鋰電網訊：鋰離子電池的電芯安全一直是業內人士關注的重點，而這也是動力電池長期發展的關鍵，隨著動力電池這幾年的飛速發展，該問題的重要性日益凸顯。
事實上，電芯的安全隱患主要表現為熱失控，影響的因素有很多，比如電芯的材料體系、結構設計、制造工藝、生產控制、終端使用方法等等。目前各大企業主要通過機器人替代人工，來減少安全隱患，同時對各工序機器精度和智能化上的要求也越來越高。其中在模切和疊片工藝中，產生的毛刺和粉塵容易造成電池短路，因此控制極片毛刺粉塵顯得尤為重要。
1極片毛刺粉塵產生的原因
極片毛刺是指極片沖切所產生的斷面基材拉伸，彎曲。行業內對極片毛刺的普遍標準是Vh≤15μm(以集流體表面為基準計算)；Vk≤15μm(以極片邊緣為基準計算)。
極片粉塵是指極片沖切所產生的涂層顆粒或基材碎屑。行業內暫時還沒有對粉塵顆粒的大小形成標準，只是對極片掉粉后漏箔的區域大小有做要求，L≤4mm(連續出現)；H≤0.2mm(開裂或漏箔)。
在模切和疊片工序中控制沖切時的毛刺大小，減少沖切時產生的粉塵，以及在極片轉運過程中避免毛刺的產生，已成為這兩個工序目前面臨的最主要的難題，而要解決這些難題，先要了解毛刺和粉塵產生的原因。
極片毛刺粉塵產生的主要原因有三點：1、沖切方式；2、沖切模具的結構；3沖切模具的材料及加工精度。
?、沖切方式
行業中在極片沖切工序，最常用的方式有以下幾種：
?、沖切模具沖切極片時毛刺產生的原理：
利用沖頭和下刀極小的間隙對極片進行裁切，間隙的大小是影響毛刺的最大因素：
?、沖切模具沖切極片時粉塵產生的原理：
上下刀的間隙、壓料板和沖頭的間隙、壓料板壓力的大小及壓料板表面的平面度是影響掉粉的幾大因素。要保證模具各零件的間隙，首先，要選擇好模具材料，其次，要保證加工精度。
a：上下刀的間隙：間隙小時，由于擠壓作用加劇，對極片的沖裁力增大，對表面涂層擠壓增強，涂層開裂、從基材上剝離、脫落。壓料板托料時還會造成斷面和沖頭的二次摩擦。
b：壓料板和沖頭的間隙：間隙過大時，無法壓住斷口邊的涂層，裁斷時造成的涂層擠壓無法壓住。間隙過小時，有摩擦沖頭的風險。
c：壓料板壓力的大小：涂層被擠壓時，壓料板壓力大于擠壓張力，可有效減少涂層開裂、從基材上剝離、脫落等問題。
d:壓料板平面度：如果平面度不好，對斷面的壓實效果不均勻，會出現不連續的涂層開裂等問題。
?、沖切模具的材料及精度：
a:沖壓模具工作時要承受沖擊、振動、摩擦、高壓和拉伸、彎扭等負荷，工作條件復雜，易發生磨損、疲勞、斷裂、變形等現象。因此，對模具工作零件材料的要求比普通零件高，常用材料：
b：模具精度可分為加工精度和裝配精度，常用的精加工設備有油割、坐標磨等，加工精度可做到0.001mm，可達到刀口間隙0.002mm的精度要求，裝配精度需要靠定位銷及裝配經驗實現，需要經驗及技能較高的裝配人員。
?、極片流轉過程中的碰撞及摩擦：
現階段采用的設備連線方式為模切機+極片料盒輸送+疊片機。
缺點：極片沖切完進入料盒，經過輸送進入疊片機，疊片機從料盒中取片，過程中無法避免極片和料盒的碰撞和摩擦，造成極片的掉粉和集流體的變形，是極片不良的潛在風險。
2毛刺粉塵解決方案
了解了毛刺和粉塵產生的原因，解決方案可從以下幾點入手：1、優化現有模具結構；2、改善模具材料；3、提高模具制造和裝配精度；4、改進模切疊片設備工藝；
?、對現有模具的優化
沖切模具結構的穩定性，直接決定了毛刺和掉粉能不能做到可控，現在行業中最常用的結構有以下幾種：
▲卷繞用極片模切模具
由于卷繞式模切機工藝的特殊性，常用的導柱模具無法將導柱均布，只能制作成沖頭懸臂式，導致上模沖壓點和重心無法重合，模具整體穩定性較差，靠刀模具從根本上解決了上述問題，且成本相對還較低，會是將來重點選用的模具。
沖切模具結構的穩定性，直接決定了毛刺和掉粉能不能做到可控，現在行業中最常用的結構有以下幾種：
▲疊片用極片模切模具
低速模具也是采用沖頭懸臂式的結構，主要在實驗線上使用，高速模具導柱分布均勻，結構穩定，是產線上主流的模具。
?、模切疊片一體機是終極解決方案
模切疊片一體機在極片沖切完之后可直接進入疊片平臺，避免極片和料盒的碰撞和摩擦，徹底解決極片不良的潛在風險。
