编者按：本文对电池辊压设备的性能进行了程度分析，电池极片辊压设备经历了代用品、通用品、专用品的发展阶段，目前处于服务品发展初期。电池辊压设备有着轧辊压力调整及快速反应功能、极片辊压温度调整功能、极片辊压过程的智能控制功能、轧辊清洁及维护保养功能等，详细分析见正文。

电池极片辊压设备经历了代用品、通用品、专用品的发展阶段，目前进入了服务品发展初期。

前三个阶段的本质是产品制造，选择性较差，很难根据需求制造产品。现在进入了服务制造阶段，这一缺陷也就迎刃而解了。

作为能够决定电池极片性能，乃至能够影响电池整体安全性和性能的重要设备，极片轧辊未来将会朝着专业化的方向发展，通过专业的技术人才进行研发，以提高辊压的效率和极片的性能。

一

电池辊压设备有着多项功能，主要体现在以下几个方面：

1、轧辊压力调整及快速反应功能

辊压机两只轧辊之间的压力调整是提高电池极片活性物质压实密度的必要条件，由于涂布间歇、单双面交错等因素影响，两辊之间的压力调整必须快速反应。

2、极片辊压温度调整功能

调整电池极片辊压温度，可以直接影响辊压过程中的电池极片的变形抗力和塑性变形量。

3、极片辊压过程的智能控制功能

随着极片辊压速度以及自动化程度的不断提升，自动上下料、自动接带、自动加压、自动调隙、在线监测等都要求闭环控制甚至智能控制。

4、轧辊间隙调整及准确复位功能

辊压机两只轧辊之间的间隙调整，是获得电池极片厚度的必要条件，由于极片涂布方式变化，以及极片接带的需要，两只轧辊之间的间隙快速调整后，需要准确复位。

5、轧辊无级调速与线速度同步功能

电池极片辊压机在启停过程中，或根据工艺需要，必须对两只轧辊进行无级变速，同时确保两只轧辊的线速度一致。

6、轧辊变形的矫正功能

电池极片辊压过程或温度调整过程中，两只轧辊必然存在轴向挠曲变形和径向鼓胀变形，矫正轧辊变形直接影响电池极片的厚度均匀性，和压实密度均匀性。

7、极片辊压前后张力调整与快速反应功能

电池极片辊压过程中，调整前后张力可以控制电池极片的板型平整度，辊压过程中辊压线速度经常发生瞬间突变，张力控制快速反应是防止断带的重要手段。

8、轧辊清洁及维护保养功能

电池极片辊压过程中两只轧辊表面粘粉是常有的事，保持辊面清洁既可以减少轧辊磨损，还可以提高电池极片表面质量，辊压机便于维护保养是非常必要的功能。

辊压设备服务制造阶段比较重视技术的研究，通过系统分析需求，解决遇到的问题，主要体现在以下几个方面：

辊压设备装配与调试方面，极片辊压设备是一个系统工程，而不是零部件的简单组合，装配的关键在配置、调试，以及稳定性。

极片轧辊方面，通过对轧辊材质、冶炼方式、热处理方式的选择，对轧辊结构、辊面粗糙度进行设计、制造、以及检测。

动力传输方式方面，通过双电机减速器直驱方式，进行单电机减速器加齿轮箱分轴驱动。

收放卷系统方面，为提高效率，极片自动上下卷料备受重视，实现机构与控制、自动断带、接带的设计与制造。

调隙方式方面，目前常见的辊压设备调隙方式有斜铁调隙和蜗轮蜗杆调隙。

辊压机牌坊方面，通过对短变应力线的设计与计算，实现结构的优化设计与加工工艺。

加压方式和快速响应方面，目前常见的辊压设备加压方式有蜗轮蜗杆加压、液压缸加压、气液增压快速反应，以及弹簧快速反应。

在线监测系统方面，电池极片的生产品质和效率要求越来越高，极片厚度均匀性、露箔、气孔、掉粉等缺陷的检测频率也相应提高了，在线监测势在必行，如无触点激光检测、放射线检测等。

环境湿度与洁净度控制系统方面，极片辊压环境控制，在电池制造过程中没有引起重视，控制一致性很难保证也很难提高，控制环境小型化封闭化势在必行。

此外，电池极片涂布有横向间歇、单双面交错、连续、纵向间歇等涂布方式，而正负极片有不同面密度，材料有不同晶体结构，幅宽有不同尺寸等。因此，电池极片辊压设备可以根据需求，有针对性的设计开发产品。

二

电池辊压设备除设计与制造体现在多方面之外，关键技术也体现在多方面，主要有以下几点：

电池极片轧辊抗磨损方面，电池极片辊压基本上属于粉末轧制，轧辊的主要失效形式是磨粒磨损和镶嵌磨损。

电池极片辊压设备精度及刚性稳定性方面，控制电池极片面密度均匀性、防止枝晶以及尖角放电发生，除了轧辊关键技术外，电池极片辊压设备的结构、零部件加工与选购、整机装配技术、电控系统都非常关键。

电池极片轧辊闭环调隙及精确复位方面，不同规格、不同材料的电池极片，厚度大多是不同的。随着MES系统的推广应用、极片涂布工艺的变化，以及断带接带的要求，轧辊之间闭环调隙，以及精确复位技术都十分重要。

提高抗磨粒磨损的主要技术，是合金材料的耐磨性能和抗疲劳强度，抗镶嵌磨损的主要技术是硬度均匀性和抗疲劳点蚀。

此外，轧辊表面粗糙度对轧辊磨损也非常重要，轧辊磨损不仅影响生产效率、成本，也影响电池自放电率，甚至安全，轧辊制造涉及材料冶炼、热处理，以及机械加工等多种关键技术。

电池极片轧辊闭环调压及快速响应方面，由于电池极片涂布工艺的技术要求，辊压经常遇到极片横向间歇涂布、单双面交错涂布，为获得极片活性物质的压实密度均匀性，必须应用轧辊压力闭环控制，及快速响应技术。

电池极片辊压张力闭环控制技术与辊压包角方面，控制电池极片的平整性、内应力分布均匀性、延展率以及断带率，关键是辊压过程中控制电池极片前后张力大小、支点、辊压包角等技术。

电池极片轧辊变形矫正方面，电池极片辊压过程中两只轧辊存在轴向挠曲变形和径向鼓胀变形两大问题，轴向挠曲变形矫正的主要技术有外力反变形矫正、轧辊形状矫正、轧辊结构矫正，以及辊压方式矫正，径向鼓胀变形矫正的主要技术是轧辊受热均匀和冷却均匀技术。

电池极片轧辊精度及抗变形方面，控制电池极片面密度均匀性、防止枝晶以及尖角放电发生，关键是提高电池极片轧辊的尺寸精度、形状精度、位置精度以及表面粗糙度，提高电池极片轧辊的抗变形能力。

此外，辊压对于电池性能的影响也是多方面的，主要体现在以下几点：

首先是对电池安全的影响，极片上活性物质的压实密度均匀性，电池极片辊压造成的表面粗糙度等都会直接影响电池负极析锂、正极析铜、尖角放电，最终酿成安全事故。

其次是对电池能量密度和功率密度的影响，同样是极片活性物质的压实密度，直接影响了电池的能量密度和功率密度。

然后是对电池比能量与比功率的影响，根据法拉第定律，电池电极通过的电量与活性物质的质量成正比，极片辊压直接影响了极片活性物质的压实密度和电池比能量。

此外，还有对电池循环寿命的影响，极片辊压直接影响了活性物质在电池集流体上的附着力，从而直接影响了活性物质在电池充放电过程中的分离与脱落，进而影响了电池的循环寿命。

最后是对电池内阻的影响，极片上活性物质的压实密度和脱落程度，极大地影响着电池的欧姆内阻和电化学内阻，从而直接影响了电池的各种性能。

目前，极片轧辊行业发展至今，已不仅仅是简单的实现功能，现在关注更多的是设备的精度、安全性以及生产的一致性。

以增长比较快的动力电池为例，新能源汽车用锂离子电池往往需要上千个电芯串联成电池组，以保证能量的供应，每个电芯标准的统一、性能的稳定对电池组的性能和质量起着关键性的作用。

高精度、稳定性、一致性的极片轧辊将使生产出的电池具有良好的一致性，从而能够保证电池的安全性和稳定性，成为未来极片轧辊的发展方向。

虽然目前电池极片辊压设备的市场需求呈现快速增长趋势，然而其主要应用范围仍局限在电池生产，未来亟需扩大电池极片辊压设备在其他行业的应用范围。

原标题：电池辊压设备性能分析