極片輥壓工藝是不可或缺的工藝之一，其對產(chǎn)品的影響主要是極片厚度一致性。本文對此進行簡單闡述。

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軋制的基本原理如下圖所示：

其中上輥是固定不動，下輥在液壓缸的作用下，緩慢向上運動，和上輥共同作用，將極片壓制成預先設計的厚度。通常情況下需要輥壓力較大，該輥壓力的反作用力會作用在壓輥上，并通過壓輥的軸承傳遞到設備整體結構上，從而可以將壓輥看作一個簡支梁問題。

以下輥視圖為例，先來分析輥壓載荷在壓輥中間左右對稱分布的情況，其受力情況見下圖。極片寬度為b，在輥壓過程中，極片的中心線與壓輥中心線重合，極片邊緣在左右兩側距離壓輥邊緣距離均為a，

壓輥總長度為l，輥壓極片反作用力為p，均勻作用在下壓輥上，方向垂直向下，最大撓度fmax 的計算見式如下：

公式二：

式中：fmax 為最大撓度(mm)；p 為均布載荷(N/m)；

E 為材料彈性模量(GPa)；I 為壓輥轉動慣量(kg·m2)。

對壓輥，轉動慣量I 的計算見式

公式三：

基于以上三個公式，

以企業(yè)生產(chǎn)線上比較常見的直徑為D=800 mm，長度為800 mm 的壓輥為例，極片寬度b=480 mm，極片輥壓前后厚度分別為0.24 mm 和0.12 mm；根據(jù)公式一，可以算出，在壓輥和極片之間接觸圓弧長度為6.93 mm

以負極極片輥壓工藝為例，輥壓壓力為30 t，均布載荷q=367 500 N/m，壓輥一般采用9Cr2Mo 合金鋼材料，其彈性模量E 為210 GPa，將上述數(shù)據(jù)帶入

可以計算出最大撓度fmax 為0.371 um。

正極極片輥壓工藝，壓力一般為100 t，均布載荷q=1 225 000 N/m，將數(shù)據(jù)帶入式(1)，可以計算出最大撓度fmax 為1.238 um。

撓曲變形的最大值出現(xiàn)在壓輥中線位置，換句話說，極片中間位置的厚度是最薄的。同時，壓輥直徑的增加，可以使其界面的轉動慣量增加，從而減小變形。

根據(jù)以上分析，可以對于常見幾個問題進行核算

一，不對成輥壓

在生產(chǎn)線實際生產(chǎn)過程中，極片中心線和壓輥中心線很難完全重合，總會有一定的偏差。如下圖所示：

假定極片中心線和壓輥中心線距離偏離了50mm，其他數(shù)據(jù)仍然采用對稱分布載荷的數(shù)據(jù)。

可以計算出最大撓度fmax，其中，負極極片為0.385 um，正極極片為

1.281 um，均較載荷左右對稱分布撓度有了增加。與載荷對稱結果比較，負極和正極的非對稱載荷造成撓曲增加約3.8%和3.5%。

二、電磁熱輥

電磁加熱是高溫壓輥加熱的一種方式。電磁加熱壓輥截面如下圖：

可以知道，在相同外徑的情況下，其轉動慣量更小，且內部空心的直徑越大，轉動慣量變小的程度也越大。

最大撓度fmax 與壓輥的轉動慣量I 成反比關系，同樣以前述尺寸帶入，假定內徑d 為600 mm，則可以得到最大撓度f （空心）=1.428*f （實心），即如果在輥壓工藝中采用空心電磁加熱壓輥，則會增加壓輥的最大撓曲變形，增加幅度可達到42.8%。

三、油加熱熱輥

油加熱軋輥結構示意圖如下：

在這種環(huán)形油路的壓輥工藝中，由于壓輥轉動慣量變小，在一定的輥壓壓力作用下，其最大撓曲變形fmax 將會增加，但同時，由于是高溫輥壓工藝，正極或者負極材料在較高的溫度下進行變形，同樣的壓實密度下，所需的輥壓力會變小，從而壓輥的撓曲變形也會成比例減小。最終的撓曲變形，其增加或者減小，要取決于多種綜合因素。

其它：

以直徑為Φ800 mm，長度l 為800 mm 的壓輥為例，其他數(shù)據(jù)也相同，根據(jù)圖3 可知，壓輥與極片的接觸面積為一個弧面，弧長為6.93 mm，則可以算出正極極片壓強約為175 MPa，負極極片壓強約52.5MPa，均未達到壓輥材料（一般為合金鋼）的塑性屈服點

即在工藝過程中，僅僅有彈性變形發(fā)生。

彈性模量按210 MPa 進行計算，則正負極彈性變形分別為0.83 um 和0.25 um。需要指出的是，這種彈性變形，是沿壓輥和極片接觸面均勻分布的，不會增加極片厚度的不一致性，而壓輥的撓曲變形，則隨著極片邊緣向極片中心線的過渡，撓曲變形從0 增加至最大值fmax，則這種撓曲變形是造成極片厚度不一致性的根本原因。

參考資料：鋰電池極片輥壓工藝變形分析—國思茗，朱鶴