基于Ansys的锂电池极片辊压质量改善研究

目的优化辊压机结构,减小辊压后极片的不均匀性,进一步提升锂电池性能。方法首先,将辊压机工程模型简化为仿真模型,运用Hypermesh对仿真模型进行网格划分,重点加密极片和轧辊接触区域的网格,将划分好的网格以Inp格式导入Ansys中,设置边界条件并求解计算,模拟轧辊辊压极片的过程。其次,提取极片监测点的仿真数据,换算得到极片辊压后的厚度,将仿真结果与实验数据对比,验证极片辊压仿真方法的准确性。最后,运用该仿真方法分析液压弯缸力、弧形辊弓高和轧辊辊面长度等对极片辊压质量的影响。结果分析仿真和实验结果可知,辊压后极片的厚度平均值和极差值对标率均在90%以上,证明了仿真方法准确可靠。随着弯缸力(0~784000 N)逐渐增大,极片厚度极差值先减小后增大;随着弧形辊弓高(0~60μm)逐渐增大,极片厚度极差值先减小后增大;随着轧辊辊面长度(1200~1500mm)逐渐减小,极片厚度极差值逐渐减小。结论施加合适的弯缸力、对弧形辊进行设计均可改善极片辊压质量。轧辊辊面长度越小,极片辊压效果越好。可通过极片辊压仿真方法确定最优弯缸力大小与弧形辊最优弓高,该方法大幅度缩短了辊压机研发周期,优化了辊压机性能,提高了极片辊压质量,为锂电池性能的提升奠定了基础。