目前，電動(dòng)車、儲(chǔ)能電池等新能源產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)發(fā)展迅速。鐵氟龍噴涂作為公認(rèn)的理想儲(chǔ)能元件，動(dòng)力鋰電池也得到高度關(guān)注。涂布機(jī)是動(dòng)力鋰電池極片的生產(chǎn)關(guān)鍵工藝設(shè)備。

　　目前，鋰電池極片涂布工藝主要有刮刀式、輥涂轉(zhuǎn)移式和狹縫擠壓式等。我在工作過(guò)程中，這三種涂布方式都接觸過(guò)。一般實(shí)驗(yàn)室設(shè)備采用刮刀式，3C電池采用輥涂轉(zhuǎn)移式，而動(dòng)力電池多采用狹縫擠壓式。

　　工作原理如圖1所示，箔基材經(jīng)過(guò)涂布輥并直接與漿料料槽接觸，過(guò)量的漿料涂在箔基材上，在基材通過(guò)涂輥與刮刀之間時(shí)，刮刀與基材之間的間隙決定了涂層厚度，同時(shí)將多余的漿料刮掉回流，鐵氟龍噴涂并由此在基材表面形成一層均勻的涂層。刮刀類型主要逗號(hào)刮刀。逗號(hào)刮刀是涂布頭中的關(guān)鍵部件之一，一般在圓輥表面沿母線加工成形似逗號(hào)的刃口，這種刮刀具有高的強(qiáng)度和硬度，易于控制涂布量和涂布精度，適用于高固含量和高黏度的漿料。

　　涂輥轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)漿料，通過(guò)逗號(hào)刮刀間隙來(lái)調(diào)節(jié)漿料轉(zhuǎn)移量，并利用背輥和涂輥的轉(zhuǎn)動(dòng)將漿料轉(zhuǎn)移到基材上，工藝過(guò)程如圖2所示。輥涂轉(zhuǎn)移涂布包含兩個(gè)基本過(guò)程：（1）涂布輥轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)漿料通過(guò)計(jì)量輥間隙，形成一定厚度的漿料層；（2）一定厚度的漿料層通過(guò)方向相對(duì)的涂輥與背輥轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)移漿料到箔材上形成涂層。

　　作為一種精密的濕式涂布技術(shù)，如圖3所示，工作原理為涂布液在一定壓力一定流量下沿著涂布模具的縫隙擠壓噴出而轉(zhuǎn)移到基材上。相比其它涂布方式，具有很多優(yōu)點(diǎn)，如涂布速度快、精度高、濕厚均勻；涂布系統(tǒng)封閉，在涂布過(guò)程中能防止污染物進(jìn)入，漿料利用率高、能夠保持漿料性質(zhì)穩(wěn)定，可同時(shí)進(jìn)行多層涂布。鐵氟龍噴涂并能適應(yīng)不同漿料粘度和固含量范圍，與轉(zhuǎn)移式涂布工藝相比具有更強(qiáng)的適應(yīng)性。

　　涂布操作窗口是狹縫涂布一個(gè)重要的工藝參數(shù)，在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)工藝參數(shù)超出操作窗口的范圍時(shí)，涂布缺陷便會(huì)產(chǎn)生。而涂布膜出現(xiàn)的缺陷種類眾多，原因各異，本文主要針對(duì)鋰離子電池狹縫擠壓涂布，就幾種常見(jiàn)缺陷進(jìn)行分析，并給出相應(yīng)解決方案。常見(jiàn)缺陷有點(diǎn)缺陷、邊緣效應(yīng)、鋸齒缺陷等。

　　1.1氣孔：一是氣泡產(chǎn)生(攪拌過(guò)程、輸運(yùn)過(guò)程、涂布過(guò)程);氣泡產(chǎn)生的針孔缺陷比較容易理解，濕膜中的氣泡從內(nèi)層向膜表面遷移，在膜表面破裂形成針孔缺陷。氣泡主要來(lái)自攪拌、涂液輸運(yùn)以及涂布過(guò)程。

　　1.2異物縮孔：各種顆粒(灰塵、油污、鐵氟龍噴涂金屬顆粒等)產(chǎn)生。外來(lái)顆粒的存在導(dǎo)致顆粒表面處的濕膜存在低表面張力區(qū)域，液膜向顆粒周圍發(fā)射狀遷移，形成縮孔點(diǎn)狀缺陷，如圖4所示。預(yù)防措施主要有:涂液過(guò)濾除鐵、環(huán)境粉塵控制、基材表面清潔。

　　1.3團(tuán)聚體顆粒凸起：如果漿料攪拌不均勻，導(dǎo)電劑沒(méi)有分散開(kāi)，形成團(tuán)聚體時(shí)就會(huì)產(chǎn)生此類缺陷，如圖5所示，極片表面出現(xiàn)大面積的凸起，放大這些地方觀察，發(fā)現(xiàn)這是導(dǎo)電劑的團(tuán)聚體。這種缺陷主要還是改善漿料攪拌工藝來(lái)消除。

　　3.1厚邊：涂布過(guò)程，經(jīng)常出現(xiàn)邊緣厚，中間薄的現(xiàn)象，即厚邊。產(chǎn)生厚邊的原因是表面張力驅(qū)動(dòng)下的物質(zhì)遷移。如圖8所示，開(kāi)始時(shí)，鐵氟龍噴涂濕膜的邊緣處較薄，溶劑揮發(fā)速度較中間快，導(dǎo)致邊緣固含量迅速升高，邊緣的表面張力遠(yuǎn)大于中間濕膜的表面張力，邊緣處較大的表面張力以及較快的溶劑揮發(fā)驅(qū)動(dòng)內(nèi)側(cè)液體向邊緣移動(dòng)，烘干后形成厚邊。

　　（1）漿料流量一定時(shí)，減小狹縫尺寸能夠增加漿料在模頭的出口速度，鐵氟龍噴涂從而降低漿料的拖曳力比值，進(jìn)而減小厚邊涂層的厚度，但是狹縫尺寸變小模頭內(nèi)部的壓力更大，更容易造成模頭出口形狀的膨脹，從而出現(xiàn)涂層橫向厚度不均勻性，這需要更高精度的涂布設(shè)備配合。

　　（3）降低漿料的表面張力，如添加界面活性劑等，抑制干燥過(guò)程中漿料向邊緣的流延。

　　（4）優(yōu)化狹縫墊片出口形狀，改變漿料流動(dòng)速度方向和大小，降低邊緣漿料的應(yīng)力狀態(tài)，減弱漿料邊緣膨脹效應(yīng)。

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