极片浆料涂布工艺路线的选择

1、极片浆料涂布工艺路线的选择 1.11.1 涂布方法的选择成功解决极片浆料涂布的关键之一是选择合适的涂布 方法。大约有 2020 多种涂布方法可以用于将液体料液涂布于 支持体上，而每一种技术有许多专门的配置，所以有许多种 涂布型式可供选择。在研制锂离子电池 实验室研究阶段 ，有用刮棒、刮刀或 挤压等自制简单的涂布实验装置进行极片涂布试验， 只能涂 布出少量样品供实验研究，效果并不太理想，并存在各种各 样的问题。一般选择涂布方法需要从下面几个方面考虑，包括： 涂 布的层数，湿涂层的厚度，涂布液的流变特性，要求的涂布 精度，涂布支持体或基材，涂布的速度等。如何选择适合极片浆料的涂布方法 ? ?除上述

2、因素外，还 必须结合极片涂布的具体情况和特点。 锂离子电池 极片涂布 特点是：双面单层涂布；浆料湿涂层较厚（100100300300 卩m m）;浆料为非牛顿型高粘度流体；极片涂布精度要求高，和胶片涂布精度相近；涂布支持体为厚度 10102020 卩 m m 的铝箔和铜箔；和胶片涂布速度相比，极片涂布速度不高。我们首先从涂布层数来考虑选择涂布的技术路线。 极片 需要在金属箔两面都涂浆料。 目前有同时在支持体两面进行 涂布的技术，但如果选用同时双面涂布方法，就会使涂布后的干燥和极片传送设备变成极为复杂和难于操作。因此 涂布技术路线决定选用单层涂布 ，另一面在干燥后再进行一次涂 布。考虑到极片涂布

3、属于厚涂层涂布。刮棒、刮刀和气刀涂 布只适用于较薄涂层的涂布，不适用于极片浆料涂布。在余 下的几种涂布方法中， 浸涂最为简单，但其涂布厚度受涂布 浆料粘度和涂布速度影响，难于进行高精度涂布。综合考虑极片浆料涂布的各项特殊要求， 挤压涂布或辊 涂可供选择 . .1.21.2 、 条缝挤压涂布及其涂布窗口 挤压涂布技术是较为先进的技术，可以用于较高粘度流 体涂布，能获得较高精度的涂层。采用条缝挤压涂布，如何获得均匀的涂层 ? ?必须使挤压 嘴的设计及操作参数在一个合适的范围内， 也就是进入在涂 布技术中称为“涂布窗口”的临界条件范围内，才能进行正 常涂布。挤压嘴的设计对涂布精度有极为重要的影响。

4、因此设计 时需要有涂布浆料流变特性的详细数据。 而一旦按提供的流 变数据设计加工出的挤压嘴， 在涂布浆料流变性质有较大改 变时，就有可能影响涂布精度，挤压涂布设备比较复杂，运 行操作需要专门的技术。1.31.3 、辊涂工艺的涂布窗口辊涂是比较成熟的涂布工艺， 若有 高精度涂布辊和精密 轴承 ，有可能得到均匀度较好的涂层。辊涂可以应用于极片 浆料的涂布。辊涂有多种型式， 按辊的转动方向区分就有 顺转辊和逆 转辊涂布两种 。此外还有配置 3 3 辊、4 4 辊等多达 1010 多种辊涂 型式。究竟用哪一种辊涂型式比较好呢 ? ?这要根据各种浆料的 流变性质进行选择。也就是所设计的辊涂型式，结构尺寸

5、， 操作条件，涂液的物理性质等各种条件必须在一个合理的范 围内，也就是操作条件进入涂布窗口，才能涂布出无弊病的 涂层。2 2 极片涂布中的关键技术在所有涂布产品中胶片所要求的涂布精度是最高的一 种，因此胶片涂布中的许多技术是解决极片涂布的基础。但 极片涂布所特有的要求必须有特殊的技术才能解决。 2.12.1 高粘度极片浆料的涂布极片浆料粘度极高，超出一般涂布液的粘度，而且所要 求的涂量大，用现有常规涂布方法无法进行均匀涂布。我们 比较分析了各种涂布方法，依据其流动机理，结合极片浆料 的流变特性和涂布要求，设计了各种实验方案进行验证，找 到了几种可用于极片浆料的涂布方法， 成功地解决了高粘度 极

6、片浆料连续稳定、均匀涂布难题。2.22.2 极片定长分段和双面叠合涂布技术无论是胶片涂布，还是其他涂布产品，绝大多数都是在 片幅上进行连续涂布。而锂离子电池极片是分段涂布，生产 不同型号锂离子电池， 所需要的每段极片长度也是不同的。如果采用连续涂布，再进行定长分切生产极片，在组装电池 时需要在每段极片一端刮除浆料涂层，露出金属箔片。用连 续涂布定长分切的工艺路线，效率低，不能满足最终进行规 模生产的需要。因此我们考虑采用定长分段涂布方法，在涂 布时按电池规格需要的涂布及空白长度进行分段涂布。 采用 单纯的机械装置很难实现不同电池规格所需要长度分段涂 布。我们在涂布头的设计中采用计算机技术，将极

7、片涂布头 设计成光、机、电一体化智能化控制的涂布装置。涂布前将 操作参数用键盘输入计算机，在涂布过程中由计算机控制， 自动进行定长分段和双面叠合涂布。 因此涂布机可以任意设 定涂布和空白长度进行分段涂布， 能满足各种型号锂离子电 池极片涂布的需要。2.32.3极片浆料厚涂层高效干燥技术极片浆料涂层比较厚，涂布量大，干燥负荷大。采用普 通热风对流干燥法或烘缸热传导干燥法等干燥效率低。 我们 将胶片干燥中的高效干燥技术应用于极片干燥器设计， 采用 优化设计的热风冲击干燥技术， 提高了干燥效率，可以进行 均匀快速干燥，干燥后的涂层无外干内湿或表面皲裂等弊病。2.42.4极片涂布生产流水线基片 （极片

8、） 传输技术 在极片涂布生产流水线中从放卷到收卷， 中间包含有涂 布、干燥等许多环节，极片 （ 基片 ）有多个传动点拖动。这和 胶片涂布干燥生产流水线是相似的。 我们成功地将胶片涂布 机传输技术应用于极片涂布，又针对基片是极薄的铝箔铜 箔，刚性差，易于撕裂和产生折皱等特点， 在设计中采取 特殊技术装置，在涂布区使极片保持平展，严格控制片路张 力梯度，使整个片路张力都处于安全极限内。在涂布流水 线的传动设计中， 我们采用了直流电机智能调速控制技术，使涂布点片路速度保持稳定，从而确保了涂布的纵向均匀 度。 在涂布机传输片路设计中，在涂布、收卷等关键部位， 都设计有自动纠偏装置， 在涂布时使浆料准确地涂布于基片 上，两边留有均匀的片边，在极片收卷时能得到边缘整齐的 片卷，为极片生产的下一道工序创造了