进行纠偏和定位，确保每次切割都在正确的位置。这是控制极耳位置精度的核心。

④设备稳定性：模切机的机械精度、传动系统的稳定性是基础。

2. 毛刺与断面质量控制

①模具状态：

五金模：刀口的锋利度、刀模间隙（模具与下模之间的间隙）是控制毛刺的关键参数。间隙不合适会直接产生大毛刺。

激光模：激光功率、频率、脉冲宽度、切割速度、辅助气体等参数需要优化。参数设置不当会导致过烧、挂渣（类似毛刺）或切不透。

②材料适应性：不同的涂层厚度、粘合剂体系和集流体厚度，需要调整不同的模切参数。例如，负极（铜箔）通常比正极（铝箔）更软，更容易产生毛刺。

3. 完整性及清洁度控制

①工艺参数优化：冲压速度、压力（针对五金模）需要优化，以平衡切割效率和对面层的冲击。

②除尘系统：必须在模切工位立即配备高效的真空吸附除尘装置，及时清除切割产生的粉尘，防止其二次附着。

③环境控制：车间保持一定的洁净度（如万级、十万级），控制环境中的颗粒物。

④在线检测：采用AOI（自动光学检测）系统，对模切后的极片进行100%检测，主要检测项目包括：极耳尺寸、毛刺、涂层脱落、露箔等缺陷。