1、極片漿料涂布工藝路線的選擇 1.11.1 涂布方法的選擇成功解決極片漿料涂布的關(guān)鍵之一是選擇合適的涂布 方法。大約有 2020 多種涂布方法可以用于將液體料液涂布于 支持體上，而每一種技術(shù)有許多專門的配置，所以有許多種 涂布型式可供選擇。在研制鋰離子電池 實(shí)驗(yàn)室研究階段 ，有用刮棒、刮刀或 擠壓等自制簡單的涂布實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行極片涂布試驗(yàn)， 只能涂 布出少量樣品供實(shí)驗(yàn)研究，效果并不太理想，并存在各種各 樣的問題。一般選擇涂布方法需要從下面幾個(gè)方面考慮，包括： 涂 布的層數(shù)，濕涂層的厚度，涂布液的流變特性，要求的涂布 精度，涂布支持體或基材，涂布的速度等。如何選擇適合極片漿料的涂布方法 ? ?除上述

2、因素外，還 必須結(jié)合極片涂布的具體情況和特點(diǎn)。 鋰離子電池 極片涂布 特點(diǎn)是：雙面單層涂布；漿料濕涂層較厚（100100300300 卩m m）;漿料為非牛頓型高粘度流體；極片涂布精度要求高，和膠片涂布精度相近；涂布支持體為厚度 10102020 卩 m m 的鋁箔和銅箔；和膠片涂布速度相比，極片涂布速度不高。我們首先從涂布層數(shù)來考慮選擇涂布的技術(shù)路線。 極片 需要在金屬箔兩面都涂漿料。 目前有同時(shí)在支持體兩面進(jìn)行 涂布的技術(shù)，但如果選用同時(shí)雙面涂布方法，就會(huì)使涂布后的干燥和極片傳送設(shè)備變成極為復(fù)雜和難于操作。因此 涂布技術(shù)路線決定選用單層涂布 ，另一面在干燥后再進(jìn)行一次涂 布?？紤]到極片涂布

3、屬于厚涂層涂布。刮棒、刮刀和氣刀涂 布只適用于較薄涂層的涂布，不適用于極片漿料涂布。在余 下的幾種涂布方法中， 浸涂最為簡單，但其涂布厚度受涂布 漿料粘度和涂布速度影響，難于進(jìn)行高精度涂布。綜合考慮極片漿料涂布的各項(xiàng)特殊要求， 擠壓涂布或輥 涂可供選擇 . .1.21.2 、 條縫擠壓涂布及其涂布窗口 擠壓涂布技術(shù)是較為先進(jìn)的技術(shù)，可以用于較高粘度流 體涂布，能獲得較高精度的涂層。采用條縫擠壓涂布，如何獲得均勻的涂層 ? ?必須使擠壓 嘴的設(shè)計(jì)及操作參數(shù)在一個(gè)合適的范圍內(nèi)， 也就是進(jìn)入在涂 布技術(shù)中稱為“涂布窗口”的臨界條件范圍內(nèi)，才能進(jìn)行正 常涂布。擠壓嘴的設(shè)計(jì)對涂布精度有極為重要的影響。

4、因此設(shè)計(jì) 時(shí)需要有涂布漿料流變特性的詳細(xì)數(shù)據(jù)。 而一旦按提供的流 變數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)加工出的擠壓嘴， 在涂布漿料流變性質(zhì)有較大改 變時(shí)，就有可能影響涂布精度，擠壓涂布設(shè)備比較復(fù)雜，運(yùn) 行操作需要專門的技術(shù)。1.31.3 、輥涂工藝的涂布窗口輥涂是比較成熟的涂布工藝， 若有 高精度涂布輥和精密 軸承 ，有可能得到均勻度較好的涂層。輥涂可以應(yīng)用于極片 漿料的涂布。輥涂有多種型式， 按輥的轉(zhuǎn)動(dòng)方向區(qū)分就有 順轉(zhuǎn)輥和逆 轉(zhuǎn)輥涂布兩種 。此外還有配置 3 3 輥、4 4 輥等多達(dá) 1010 多種輥涂 型式。究竟用哪一種輥涂型式比較好呢 ? ?這要根據(jù)各種漿料的 流變性質(zhì)進(jìn)行選擇。也就是所設(shè)計(jì)的輥涂型式，結(jié)構(gòu)尺寸

5、， 操作條件，涂液的物理性質(zhì)等各種條件必須在一個(gè)合理的范 圍內(nèi)，也就是操作條件進(jìn)入涂布窗口，才能涂布出無弊病的 涂層。2 2 極片涂布中的關(guān)鍵技術(shù)在所有涂布產(chǎn)品中膠片所要求的涂布精度是最高的一 種，因此膠片涂布中的許多技術(shù)是解決極片涂布的基礎(chǔ)。但 極片涂布所特有的要求必須有特殊的技術(shù)才能解決。 2.12.1 高粘度極片漿料的涂布極片漿料粘度極高，超出一般涂布液的粘度，而且所要 求的涂量大，用現(xiàn)有常規(guī)涂布方法無法進(jìn)行均勻涂布。我們 比較分析了各種涂布方法，依據(jù)其流動(dòng)機(jī)理，結(jié)合極片漿料 的流變特性和涂布要求，設(shè)計(jì)了各種實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行驗(yàn)證，找 到了幾種可用于極片漿料的涂布方法， 成功地解決了高粘度 極

6、片漿料連續(xù)穩(wěn)定、均勻涂布難題。2.22.2 極片定長分段和雙面疊合涂布技術(shù)無論是膠片涂布，還是其他涂布產(chǎn)品，絕大多數(shù)都是在 片幅上進(jìn)行連續(xù)涂布。而鋰離子電池極片是分段涂布，生產(chǎn) 不同型號鋰離子電池， 所需要的每段極片長度也是不同的。如果采用連續(xù)涂布，再進(jìn)行定長分切生產(chǎn)極片，在組裝電池 時(shí)需要在每段極片一端刮除漿料涂層，露出金屬箔片。用連 續(xù)涂布定長分切的工藝路線，效率低，不能滿足最終進(jìn)行規(guī) 模生產(chǎn)的需要。因此我們考慮采用定長分段涂布方法，在涂 布時(shí)按電池規(guī)格需要的涂布及空白長度進(jìn)行分段涂布。 采用 單純的機(jī)械裝置很難實(shí)現(xiàn)不同電池規(guī)格所需要長度分段涂 布。我們在涂布頭的設(shè)計(jì)中采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，將極

7、片涂布頭 設(shè)計(jì)成光、機(jī)、電一體化智能化控制的涂布裝置。涂布前將 操作參數(shù)用鍵盤輸入計(jì)算機(jī)，在涂布過程中由計(jì)算機(jī)控制， 自動(dòng)進(jìn)行定長分段和雙面疊合涂布。 因此涂布機(jī)可以任意設(shè) 定涂布和空白長度進(jìn)行分段涂布， 能滿足各種型號鋰離子電 池極片涂布的需要。2.32.3極片漿料厚涂層高效干燥技術(shù)極片漿料涂層比較厚，涂布量大，干燥負(fù)荷大。采用普 通熱風(fēng)對流干燥法或烘缸熱傳導(dǎo)干燥法等干燥效率低。 我們 將膠片干燥中的高效干燥技術(shù)應(yīng)用于極片干燥器設(shè)計(jì)， 采用 優(yōu)化設(shè)計(jì)的熱風(fēng)沖擊干燥技術(shù)， 提高了干燥效率，可以進(jìn)行 均勻快速干燥，干燥后的涂層無外干內(nèi)濕或表面皸裂等弊病。2.42.4極片涂布生產(chǎn)流水線基片 （極片

8、） 傳輸技術(shù) 在極片涂布生產(chǎn)流水線中從放卷到收卷， 中間包含有涂 布、干燥等許多環(huán)節(jié)，極片 （ 基片 ）有多個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)拖動(dòng)。這和 膠片涂布干燥生產(chǎn)流水線是相似的。 我們成功地將膠片涂布 機(jī)傳輸技術(shù)應(yīng)用于極片涂布，又針對基片是極薄的鋁箔銅 箔，剛性差，易于撕裂和產(chǎn)生折皺等特點(diǎn)， 在設(shè)計(jì)中采取 特殊技術(shù)裝置，在涂布區(qū)使極片保持平展，嚴(yán)格控制片路張 力梯度，使整個(gè)片路張力都處于安全極限內(nèi)。在涂布流水 線的傳動(dòng)設(shè)計(jì)中， 我們采用了直流電機(jī)智能調(diào)速控制技術(shù)，使涂布點(diǎn)片路速度保持穩(wěn)定，從而確保了涂布的縱向均勻 度。 在涂布機(jī)傳輸片路設(shè)計(jì)中，在涂布、收卷等關(guān)鍵部位， 都設(shè)計(jì)有自動(dòng)糾偏裝置， 在涂布時(shí)使?jié){料準(zhǔn)確地涂布于基片 上，兩邊留有均勻的片邊，在極片收卷時(shí)能得到邊緣整齊的 片卷，為極片生產(chǎn)的下一道工序創(chuàng)造了