电池论坛

 找回密码
 注册电池论坛

QQ登录

只需一步,快速开始

查看: 18078|回复: 157

关于碾压空箔处容易断箔的一点浅见

    [复制链接]
 楼主| 发表于 2013-7-12 02:40:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
                之前在逛论坛的时候发现几个关于碾压空箔处容易断箔的帖子:
                 有 wsteel发帖的正极对辊时经常断带
                 和 幸运之王发帖的 辊压分切后,收卷一会后,边缘会上翘,然后崩裂,什么原因啊?不是张力
在其中我都发了回复,鉴于当时的时间不是很充裕,也只是一笔带过,甚至很失礼的将QQ号发了上去,月初有位兄台真的加了我的QQ,然最近诸事缠身一直不得解脱,因而一直未能允诺,回想真是羞愧不已。

     最近几天我一直想画出一幅满意的图然则水平极其有限的紧,故只能简述如下:

     对于电芯设计越来越苛求的今天,电芯的双面不对称结构越来越普遍,高容量电芯尤为甚,因此在辊压的时候我们越来越多的遇到长间隙的空箔。
     不可避免的我们会遇到断箔的情况,我之所以用不可避免这个词,是因为造成断带的原因在实际当中我们是没有办法去避免的。
     从两个帖子中我们其实可以找到辊压断带的真实原因,在辊压过程中切过边的箔材在空箔处会容易断带,断带呈现崩裂状,断口上翘各部分重叠分开,这个是最典型、最原始 、最常见的断带。
     在我刚进入锂电行业时我的上司跟我说到断带时总会说到箔会被压断,然而实际中我非常不理解这个“压断”,因为从字面上理解是压力过大将箔材挤压变形最终承受不了牵引力而导致断带,然而如果真的是这个原因,那么自始至终力的方向始终只存在于牵引方向,并且箔材的形变一定是连续的,在被压断之前,同棍位的铜箔应该有同位压痕或者是异位压痕,不可能在一个位置变化的那么突然而其它位置的压力不变,因此我对此说法一直存有疑虑。
     直到前不久,与产线上工人的一次交谈令我猛然醒悟,令箔材崩裂的原因的确是箔材方向的应力变大所致,但应力增大的来源应该是认清问题的关键:我们知道箔材和辊的表面是比较光滑的,当两个金属表面过于光滑又相互挨得很近的时候会出现什么现象?小时候我们就知道两块磨的很光的金属紧紧的靠在一起,我们就很难把它分开,原因就是金属原子之间的引力。当辊与铜箔接触面都非常平彼此又很接近的时候就容易产生很大的原子引力,但这是辊压根本不可避免的,这也是为什么间隙越小、压力越大越容易断箔的原因所在。然而不是每段箔材与辊之间的原子引力都会很大,只有极端情况才会出现,并且这是个几率偶然事件,几率是一定的,但出现的时间是偶然的
      我们假设A处因为原子引力非常的大,那么它几乎就可以认为是粘在辊上的对应位置,随着辊的位置上升,实际箔材后端走过的距离是圆弧路径,然而前端走过的路径是圆弧在平面上的投影,但收卷辊的速度与前端应该是一致的,因此后端也应该走圆弧路径才能保证正常收卷,此时后端的箔材被抬高、拉长,与水平呈一个很小的倾角,最终这个角越来越大,箔材的弹性形变越来越大,其内部的应力越来越大,最终超过箔材的抗拉极限,造成箔材崩裂,因为其与水平的倾角是正的,因此这个应力的垂直分量永远是向上的,因此崩裂后的重叠卷纹一定是向上的。
      这也是为什么明明有涂敷的部分比基材厚但断箔总出现在空带处,实际操作中,我们可以就可以按这个思路来办。
最直观的办法是:1 采用抗拉强度比较高的箔材  2 虽然这个断带不是主要由牵引张力引起的但跟其大小绝对有关系,因为径向应力就等于牵引张力加上弹性形变的应力,如果初始牵引张力更小,那么其形变的的应力就可以更大,更不容易被拉断。至于这个牵引张力具体调节那就需要实地操作摸索。
         
      
     
     


补充内容 (2013-7-20 17:56):
44#补充了一张简图,基本意思都在里面了;话说我找了一下午都没怎么明白把图弄到前面来,不知道有没管理员能帮忙弄下。

评分

参与人数 1威望 +200 电池币 +100 收起 理由
电池论坛小帮办 + 200 + 100 很给力!

查看全部评分

回复

使用道具 举报

发表于 2013-7-19 15:10:23 | 显示全部楼层
lx6885190 发表于 2013-7-19 14:24
这我就明白了,上下两个辊对箔的各自的力大小方向不同很正常,但竖直的分量各自一定 ...

竖直的分量在不对齐的位置不同 表现在辊也会上下震动 辊压的时候会有嘭嘭的声响
另外拖尾的表观没仔细画,相信您有这点智慧脑补我的意思吧?受力几乎是均匀分布在发生形变后的接触面上的 正面的接触面受力的合力不是垂直向下 而反面的接触面受合力垂直向上 且作用点不在同一水平位置

当然150μ左右的涂厚和500μ左右的拖尾相对于辊的直径来说没那么明显,但是您这个原子间引力。。想请教您哪家的辊和箔的表面光洁度能做到那么高? 分子间力.jpg

您所说的金属间接近以后会被互相吸引绝对不是原子间的引力 其原理其实应该是气压导致的 也给你个图 书.jpg

而此处由于辊是圆的箔材是平的 接触面积小也只有上下两层 同时接触面是相对运动的 所以您说的力其实不存在


点评

同意: 5.0
同意: 5
我也觉得在这个距离范围内,大气压的作用最明显,原子力和分子力在这段用不上。  发表于 2014-4-17 08:24
回复 支持 5 反对 1

使用道具 举报

发表于 2013-7-22 08:37:32 | 显示全部楼层
lx6885190 发表于 2013-7-19 18:09
第一点,受力分析上我没讲太直,难道您真不懂我什么意思? 请明白箔材是软的, ...

如果您坚持原子引力是导致断箔的主要因素,就像您在7楼说的壁虎能吸在墙壁上能证明是不同分子间引力的话,我只能呵呵了
您一定是那位 用声音刺激螃蟹能把螃蟹赶跑 而砍了螃蟹的腿发现螃蟹不跑了 证明螃蟹的听觉器官在腿上的专家吧
回复 支持 3 反对 0

使用道具 举报

发表于 2013-7-20 17:24:08 | 显示全部楼层
各种术语,各种难懂啊!
楼主的意思简单概括是不是这样,辊压箔的时候铜箔上下表层原子和辊表面原子因为原子引力结合,辊和箔分开的时候铜表面原子和辊表面原子之间的引力大于铜箔内部原子之间的引力,导致撕裂了箔材!

关于你证明两相接触金属表面原子引力有多强的例子是有问题的,很难分得开是因为大气压的作用不行吗?

关于靠压力能不能使两相异表面很好的结合,而且结合的强度大于内部原子之间的力,我这边没办法一下子给出反驳的实验证据,但工业实践中好像没有采用高压焊接的例子哦,另外箔材表面是有氧化层的哦!

辊压负极的时候,间隙限位比铜箔还小的我还没见过哦,不知道你们那边压的是什么负极!我也没见到箔材压断掉的,一般是料和箔搭界或者双面涂布错位的地方。
回复 支持 3 反对 0

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2013-7-29 17:31:16 | 显示全部楼层
somethingsee 发表于 2013-7-29 00:40
你的应力定义是什么?
当材料在外力作用下不能产生位移时,它的几何形状和尺寸将发生变化,这种形变就称 ...

                        虽然我比较反感去讲一些最最基本的东西,也知道一定会得罪很多人,但既然一定有人要提出来那我再说一遍。虽然下面的话会很无礼,但我的包容是有限度的。

                     第一点,应力和应变copy来的定义是对的,至于为什么会有应变,我文中已经说过了,看不懂说明分析的不够仔细。

                     第二点,您说看起来合力为什么为零?  我不想对人过多的评价,我只能说,对于稳态或者亚稳态的体系,受力分析力与反作用力一定是相等的,所以二者的合力一定是为零的。   或者你画个不为零的体系给我看看?    把它们都画出来,这是最最基本的素养。如果连那三个力都看不懂,网页左上角有个向左的箭头号,请点击,不要再浪费大家的时间了,看不懂就是看不懂,没有其它更多的因素。

                      第三点, 我敢肯定您一定是百度了什么叫应力和原子引力作用范围这两个词,然后看了第一个链接,然后果断发表了自己的看法。但请您看文献的时候能不能阅读的更详细一点:
                     三种力的作用范围    原子间的作用力   10  -10~-7次方
                                                     分子间的作用力   10  -7--4次方
                                                     万有引力              10  -4次方以上
                    阁下看到后果断指出 原子引力属于原子间作用力的范畴,真是让我哭笑不得。
                      我讲的更偏化学一点,你应该更容易明白        原子间的作用力   直观表现是   化学键,所以这个相互作用是最强的
                                                                                             分子间的作用力   直观表现是   电磁力而不是万有引力
                                                                                             万有引力              本身就很直观

                    所以我说的 原子引力实际上是属于分子间作用力的范畴,因为辊跟箔材的原子间不会形成化学键,之所以我会说是原子引力而不说分子引力是因为金属单质通常是没有分子这一说法的,金属单质的微观结构只有原子这一说法。 我们划分它们的力的作用范围是看力的来源属性。至于您怎么划分我也不好说了。

                    第四点,至于您说的大气压所谓的平整度要求。相信很多年前您学过克拉伯龙方程,然后不知道怎么得出了这个结论。请您好好想想为什么不是大气压,想不明白请继续查资料。

                    第五点,为什么只粘一边辊,我想说,我不讲废话。

                大家在遇到问题的时候有不同的看法这是很正常的,但是做技术和科研,一定要学会去反思自己的对这个点的认知是不是能诠释与之相关的大部分现象,如果不能,可以再深入反思是不是其它因素影响或者是认知本事的不全面不准确。


                再次为我的态度道歉,我表达的不满是对于这种能轻易反思出来的东西却少有人去做的现象。















































回复 支持 2 反对 0

使用道具 举报

发表于 2013-7-16 01:14:16 | 显示全部楼层
不同意楼主观点!当然,利用相关学科知识来分析问题还是很值得鼓励的!
是不是在空箔材和有料区交界的地方容易断。我认为最重要的原因还是剪切力的作用,料层有厚度,在交界地方就形成了一个台阶,
辊压时,两辊在极片厚度方向施加压力,就相当于料层对箔材形成了一种剪切力,从而导致箔材断裂。
如果两面的料对应的很整齐,辊压压力越大,断裂的几率越大。
至于解决方案,请根据以上分析自行考虑
回复 支持 2 反对 0

使用道具 举报

发表于 2013-8-3 17:14:57 | 显示全部楼层
lx6885190 发表于 2013-7-29 17:31
虽然我比较反感去讲一些最最基本的东西,也知道一定会得罪很多人,但既然一定有 ...

1 大师说,你信神不灵,是因为还不够虔诚,所以应该更虔诚一点。
2 受力分析前应该先定受力分析主体,一对作用力与反作用力的施受主体是互换的,没有合力一说。如果按你的说法,对任何物体受力分析合力都为零,因为作用力与反作用力总成对出现,方向相反,大小相等。
3 分子间引力和万有引力宽泛讲都是原子间的引力(万有引力公式和库伦力公式形式一样),分什么原子间,分子间,万有引力无非是强调力的强度大小。   你提出此问题出现需要的是很大的“原子引力”,对应的间距又需要多少?
4 见过那一篇论文只写个结论,其他论证过程让读者自己查资料的吗?
回复 支持 1 反对 0

使用道具 举报

发表于 2013-7-18 16:55:32 | 显示全部楼层
冲击力、剪切力。知道火车为什么咯噔咯噔响吗。咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔咯噔-------------

点评

同意: 5.0 围观: 5.0
同意: 5 围观: 5
此处有掌声  发表于 2014-1-22 19:51
回复 支持 1 反对 0

使用道具 举报

发表于 2013-7-18 09:30:49 | 显示全部楼层
我也同意剪切力的解释。
楼主说的原子引力的说话,还有一点要考虑:辊压空箔的牵引力是辊的转动并不是完全靠收卷张力的作用。
愚见,勿见笑。
回复 支持 1 反对 0

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2013-7-16 12:55:30 | 显示全部楼层
haiya 发表于 2013-7-16 01:14
不同意楼主观点!当然,利用相关学科知识来分析问题还是很值得鼓励的!
是不是在空箔材和有料区交界的地方 ...

                    谢谢兄台的踊跃讨论,正确的观点当然需要不断论证和分析。

                    首先我想说明下 什么叫剪切力,最为常见的、形象的就是拿剪刀去剪物体,看起来剪刀的刃口也是上下两个方向的正压力与辊对箔材的两个方向的正压力是一样的,其实不然,剪切力的一个必要条件是上下两个方向的力的作用线不在一条直线上,剪断物体的本质是两个力矩共同作用引起的错位位移最终造成了物体的断裂。     很明显 对辊是要求2个辊压位置处于较高水准的准直位置,如果哪家的辊子上下正压力不对准那又另当别轮。 因此兄台所说的剪切力其实又是前面瞬间冲量过大  在界面处形成短时间的大压力,这在前面有说过:
                    本质上讲,大压力确实是一定存在的,但是因为辊的上下压力线一定是高水准准直的,因此这就不是剪刀剪东西,而是拿辊子来切东西了。稍微想想都知道,拿辊子来切箔材是比较行不通的 ,
对于拿刀去剁物体,因为刃口本身就很窄,刃口的压强很高,在单位面积上的正压力会远远大于人们所用的力,然而对于圆柱行的辊,随着箔材被压扁,辊子与箔材的接触面积会越来越大,单位面积上的正压力会越来越小。
                   所以我想说明的是,单纯靠正压力来压断延展性能较好的箔材是极度困难的,电缆结构的铜弹性模量E1是115000MPa,单纯的正压力是远小于这个数量级的。

                   退一步说,如果真如兄台所讲真的有如此神奇的碾压机,那么这个断箔的位置就应该只出现在光箔与涂覆料的交界处了。但实际情况是不是这样子呢。我们见到的绝大部分断箔是出现在长空箔当中吧。

                   事物之理辩则明,此为愚弟之浅见,如兄有更多想法,望不吝赐教。
回复 支持 1 反对 0

使用道具 举报

发表于 2013-7-12 08:23:16 来自手机 | 显示全部楼层
学习了,很仔细的看了。
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2013-7-12 08:55:01 | 显示全部楼层
技术贴,厉害!
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2013-7-14 13:58:08 | 显示全部楼层
不是太同意楼主的观点~~原子之间引力会有些~但是主要是相同材料之间。箔材与轧辊不是一个材质基本可以忽略。
楼主说的间隙小压力大就容易断片~我认为极片是被砸断的。当间隙在20um以下或者是负间隙时候当开始轧制时极片进入辊缝,但是极片厚度大于轧辊间隙。多出来的间隙其实就是立柱或框架被拉伸~当到极片间隔时~立柱或框架的弹性变形得到释放,瞬间回位~那时就是有少许间隙也会有轧辊间相撞的声音,那个力量足能把箔材砸断

评分

参与人数 1威望 +100 电池币 +60 收起 理由
电池论坛小帮办 + 100 + 60 很给力!

查看全部评分

回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2013-7-15 13:33:21 | 显示全部楼层
晴天三少 发表于 2013-7-14 13:58
不是太同意楼主的观点~~原子之间引力会有些~但是主要是相同材料之间。箔材与轧辊不是一个材质基本可以忽略 ...

               我之前说的很清楚,如果是砸断的,断带不会成卷堆状;其次在碾压间隙小、压力大的时候我们会经常听见噼里啪啦的声音,这其实是点状分布的各个点的箔材被引力拉扯的声音,所以说这种现象其实很普遍。

              原子引力在任何材料界面都存在,区别只在接触面积的大小和原子间距 当然与原子种类也有关系,但原子引力主要是同种材料这一观点绝对不敢苟同,要真是那样那小壁虎还能趴墙上么,估计早就灭亡了吧。

              当然碾压过程中的形变是一定存在的,但是我可以肯定的告诉你,相对于箔材的形变性能来说,辊可以认为是刚性的。    你可以用胡克定律比较下钢材和箔材的K值,再算下要砸断20μm的箔材所得的辊的弹性形变△X的数量级,如果真达到那个数值那么不锈钢也不会用来做碾压辊了。

             光箔与涂敷体的界面处高度差是突变的,所以兄台所讲的因素一定是客观存在的,  我仔细想了想,会不会有这么一种可能, 界面处的高度差带来的界面处能量释放,瞬间冲量很大将箔材与辊挤得更加紧密,以至于最后出现断箔。

            如果兄台判定断箔原因的根本来源是压实大时会听见碾压机的一声声的沉顿的轰声的话,那我不得不提醒下兄台可以去看下油压机的部分原理,避免出现误导。


点评

很好的帖子  发表于 2014-3-4 23:47

评分

参与人数 1威望 +100 电池币 +60 收起 理由
电池论坛小帮办 + 100 + 60 很给力!

查看全部评分

回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2013-7-15 21:05:38 | 显示全部楼层
楼主辛苦了,学习了
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2013-7-16 08:20:54 | 显示全部楼层
晴天三少 发表于 2013-7-14 13:58
不是太同意楼主的观点~~原子之间引力会有些~但是主要是相同材料之间。箔材与轧辊不是一个材质基本可以忽略 ...


就我遇到的现象来看,我比较倾向于接受你的观点,压力过大时,瞬间的冲击力甚至达到辊轴的逆压保护都没法遏制了,导致边缘有一片耳朵状的破损
    针对厚度变化对压延机的冲击,进口的压延机在早期已经有了对应的逆压保护装置,即在压力施加的方向上设置一个最小间隙的反向保护装置,当有压力冲击的时候,可以保护辊轴之间有一个最小的间隙,防止碰撞产生,目前国内的压延机已经开始注意这块了,但是个人觉得做得还是不够好,尤其现在的电极压实的压力越来越大,很容易超出保护范围。
     当然楼主说的这种情况也有,讲的也很详细,但是我没有见到过相关现象,仅作学习。
     以上个人见解。

点评

逆压应该不是用来保护最小间歇的吧。逆压的作用在于碾压压力一般都是施加在压辊两侧,两侧的变形会大些,上下辊之间的间歇更小,为抵消这部分变形会在碾压压力施加点外侧再施加一个反方向的逆压。  发表于 2013-7-16 14:40
回复 支持 反对

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册电池论坛

本版积分规则

小黑屋|APP客户端|电池论坛 ( 冀ICP备18020670号-1  

GMT+8, 2019-8-22 09:32

Powered by Discuz! X3.2

© 2001-2013 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表