影響極片塗布的因素:
極片塗布一般選擇的塗布方式主要從下面幾個方面考慮,包括:塗布的層數,濕塗層的厚度,塗布液的流變特性,要求的塗布精度,塗布支持體或基材,塗布的速度等。
如何選擇適合極片漿料的塗布方法?
除上述因素外,還必須結合極片塗布的具體情況和特點。鋰離子電池極片塗布特點是:①雙面單層塗布;②漿料濕塗層較厚 (100~300μm);③漿料為非牛頓型高粘度流體;④相對于一般塗布產品而言,極片塗布精度要求高,和膠片塗布精度相近;⑤塗布支持體為厚度為 10~20μm的鋁箔和銅箔;⑥和膠片塗布速度相比,極片塗布速度不高。
塗布層數
極片需要在金屬箔兩面都塗漿料。目前有同時在支援體兩面進行塗布的技術,但如果選用同時雙面塗布方法,就會使塗布後的乾燥和極片傳送設備變成極為複雜和難於操作。因此我們的塗布技術路線決定選用單層塗布,另一面在乾燥後再進行一次塗布。
塗布設備
考慮到極片塗布屬於厚塗層塗布。刮棒、刮刀和氣刀塗布只適用于較薄塗層的塗布,不適用於極片漿料塗布。在餘下的幾種塗布方法中,浸塗最為簡單,但其塗布厚度受塗布漿料粘度和塗布速度影響,難於進行高精度塗布。
1、 條縫擠壓塗布及其塗布視窗
擠壓塗布技術是較為先進的技術,可以用於較高粘度流體塗布,能獲得較高精度的塗層。 採用條縫擠壓塗布,如何獲得均勻的塗層?必須使擠壓嘴的設計及指令引數在一個合適的範圍內,也就是進入在塗布技術中稱為“塗布窗口”的臨界條件範圍內,才能進行正常塗布。 擠壓嘴的設計對塗布精度有極為重要的影響。因此設計時需要有塗布漿料流變特性的詳細資料。而一旦按提供的流變資料設計加工出的擠壓嘴,在塗布漿料流變性質有較大改變時,就有可能影響塗布精度,擠壓塗布設備比較複雜,運行操作需要專門的技術。
2、輥塗工藝的塗布窗口
輥塗是比較成熟的塗布工藝,如果有高精度塗布輥和精密軸承,有可能得到均勻度較好的塗層。輥塗可以應用於極片漿料的塗布。 輥塗有多種型式,按輥的轉動方向區分就有順轉輥和逆轉輥塗布兩種。此外還有配置3輥、4輥等多達10多種輥塗型式。
極片塗布中的關鍵技術
在所有塗布產品中膠片所要求的塗布精度是最高的一種,因此膠片塗布中的許多技術是解決極片塗布的基礎。但極片塗布所特有的要求必須有特殊的技術才能解決。
1、高粘度極片漿料的塗布
極片漿料粘度極高,超出一般塗布液的粘度,而且所要求的塗量大,用現有常規塗布方法無法進行均勻塗布。我們比較分析了各種塗布方法,依據其流動機理,結合極片漿料的流變特性和塗布要求,設計了各種實驗方案進行驗證,找到了幾種可用於極片漿料的塗布方法,成功地解決了高粘度極片漿料連續穩定、均勻塗布難題。
極片定長分段和雙面疊合塗布技術
無論是膠片塗布,還是其他塗布產品,絕大多數都是在片幅上進行連續塗布。而鋰離子電池極片是分段塗布,生產不同型號鋰離子電池,所需要的每段極片長度也是不同的。如果採用連續塗布,再進行定長分切生產極片,在組裝電池時需要在每段極片一端刮除漿料塗層,露出金屬箔片。用連續塗布定長分切的工藝路線,效率低,不能滿足最終進行規模生產的需要。因此我們考慮採用定長分段塗布方法,在塗布時按電池規格需要的塗布及空白長度進行分段塗布。採用單純的機械裝置很難實現不同電池規格所需要長度分段塗布。我們在塗布頭的設計中採用電腦技術,將極片塗布頭設計成光、機、電一體化智慧化控制的塗布裝置。塗布前將指令引數用鍵盤輸入電腦,在塗布過程中由電腦控制,自動進行定長分段和雙面疊合塗布。因此塗布機可以任意設定塗布和空白長度進行分段塗布,能滿足各種型號鋰離子電池極片塗布的需要。
2、極片漿料厚塗層高效乾燥技術
極片漿料塗層比較厚,塗布量大,乾燥負荷大。採用普通熱風對流乾燥法或烘缸熱傳導乾燥法等乾燥效率低。我們將膠片乾燥中的高效乾燥技術應用於極片乾燥器設計,採用優化設計的熱風衝擊乾燥技術,提高了乾燥效率,可以進行均勻快速乾燥,乾燥後的塗層無外幹內濕或表面皸裂等弊病。
3、 極片塗布生產流水線基片(極片)傳輸技術