分析锂电池的涂布方式

　　目前，电动车、储能电池等新能源产业在全球范围内发展迅速。作为公认的理想储能元件，动力锂电池也得到高度关注。涂布机是动力锂电池极片的生产关键工艺设备。目前，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。我在工作过程中，这三种涂布方式都接触过。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。

　　刮刀涂布

　　工作原理如图1所示，箔基材经过涂布辊并直接与浆料料槽接触，过量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一，一般在圆辊表面沿母线加工成形似逗号的刃口，这种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

　　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，并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：

     (1)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;

     (2)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2 辊涂刮刀转移涂布工艺示意图

　　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度和固含量范围，与转移式涂布工艺相比具有更强的适应性。

　　图3 狭缝挤出式涂布示意图

　　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：

　　(1)浆料性质稳定，不发生沉降，粘度、固含量等不变化。

　　(2)浆料上料供应稳定，在模头内部形成均匀稳定的流动状态。

　　(3)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。

　　(4)走箔稳定，不发生走带滑动，严重抖动和褶皱。

　　涂布操作窗口是狭缝涂布一个重要的工艺参数，在实际生产中，当工艺参数超出操作窗口的范围时，涂布缺陷便会产生。而涂布膜出现的缺陷种类众多，原因各异，本文主要针对锂离子电池狭缝挤压涂布，就几种常见缺陷进行分析，并给出相应解决方案。常见缺陷有点缺陷、边缘效应、锯齿缺陷等。

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