锂电池极片热轧辊流场分析及配油方案改进

摘要

锂电池极片的辊轧是锂电池极片生产过程中不可缺少的一环，对极片进行辊轧能够使极片表面活性物质粘结紧密，极片密度增大，极片表面平整度得到提高。目前，辊轧工艺主要包含热轧和冷轧。热轧即为利用加热后的轧辊对极片进行辊轧，与冷轧相比，热轧更有利于提高极片平整度和压实密度。目前对轧辊的加热方式为：在轧辊内部加工流道，将加热后的导热油通入流道，达到加热目的。目前国内对此加热方式的加热工艺研究较少。　　为了提高热轧辊辊面温度的均匀性及辊面有效长度，本文在对常规轧辊流道形式(直通式和周边打孔式)进行模拟仿真的基础上，改进了流道结构和配油方案。模拟得出不同流道结构及不同热油入口流速时，热油速度、压力的分布特点。同时，获得了轧辊辊面温度场及形变分布特性。为实际生产过程中热轧辊加热工艺的改进提供了理论参考。　　在常规直通式流道结构的基础上，提出了内弓形、外弓形两种新的流道结构。利用有限元法进行了建模及仿真，通过模拟结果分析，得出了内弓形流道优于外弓形流道的结论。据此，对周边打孔式水平部分的流道结构改为内弓形结构，分析了热油流速场及压力场特性。　　对具有内弓形流道结构的热轧辊进行了稳态和瞬态温度场分析，得出流道结构、入口流速对轧辊稳态温度特性和瞬时温度特性的影响规律。入口热油流速增加有助于提高轧辊辊面温度均匀性。　　分析了轧辊结构及配油方案对轧辊辊面热形变特性的影响规律。为保证模拟工作符合安全生产要求，对轧辊辊面应力进行了分析，通过计算安全系数，结果表明模拟符合安全要求。　　对某现役轧辊的静态加热过程进行了仿真模拟，将仿真得到的表面温度特性与现场测试数据进行了对比分析，验证了本文轧辊温度场仿真模拟研究方法的合理性。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.1.1 锂电池发展历程

1.1.2 锂电池极片辊轧

1.1.3 研究目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 辊轧工艺研究现状

1.2.2 锂电池研究现状

1.2.3 热轧辊应用及研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 轧辊加热工艺及传热理论

2.1 轧辊加热工艺

2.1.1 加热工艺

2.1.2 传热工质

2.2 流动及传热基础

2.2.1 导热定律及流动特性

2.2.2 流动模型

2.2.3 对流换热基本方程

2.3 热变形原理及计算方法

2.4 本章小结

第3章 轧辊模型及其流道流场特性

3.1 轧辊模型建立及改变

3.1.1 物理模型的建立及简化

3.1.2 网格划分

3.1.3 模型材料的选择与设置

3.1.4 边界条件的设置

3.1.5 轧辊流道改进

3.2 轧辊流道流场特性

3.2.1 直通式热轧辊流道流场特性

3.2.2 周边打孔式热轧辊流道流场特性

3.3 本章小结

第4章 轧辊温度及形变特性

4.1 轧辊温度分布特性

4.1.1 不同流道结构的温度分布

4.1.2 轧辊瞬时传热特性

4.2 轧辊形变及应力分析

4.2.1 轧辊形变特性

4.2.2 轧辊应力分布特性

4.3 本章小结

第5章 对某现役轧辊模拟分析

5.1 模型

5.2 边界条件

5.3 网格划分

5.4 模拟计算及结果

5.5 对比分析

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢