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仿真技术在锂离子电池极片轧制中的应用 链接：/tech/117035.html 来源：北方华创新能源 仿真技术在锂离子电池极片轧制中的应用 [摘 要] 随着国内外对电池极片轧制设备的高速、高精度发展需求，促使仿真技术研究极片轧制的课题越来越多。 介绍了非对称涂布的电池极片轧制仿真分析，仿真结果说明液压伺服加压式极片轧机能够轧制非对称涂布电池极片， 克服了气液增压泵加压式电池极片轧机对此类极片无法正常轧制的缺点。综述了仿真技术在液压领域和热辊压机方面 的研究进展，并进行了总结及其所存在的不足。 引言 近年来新能源行业蓬勃发展，给锂离子电池行业带来了巨大的发展空间，同时对锂离子电池的质量和寿命等也提出 了更高的要求。在锂离子电池的生产过程中，极片的制造完成决定了电池80%以上的性能。因此，正负极片质量的好 坏对锂离子电池的好坏有重大的影响，极片的制造在电池制造工艺中占有重要的地位。 国内外大量研究表明，正负极片的压实密度对锂离子电池的容量等电池性能有较大的影响，合适的压实密度可以增 大电池的容量，减少内阻，减少极化损失等。轧制后的电池极片密度的均匀性和厚度的一致性直接决定着电池使用寿 命的长短和储能的多少。可见，用轧机对极片进行轧制是生产极片过程中极其重要的一道工序，由于极片轧机对电池 生产的重要性，也必然要求轧制设备向高精度，自动化发展。 仿真技术以数学模型的建立、验证、实验为核心，综合计算机技术、自动控制及系统工程、信息处理技术等多学科 。 用计算机对设备系统进行仿真的一般过程如下： （1）建立所研究的控制系统数学模型。 （2）通过仿真软件把数学模型转化为计算机仿真模型。 （3）采用合适的算法编写仿真程序或者直接采用他人程序。 （4）通过仿真，得到系统的动态响应曲线和数据。 （5）分析系统仿真结果，提出提高系统动态性能的方法和措施。 随着计算机技术和科技的不断发展，人们可以利用仿真技术方便的分析轧机设备系统动态性能，确定最优参数，获 得最佳的设备控制系统。电池极片负载特性是非线性的，轧制过程负载也随时间变化，电池极片轧机的伺服控制系统 具有非线性和时变性，进而有必要对电池极片的轧制过程进行仿真研究，以了解各个因素对电池极片轧制质量和轧制 效率的影响规律，对后续电池极片轧机的设计具有重要的理论指导意义。因此，仿真技术已成为锂电轧机设备系统设 计的重要辅助手段之一。 国内外通过仿真技术研究轧机的课题越来越多，非对称涂布电池极片轧制仿真分析是应用仿真技术的典型课题，与 此同时，提出了许多仿真技术在液压领域的应用课题。此外，仿真技术在热辊压机中的应用课题也备受关注。因此， 本文分别从以下三方面进行介绍及综述。 1 非对称涂布电池极片轧制仿真分析 电池极片的涂布方式有对称涂布与非对称涂布。因为实际使用气液增压泵加压式电池极片轧机对非对称涂布的电池 极片的轧制效果差，由此，北京北方华创新能源锂电装备技术有限公司与王益群等人合作以该司轧机为主要研究对象 ，分别对气液增压泵加压式电池极片轧机和液压伺服控制加压式极片轧机进行非对称涂布电池极片轧制仿真分析。 1.1 气液增压泵加压式电池极片轧机 气液增压泵加压方式电池极片轧机成本较低，能够轧制对称涂布的电池极片，但是它采用楔铁和丝杠离线调节辊缝 ，不能对轧辊间隙和轧制力进行实时在线调节，使其轧制速度、极片的质量及应用范围受到一定程度的制约。 研究者们基于气液增压泵加压式电池极片结构与轧制特性的分析，建立的电池极片模型及轧机轧制极片过程的仿真 模型如图1所示。由于实际使用气液增压泵加压式电池极片轧机对非对称涂布的电池极片（其示意图如图2 仿真技术在锂离子电池极片轧制中的应用 链接：/tech/117035.html 来源：北方华创新能源 所示）的轧制效果差，下面对此种情况进行仿真分析，仿真结果如图3所示。 仿真技术在锂离子电池极片轧制中的应用 链接：/tech/117035.html 来源：北方华创新能源 仿真技术在锂离子电池极片轧制中的应用 链接：/tech/117035.html 来源：北方华创新能源 通过仿真结果可以看出在极片从双层滚压到单层时，作用在极片