涂布生产工艺流程_涂布方法的选择及极片涂布工艺流程

1、极片浆料涂布工艺路线的选择

1.1涂层方法的选择

成功解决极片浆料涂布问题的关键之一是选择合适的涂布方法。有大约20种涂布方法可用于在载体上涂布液体，每种技术都有许多特殊的配置，因此有许多涂布类型可供选择。

在开发锂离子电池的实验室研究阶段，采用自制的刮棒、刮刀或挤压等简易涂布实验装置进行极片涂布试验，只能涂布少数样品进行实验研究，效果不理想，存在各种问题。

一般涂布方式的选择需要从以下几个方面考虑，包括：涂布层数、湿涂厚度、涂布液的流变特性、要求的涂布精度、涂布载体或基材、涂布速度等。

如何选择适合极片浆料的涂布方式？除了以上因素，还必须结合极片涂层的具体情况和特点。锂离子电池极片涂层特点：双面单层涂层；水泥浆湿涂层较厚(100 ~ 300 m)；浆液为非牛顿高粘度流体；(4)极片涂布精度高，与薄膜涂布精度相近；涂层载体为铝箔和铜箔，厚度为10 ~ 20 m；与涂膜速度相比，极片涂膜速度不高。

我们首先从涂层层数考虑涂层的技术路线。极片需要在金属箔的两面涂上浆料。目前有一种同时对支架两面进行涂装的技术，但如果选择两面同时涂装的方法，涂装后的干燥和极片输送设备会变得极其复杂，操作起来非常困难。所以涂布的技术路线决定采用单层涂布，另一面干燥后再涂布。考虑到极片涂层属于厚涂层。刮刀、刮刀、气刀涂布只适合薄涂，不适合极片浆料涂布。在剩余的涂布方法中，浸涂是最简单的，但其涂布厚度受涂布浆料粘度和涂布速度的影响，难以进行高精度涂布。

考虑到极片浆料涂布的特殊要求，可选择挤压涂布或辊涂。

1.2挤出涂布槽及其涂布窗口

挤出涂布技术是一种先进的技术，可以用来涂布粘度更高的流体，获得精度更高的涂层。

如何通过狭缝挤出涂布获得均匀的涂层？需要使挤出喷嘴的设计和操作参数在适当的范围内，即在涂布技术中称为“涂布窗口”的临界条件内，以便进行正常的涂布。

挤出喷嘴的设计对涂层精度有非常重要的影响。因此，在设计时有详细的涂料浆料流变性能数据是必要的。然而，一旦根据提供的流变数据设计和加工挤出喷嘴，当涂布浆料的流变性质发生很大变化时，涂布精度可能会受到影响。挤出包衣设备复杂，操作需要特殊技术。

1.3辊涂工艺的涂布窗口

辊涂是一种成熟的涂布工艺。如果有高精度的涂布辊和精密轴承，就有可能获得均匀性更好的涂层。辊涂可用于极片浆料的涂覆。

辊涂有多种类型。根据滚筒旋转的方向，有两种滚筒涂布：正转滚筒和反转滚筒。此外，还有3辊、4辊等多达10种辊涂类型。

哪种类型的滚涂比较好？这应根据各种泥浆的流变特性进行选择。也就是说，设计的辊涂类型、结构尺寸、操作条件、涂布溶液的物理性质等条件必须在合理的范围内，即操作条件进入涂布窗口，才能涂布出无缺陷的涂层。

二极件涂装中的关键技术

在所有的涂层产品中，薄膜对涂层精度的要求是最高的，因此许多技术都需要改进

极片浆料粘度极高，超过一般涂布液的粘度，所需涂布量大，用现有常规涂布方法无法均匀涂布。我们对比分析了各种涂覆方法，根据其流动机理，结合极片浆料的流变特性和涂覆要求，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覆方法，成功解决了高粘度极片浆料连续、稳定、均匀涂覆的问题。

2.2极片定长分段双面重叠涂装技术

无论是薄膜包衣还是其他包衣产品，大部分都是在膜网上连续包衣。锂离子电池的极片是分段镀膜的，生产不同型号的锂离子电池所需的每个极片的长度也是不同的。如果采用连续涂布，然后进行定长切割生产极片，组装电池时需要刮去每个极片一端的浆料涂层，露出金属箔。连续涂布、定长切割的工艺路线效率低，不能满足大批量生产的需要。因此，我们考虑采用定长分段涂布的方法，分段涂布根据电池规格要求的涂布和空白长度进行。使用简单的机械装置难以实现不同电池规格的分段涂布。我们将计算机技术应用于涂布头的设计中，将极片涂布头设计成光机电一体化的智能控制涂布装置。涂布前用键盘将操作参数输入电脑，电脑控制涂布过程，自动进行定长分段和双面重叠涂布。因此，该涂布机可以任意设置涂层和坯料长度进行分段涂布，可以满足各种类型锂离子电池极片涂布的需要。

2.3极片浆料厚涂层高效干燥技术

极片浆料涂层较厚，涂层量大，干燥负荷大。普通热风对流干燥法或烘缸导热干燥法干燥效率低。我们将薄膜干燥中的高效干燥技术应用到极片干燥机的设计中，采用优化的热风冲击干燥技术提高干燥效率，干燥均匀快速，干燥后的涂层没有外部干燥和内部潮湿或表面开裂等缺点。

2.4极片涂装生产线基板(极片)传输技术

极片涂布生产线中，从放卷到卷绕，有涂布、烘干等多个环节，极片(基片)由多个驱动点拖动。这类似于薄膜包衣干燥生产线。我们成功地将镀膜机的传输技术应用于极片涂布，并针对极薄铝箔和铜箔刚性差、易撕裂起皱等特点。设计中采用了特殊的技术装置，使极片在镀膜区域保持平整，严格控制了膜路的张力梯度，使整个膜路的张力在安全限度内。在涂装流水线的传动设计中，我们采用了DC电机智能调速技术，使涂装点的速度保持稳定，从而保证了涂装的纵向均匀性。在涂布机传输路径的设计上，在涂布、卷绕等关键部位设计了自动纠偏装置，使得涂布时浆料能够准确地涂布在基板上，两侧留有均匀的膜边，卷绕极片时能够得到边缘整齐的膜卷，为极片生产的下一道工序创造了有利条件。

3极片涂层工艺流程

极片涂布的一般工艺流程如下：放卷拼接牵引张力控制自动纠偏涂布烘干自动纠偏张力控制自动纠偏卷绕。

涂布后的基材(金属箔)由放卷装置释放并送入涂布机。基板的头部和尾部在拼接台被连接成连续的带，然后被送到张力调节装置

开发的设备由机械设备、电气控制、干燥和通风系统组成。安装完成后，先后进行了机械调试、机电联合调试和联动调试，均达到了设计和使用要求。根据锂离子电池的技术要求和设计技术指标进行加料和涂膜。

涂布条件：铝箔，基材厚度20m，基材宽度350mm，涂布速度5m/min。在上述条件下，用浆料进行单面定长涂布、双面重叠涂布和干燥。整条生产线运行平稳，涂层均匀。

5样本测试结果

5.1涂层均匀性

涂布量的相对偏差范围为2.22% ~-1.85%，绝对误差为4.07%。

6.正、负极极片上出现麻面颗粒现象，尤其是负极极片上，这种现象在涂膜的瞬间最为明显，从烘箱中取出后很难观察到，但拿到滚筒上后颗粒明显。

原因：(这种现象排除了铝箔氧化和外观不良的可能)

(1)如果浆料放置太久，如果超过12H，问题会更严重。请注意是否有这个问题，如果有，请控制时间；

(2)浆液粘度太低(时间长了粘度会低)，建议控制在2500mpa.s以上；

(3)浆料存放温度过高，我就遇到过一次。温度35度的时候，坑就出现了。建议温度控制在25度左右。

(4)没有导电碳的配方容易出现这个问题，暂时没有好的解决办法。建议参考以下三项。

(5)如果搅拌速度过快，可以根据你的工艺降低转速，只要能搅拌均匀分散好就行。涂布时没有堵塞现象不是问题。中转临时储罐的转速也应较低；

(6)建议对有麻点的浆料进行如下处理：a .搅拌几罐高粘度的新鲜浆料，使用。b .涂布第二面时，用无尘纸在第二面基材上稍微涂些水(这种方法容易造成拖尾/尺寸异常等问题，不推荐)。

(7)在正极中很少出现类似的现象。然而，这种现象经常发生在负极，即粒子现象。将浆液恢复真空并搅拌后，情况会有所改善。如果正极有麻点，要考虑烘烤温度，可以提高冷却减速。

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