鋰離子電池作為現代電子設備中不可或缺的能源存儲單元，其性能的優劣直接影響到設備的可靠性和安全性。極片的分切工藝是制造過程中一個關鍵步驟，它決定了電池的物理特性和電池的整體性能。在這一過程中，美能光子灣超景深顯微鏡的應用，以其亞微米級的測量能力和對各種精密器件及材料表面的高清成像，為鋰離子電池極片分切工藝的缺陷檢測提供了強有力的技術支持，進一步確保了電池的質量和性能。

在鋰離子電池生產中，需要對正極極片、負極極片、極耳和隔膜等材料分切，這些材料的性質如下表所示：

極片輥壓后的典型性質

#Part.01

刀盤水平間隙和垂直間隙

切面形貌是判斷剪切效果的重要依據，一般光滑剪切面的寬度是板材壁厚的1/3~1/2，光滑剪切面和無光撕裂面邊界平直、邊緣毛刺較小時，表明剪切效果較好。分切時刀盤的水平間隙和垂直間隙(如下圖所示)直接影響切面形貌，另外切面形貌也是判斷水平間隙和垂直間隙合理性的依據。

配刀間隙示意圖

水平間隙

水平間隙大小取決于被剪金屬板材的強度與厚度，一般隨著被剪板材厚度與強度的增加，水平間隙應適當增加。材料較軟時，水平間隙可取材料厚度的5%~10%，材料較硬時，可取10%~20%。下表給出了水平間隙的參考值。

在剪切過程中，水平間隙對剪切變形和受力影響見下圖所示。

板材在上、下刀盤剪切力的作用下產生變形，上下剪切力與板材表面平行方向的分力，作用于剪刃間板材兩端且方向相反，稱為拉應力；而垂直于表面方向的力，稱為壓應力，主要起剪切作用。

剪切力產生的拉應力和壓應力的大小主要與水平間隙有關，水平間隙越大，拉應力越大，壓應力越小。

垂直間隙

垂直間隙是指在垂直方向上刀盤的最大重疊量，上下刀盤重疊時取正值，反之取負值。

當垂直間隙過小時，上下剪刃處裂紋不能重合，會出現局部彎曲或切不開現象。

垂直間隙適合時，光滑剪切面和無光撕裂面的寬度分布合理，形成的毛刺較小。

垂直間隙過大時，會使光滑剪切面增大，無光撕裂面減小甚至消失，邊緣出現變形(翹邊或荷葉邊)、毛刺增大等缺陷。

下表給出了不同板材厚度對應的垂直間隙參考值。

由表可見，隨著板材度增加，垂直間隙先增加后減小，在板材厚度為1.5mm時垂直間隙最大，為0.55。

剪刃的垂直間隙還與帶材塑韌性有關。一般塑性較好的材料需要增大垂直間隙，增大剪切區面積，減小撕裂區面積，以增加斷面平整度。

#Part.02

剪切速率

剪切是金屬塑性變形、裂紋萌生到擴展斷裂的過程，需要在一定時間內完成。當剪切速率大于塑性變形和斷裂速率時，就會引起脆性增強、變形抗力增大。

剪切速率的提高，對于塑性材料可促使切面脆性斷裂，增大無光撕裂面，減小光滑剪切面，改善剪切面品質；而對于脆性材料不會改變剪切斷面形態。但剪切速率過快，會使剪切力過大，刀具溫升增大，磨損加劇，剪切穩定性下降。

圓盤剪常用剪切速率

極片的集流體通常為塑韌性較好的鋁和銅，不易得到整齊的切面，較快的剪切速率可以使極片趨向于脆性斷裂，更容易獲得整齊的切面，減小毛刺。一般圓盤剪切機的剪切速率可達到500m/min。

#Application

美能光子灣超景深顯微鏡

在鋰電分切工藝缺陷檢測的應用

隨著鋰離子電池的電池容量不斷提升，對電池的安全性能要求也不斷提高，隔膜變得越來越薄，電芯厚度占殼體厚度的比例也越來越大，金屬殼體對電芯壓力增加，毛刺和粉塵刺破隔膜帶來短路和自放電的風險就越來越大。因此對極片毛刺和粉塵的控制需要越加嚴格。

鋰離子電池極片邊緣毛刺

美能光子灣超景深顯微鏡在鋰離子電池行業中的應用

#ME-UD6300

美能光子灣超景深顯微鏡

美能光子灣超景深顯微鏡是一款用于對各種精密器件及材料表面進行亞微米級測量的檢測儀器。與傳統的光學顯微鏡不同，該設備擁有更大的景深、更廣的視野、更高的放大倍率、更全的觀測角度，足以應對各種極具挑戰的觀測場景。

• 超清數字成像器件，3840*2160 800W像素超高速實時傳輸

• 多種HDR技術結合運用，實現亮區暗區真實呈現

• 先進的遠心光學系統設計，保證真彩與銳利、低畸變圖像質量

綜上所述，鋰離子電池極片分切工藝是電池制造中一個至關重要的環節。通過對刀盤水平間隙和垂直間隙的精確控制，以及對剪切速率的合理調整，可以顯著提升電池極片的剪切質量，減少毛刺和粉塵的產生，從而提高電池的安全性能和使用壽命。美能光子灣超景深顯微鏡為極片分切工藝提供了精確的檢測手段，幫助提升電池的整體質量和安全性。