Liitiumioonakusid kasutatakse laialdaselt erinevates valdkondades, nagu elektrisõidukid, olmeelektroonika, energiasalvestus ja kosmosetööstus. Liitiumioonakude jõudlus ja kvaliteet sõltuvad elektroodide materjalidest ja nende töötlemismeetoditest. Elektroodide valmistamise üks peamisi protsesse on kalandreerimine, mis on voolukollektori fooliumile kaetud elektroodipulga kokkupressimine rullide paari abil. Kalandreerimine võib parandada elektroodi tihedust, juhtivust, adhesiooni ja mehaanilist tugevust, samuti vähendada paksust ja poorsust. Kuid kalandreerimisel on ka mõningaid puudusi, nagu pragunemine, delaminatsioon, pinge kuhjumine ja mahu vähenemine. Seetõttu on oluline optimeerida kalandri parameetreid ja valida erinevatele elektrooditüüpidele ja spetsifikatsioonidele sobivad seadmed.
A aku elektroodide kalandrimasin(valtsimismasin)on seade, mis koosneb kahest või enamast rullikust, mis pöörlevad vastassuundades ja avaldavad survet neid läbivale materjalile. Kalandrimasinaid on erinevat tüüpi, näiteks kaherullilised, kolmerullilised, neljarullilised ja mitmerullilised kalandrid. Nende hulgas on liitium-ioonaku elektroodide kalandrimiseks kõige sagedamini kasutatav kahe rulliga kalander. Kaherullikul kalandril on kaks reguleeritava vahe ja rõhuga silindrilist rulli. Elektroodi foolium juhitakse pilusse ja surutakse rullide abil kokku. Elektroodi paksust ja tihedust saab reguleerida vahe ja rõhu reguleerimisega.
Liitium-ioonaku elektroodide kahe rulliga kalandreerimismasina kasutusala sõltub mitmest tegurist, näiteks elektroodi materjalist, kattemeetodist, katte paksusest, rulli materjalist, rulli läbimõõdust, rulli kiirusest ja rulli temperatuurist. Üldiselt sobib kahe rulliga kalandrimasin keskmise kattekihi paksusega (10-50 mikronit), suure tihedusega (15-2 g/cm3) ja madala poorsusega (30-40 protsenti) elektroodidele. Rulli materjal peaks olema kõva ja sile, näiteks teras või kroomitud teras. Rulli läbimõõt peab olema piisavalt suur, et vältida elektroodi fooliumi liigset paindepinget. Libisemise või rebenemise vältimiseks tuleb rulli kiirus sobitada söötmiskiirusega. Rulli temperatuuri tuleks hoida toatemperatuuril või veidi kõrgemal, et vältida elektroodi soojuspaisumist või kokkutõmbumist.
Liitium-ioonaku elektroodide kahe rulliga kalandreerimismasina tööpõhimõte põhineb elasts-plastilise deformatsiooni teoorial. Kui elektroodi foolium siseneb rullikute vahesse, läbib see kõigepealt elastse deformatsiooni, mis tähendab, et see võib pärast mahalaadimist taastada oma esialgse kuju. Rõhu suurenedes saavutab elektroodi foolium voolavuspiiri ja läbib plastilise deformatsiooni, mis tähendab, et pärast mahalaadimist säilib sellel mõningane jäävdeformatsioon. Plastiline deformatsioon võib vähendada elektroodi paksust ja suurendada selle tihedust. Kui rõhk on aga liiga kõrge, võib see põhjustada elektroodi struktuuri ja omaduste pöördumatuid kahjustusi, nagu pragunemine, delaminatsioon või võimsuse vähenemine.
Seadme funktsioonaku elektroodkalandrimasinliitium-ioonaku elektroodide jaoks on parandada elektroodide jõudlust ja kvaliteeti, optimeerides nende füüsilisi parameetreid. Kaherullilise kalandreerimismasina abil on võimalik saavutada:
- Suurem tihedus:Kalandreerimine võib suurendada aktiivse materjali osakeste tihedust ja vähendada nende vahelist tühimikku. See võib parandada elektroodi juhtivust, mahtuvust ja tsükli eluiga.
- Madalam paksus:Kalandreerimine võib vähendada elektroodi paksust ja suurendada selle erivõimsust (mahutavus pindalaühiku kohta). See võib vähendada aku kaalu ja mahtu ning parandada selle energiatihedust.
- Parem nakkuvus:Kalanderdamine võib suurendada adhesiooni aktiivse materjali kihi ja voolukollektori fooliumi vahel, samuti elektroodi erinevate kihtide vahel (nagu sideaine, juhtiv lisaaine ja separaator). See võib parandada elektroodi mehaanilist tugevust ja stabiilsust.
- ühtlane poorsus:Kalandreerimine võib luua elektroodis ühtlase pooride jaotuse, mis võib hõlbustada elektrolüütide infiltratsiooni ja ioonide transporti. See võib parandada aku kiirust ja ohutust.
