锂电池极片挤压涂布缺陷及解决方法

锂电池极片挤压涂布缺陷及解决方法展开全文涂布机是动力锂电池极片的生产关键工艺设备。而锂电池极片涂布工艺主要有刮刀式、辊涂转移式和狭缝挤压式等。一般实验室设备采用刮刀式，3C电池采用辊涂转移式，而动力电池多采用狭缝挤压式。1刮刀涂布工作原理如图1所示，箔基材通过涂布辊并直接与浆料料槽接触，多余的浆料涂在箔基材上，在基材通过涂辊与刮刀之间时，刮刀与基材之间的间隙决定了涂层厚度，同时将多余的浆料刮掉回流，并由此在基材表面形成一层均匀的涂层。刮刀类型主要逗号刮刀，逗号刮刀是涂布头中的关键部件之一，在圆辊表面沿母线加工成形似逗号的刃口，该刮刀具有高的强度和硬度，易于控制涂布量和涂布精度，适用于高固含量和高黏度的浆料。图1逗号刮刀涂布示意图2狭缝挤压涂布作为一种精密的湿式涂布技术，如图3所示，工作原理为涂布液在一定压力一定流量下沿着涂布模具的缝隙挤压喷出而转移到基材上。相比其它涂布方式，具有很多优点，如涂布速度快、精度高、湿厚均匀；涂布系统封闭，在涂布过程中能防止污染物进入，浆料利用率高、能够保持浆料性质稳定，可同时进行多层涂布。并能适应不同浆料粘要形成稳定均匀的涂层，涂布过程中就需要同时满足这几个条件：浆料性质稳定，不发生沉降，粘度、固含量等不变化。浆料上料供应稳定，在模头内部形成均匀稳定的流动状态。涂布工艺在涂布窗口范围内，在模头与涂辊之间形成稳定的流场。走箔稳定，不发生走带滑动，严重抖动和褶皱。3辊涂转移式涂辊转动带动浆料，通过逗号刮刀间隙来调节浆料转移量，利用背辊和涂辊的转动将浆料转移到基材上，工艺过程如图2所示。辊涂转移涂布包含两个基本过程：涂布辊转动带动浆料通过计量辊间隙，形成一定厚度的浆料层；一定厚度的浆料层通过方向相对的涂辊与背辊转动转移浆料到箔材上形成涂层。图3辊涂刮刀转移涂布工艺示意图锂电池极片挤压涂布常见缺陷1、点状缺陷：②异物缩孔：各种颗粒产生。夕卜来颗粒的存在导致颗粒表面处的湿膜存在低表面张力区域，液膜向颗粒周围发射状迁移，形成缩孔点状缺陷。预防措施主要有:涂液过滤除铁、环境粉尘控制、基材表面清洁。2、边缘效应厚边：涂布过程，经常出现边缘厚，中间薄的现象，即厚边。产生厚边的原因是表面张力驱动下的物质迁移。厚边现象的危害：不管是连续涂布还是间歇涂布，这种特征都会严重影响涂层的均匀性。涂层边缘厚度比正常区域厚几微米至十几微米，在涂布干燥后收卷时，成百上千层极片收成一卷，涂层侧面边缘厚度凸起线累积成几毫米，导致极卷产生鼓边现象，严重时会造成极片断裂，这严重影响涂布收卷整齐度及其后续工序。阻止厚边现象的措施有：浆料流量一定时，减小狭缝尺寸能够增加浆料在模头的出口速度，从而降低浆料的拖曳力比值，进而减小厚边涂层的厚度，但需要更高精度的涂布设备配合。涂布间隙减小能够有限减小厚边涂层的厚度和宽度。降低浆料的表面张力，如添加界面活性剂等，抑制干燥过程中浆料向边缘的流延。优化狭缝垫片出口形状，改变浆料流动速度方向和大小，降低边缘浆料的应力状态，减弱浆料边缘膨胀效应。3、线状缺陷：划痕：与涂布方向平行的线状薄区或漏箔线条可能原因异物或大颗粒卡在狭缝间隙内或涂布间隙上基材质量不佳，造成有异物挡在涂辊与背辊的涂布间隙上模具模唇损伤对策清除唇口或涂布间隙的颗粒、检查模头唇口竖条道：与涂布方向平行的波纹可能原因-通常发生于接近涂布窗口的速度上限，薄涂层更明显。对策调整浆料粘度降低涂布速度降低涂辊与背辊之间的涂布间隙动力锂离子电池应用：根据内部材料的不同，动力锂离子电池相应地分为液态动力锂离子电池和聚合物理离子动力电池两种，统称为动力锂离子电池。在锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。严格来说，动力锂离子电池是指容量在3AH以上的锂离子电池，泛指能够通过放电给设备、器械、模型、车辆等驱动的锂离子电池，由于使用对象的不同，电池的容量可能达不到单位AH的级别。动力锂离子电池分高容量和高功率两种类型。高容量电池可用于电动工具、自行车、滑板车、矿灯、医疗器械等；高功率电池主要用于混合动力汽车及其它需要大电流充放电的场合。随着电子行业的不断发展，锂电池的应用也越来越广，未来锂电池的发展趋势将会分为三个类别：聚合物类、动力类、高性类。（1） 聚合物类：性能的更加稳定，被视为液态锂离子电池的更新换代产品。（2） 动力