​​       随着环保压力日益增大，各国都加大了新能源汽车的政策支持力度，中国更是将新能源汽车列为七大战略性产业之一。中央财政和地方财政同时补贴新能源车辆生产成本差价，在购置税上减免，在新能源公交车运营上予以补贴，还有设置了新能源车辆专门的车牌，在道路通行权予以优先等，在众多政策的鼓励下，中国新能源汽车市场需求爆发式上升，2017年80万辆、2018年超100万辆，2019年将超150万辆，2020年规划为200万辆。新能源汽车的爆发式增长带动了锂电池行业的快速发展，宁德时代和比亚迪等动力电池企业正是在这种背景下快速发展壮大起来的。由此催生了电池正负极极片轧机这一锂电池生产环节的核心装备的需求。目前宁德时代一家就拥有近300台极片轧机，且溧阳项目又新增轧机200台；同时比亚迪也拥有轧机近240台；而极片轧辊又是轧机最核心零件，仅这两家电池企业总计拥有阴极轧辊近1000台。随着轧制效率和电极材料压实密度的不断提高，普通镀铬辊或高频淬火轧辊每轧制100万米有时甚至不到100万米就要拆卸修磨，不但拆装修磨成本惊人，而且极大影响生产连续性和生产效率，成为锂离子电池生产过程中的“卡脖子”技术难题，相关企业对高性能长寿命轧辊的需求非常迫切。

项目目标

       该项目将结合技术团队在耐磨涂层材料与制备技术方面的研究基础，以超音速空气火焰（HVAF）固相技术为手段，通过对碳化钨粉末材料粒度及分布、金属基材料种类与含量以及涂敷工艺等对碳化钨涂层微观结构和使役性能影响规律的研究，制备出锂电子电池极片轧制用高耐磨长寿命轧辊，实现轧制极片500万米的使用要求。

       同时结合技术团队对锂电子电池极片轧制用高耐磨长寿命轧辊的研究，与国内相关企业进行机密合作，已经取得了一定成功。我国锂电行业发展初期以引进消化美日韩企业技术为主，轧机装备初期为仿制，发展至今，国内的龙头企业不断发展壮大并对国外巨头形成挑战，并引发了美日韩相关企业的技术封锁，因此在轧机核心部件轧辊上的技术突破，将助推我国锂电企业的国际竞争力，助推行业自主技术创新和引领。根据研究和企业需求的结合，拟建立年处理1000对锂离子电池极片轧制用轧辊的生产线，不仅有望解决行业龙头企业的“卡脖子”问题，而且将可推广至国内整个电池生产行业，带动整个行业的科技进步。

研究内容

       目前国外进口的极片轧辊一般采用9Cr2Mo钢与硬度大于HRC64的高精度电镀铬镜面复合辊。由于在极片表面涂布的正负极材料中存在硬度很高的颗粒（如Li（NiCoMn）O2），在高达300td 轧制压力下，在轧辊辊面工作区和非工作区形成台阶，一般在轧制100万米左右就会失效；而目前常规碳化钨耐磨涂层轧辊，尽管磨损率较低，但使用寿命在动力电池轧机上不到300万米，在手机等电子设备轧机上不到200万米。主要原因是该类碳化钨轧辊的表面粗糙度在极片轧制过程中不断增大，达到临界值后电极材料中的硬质相会嵌入电池极片基体，从而引起极片脆断，因此，即使这时轧辊的磨损量很小，轧辊仍无法继续使用。故本项目将主要研究轧辊运行过程碳化钨涂层粗糙度变化机理，为进一步提升碳化钨轧辊的寿命提供理论基础。

       该项目将解决的主要技术问题：在轧机轧制力不断提高的工艺条件下，提高涂层内聚力，降低涂层参与应力，是降低轧辊涂层在服役状态下出现裂纹的有效手段。因此，研究碳化钨粒度及分布、金属基材种类与含量以及涂敷工艺等对涂层微观结构、内聚力和残余应力的关系；通过改进常规碳化钨涂层的微观机构来降低涂层粗糙度在轧制过程中变化率，从而提高碳化钨涂层内聚力，降低涂层的残余应力。

项目基础

       该技术团队是国内开展固相沉淀技术研究最早的单位，经过20年的发展和积淀，在基于HVAF和冷气动力（CS）的固相沉积技术与再造工艺。承担了国家科技支撑计划、自然科学基金及重大专项多项表面涂层方面的项目。已掌握了HVAF设备核心部件燃烧室和基于空气动力学的喷嘴设计，并系统优化、匹配设计了工艺和碳化钨系列材料，在领域内率先攻克了超细碳化钨颗粒HVAF沉淀制备工艺。

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