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臣心一片磁针石，不指南方不肯休。——文天祥

锂电池极片圆盘分切工艺基础

极片制作是制造锂离子动力电池的基础工艺，对设备的精

度、智能化水平、生产性能的可靠性等规定非常高[1]。极

片分切机是按电池规格，对通过辊压的电池极片进行分条的

装备，重要技术规定是分条后的极片不能出现褶皱、脱粉，

规定分条尺寸精度高等，同时极片边沿的毛刺小，否则在毛

刺上会产生枝晶刺破隔阂，造成电池内部的短路[2]。圆盘

分切刀重要有上、下圆盘刀，装在分切机的刀轴上，运用滚

剪原理来分切厚度为0.01~0.1mm成卷的铝箔、铜箔、正负

极极片等。这里对锂电池极片圆盘分切工艺基础知识整顿，

分享并与大家共同窗习。

1、极片圆盘分切原理

金属板材圆盘分切过程，先介绍极片圆盘分切的基

本原理。如图1所示，这是一对普通圆盘切刀对板材进行分

切加工时的示意图。首先，当板材与上下刀片的AB点接触

时，板料就会受到上下刀面的压力而产生弹性变形，并且由

于力矩的存在，使板材产生弯曲，在间隙附近的材料内部产

生以剪应力为主的应力。随着刀刃点A、B旋转到C、D位置

时，内应力状态满足塑性条件时，产生塑性变形。随着剪切

作用过程的继续进行，板材受到的剪切力越来越大，进入到

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剪切屈服状态，剪切变形区开始产生宏观的滑移变形，上下

圆刀剪切刃开始切入材料，这时刃口附件的材料产生塑性变

形(图1进料方向观察)，剪切塑性滑移形成，断面光亮。随

着刀盘的继续转动材料的塑性变形程度加剧，材料会出现加

工硬化，其应力状态也会发生变化，因此造成材料的内部出

现微观裂纹，随着变形的继续进行，这些微裂纹汇成主裂纹，

转变为裂纹扩展而分离，断面形成撕裂区。

图1圆盘分切加工过程示意图

与金属板材分切加工比较，锂电池极片圆盘剪的裁切方

式含有完全不同的特点：

（1）极片分切时，上下圆盘刀含有后角，类似与剪刀

刀刃，刃口宽度特别小。上下圆盘刀不存在水平间隙（图1

中所示参数c相称于负值），而是上下刀互相接触并存在侧

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向压力。

（2）板料分切时上下基本上都有橡胶托辊，平衡上下

刀在剪切时产生的剪力和剪切力矩，避免板料的大幅变形。

而极片分切没有上下托辊。

（3）极片涂层是由颗粒构成的复合材料，几乎没有塑

性变形能力，当上下圆盘刀产生的内应力不不大于涂层颗粒

之间的结合力，涂层产生裂缝并拓展分离。

2、极片分切质量影响因素

影响毛刺的大小、断面形貌特性及极片尺寸精度等质量

的因素有诸多，根据现有的理论，能够总结为：极片的物理

力学性能、极片厚度、上下成对刀具的侧向压力（图1中参

数c）、上下成对刀具的重叠量（图1中参数δ）、刃口磨

损状态、咬入角（图1中参数α）、圆盘刀精度等。

（1）材料物理力学性能的影响。普通说，材料的塑性

好，剪切时裂纹会出现得较迟，材料被剪切的深度较大，所

得断面光亮带所占的比例就大；而塑性差的材料，在同样的

参数条件下，则容易发生断裂，断面的撕裂带所占的比例就

会偏大，光亮带自然也较小。

（2）上下成对刀具侧向压力（图1中参数c