锂离子电池工艺-涂布

一、涂布技术概述
涂布技术,基于对流体特性的深入研究,涉及将一层或多层液态物质均匀覆盖在某种基础材料上,这些基础材料常为柔性薄膜或纸张。覆盖后的液态涂层会经过烘干或固化处理,以形成具备特定功用的薄膜层。目前,锂离子电池极片涂布主要采用逗号辊转移涂布和狭缝挤压涂布两种方式。
二、涂布技术的目标
涂布技术的核心目标是将正负极浆料均匀地涂布在基层上。这一过程可分为预涂层涂布和浆料涂布两个阶段。预涂层涂布使用转移式涂布机将低黏度的浆料以较薄的形式均匀涂布在箔材上,厚度通常在2-3微米之间。而浆料涂布则采用挤压式涂布机,使较高黏度的浆料以一定厚度均匀覆盖在箔材上。
三、涂布过程中的关键注意事项
1. 外观质量:确保涂布后的表面无颗粒、沉淀、杂质和气泡等缺陷,同时避免极片表面出现划痕、掉料、翘边或露箔等现象。
2. 铜铝箔的质量:铜铝箔应保持厚度均匀,无划痕和褶皱。
3. 涂布溶液的粘弹性控制:在涂布过程中,需密切关注溶液的粘弹性。若溶液在较大剪切力下从涂布头挤出或以较快速度涂覆,可能会在压力释放后回缩,导致竖条纹甚至膜皱褶、卷曲等问题的产生。
四、涂布技术中常见的问题及解决方案
1. 凝胶缺陷:凝胶通常在胶水制备过程中形成,由于部分聚合物颗粒未完全溶解于溶剂中。为解决此问题,可对溶剂与聚合物进行预混合,使用双组分溶剂有助于聚合物的溶解。同时,严格遵循制备胶水阶段各成分的添加顺序,并优化反应温度曲线以控制凝胶的生成。
2. 表面张力相关缺陷:
* 橘皮现象:由于涂布溶液中溶剂挥发速度不同导致温度差和浓度差,以及烘箱干燥速率过快或热风风速过大所引起。可通过调整烘箱参数和溶剂挥发速度来解决。
* 厚边问题:涂布溶液边缘溶剂挥发速率较快,导致低表面张力区的溶液流向边缘堆积。可通过优化涂布工艺和溶剂挥发条件来改善。
* 针孔及火山口缺陷:由涂布过程中的污染物灰尘或基材上原有的针孔状缺陷所引起。需加强环境清洁度和基材质量检查。
* 规律竖条纹和横条纹缺陷:分别由涂布液体受力不稳定和泵脉冲或设备震动干扰所引起。可通过调整工艺参数、稀释涂布溶液、降低粘度、加入表面活性剂以及选择无脉冲泵或安装缓冲设备等方法来解决。
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