锂离子和超级电容器极片涂布

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1、极片涂布是制备极片的关键步骤，程序是将合适黏度的浆料，涂覆在铝箔集流体上。极片涂布的一般工艺流程如图3—3所示。　　涂布时金属箔由放卷装置放出，进入涂布机，基片的首尾在接片台连接成连续带后，由拉片装置送入张力调整装置和自动纠偏装置，经过调整片路张力和片路位置后进入涂布装置。极片浆料在涂布装置按预定的涂布重量和空白长度分段进行涂布。在双面涂布时，自动跟踪正面涂布和空白长度进行涂布。涂布后的湿极片送入干燥道进行干燥，干燥温度根据涂布速度和厚度设定。干燥后的极片经张力调整和自动纠偏后进行收卷。   整个涂布过程是极片生产过程中节能减排的重点。其一，为将极片烘干，需要使用电能加热；其二，浆

2、料中的溶剂NMP经加热后形成气态，排放到大气中。NMP气体有毒性，对人体有伤害。目前我国对大气中的NMP含量尚未有明确规定，但在德国，NMP被列为三类有毒化学品，允许排入大气的含量为100μ／L以下。为减少涂布过程中正负极材料的浪费，节约生产中所消耗的电能，并减少NMP气体的排放，现实生产中一般采用以下关键措施。 　　(1)涂布方式的选择   成功解决极片浆料的关键之一是选择合适的涂布方式。目前，大约有20多种涂布方法可用于将液体料液涂布于支撑体上。锂离子电池极片的涂布特点是：①双面单层涂布；②浆料湿涂层较厚(100～300μm)；③浆料为非牛顿型高黏度流体；④相对一般涂布产品而言

3、，极片涂布精度要求高，和胶片涂布的精度要求相近；⑤涂布支持体厚度为10～20μm的铝箔和铜箔；⑥为充分烘干极板中的水分或溶剂，极片的涂布速度不高。由于极片需要在金属箔两面都涂浆料，尽管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的方法，就会使涂布后的干燥和极片传送设备变得极为复杂和难于控制。因此涂布技术路线决定选用单层涂抵另一面在浆料干燥后再涂。锂离子电池极片如果采用连续涂布，在进行定长分切生产极片、焊接极耳及装配电池时，需要在每段极片上刮除浆料涂层，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化生产的需要，而且刮掉的浆料产生大量的浪费，

4、处理不当容易造成污染。因此，如考虑采用定长分段涂布的方法，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，这样可节约工时及材料用量。但是，采用单纯的机械装置很难实现不同电池规格所需要长度的分段涂布。近年来，设备厂商在涂布头的设计中采用微电脑控制技术，将极片涂布头设计成光、机、电一体化智能控制的涂布装置。涂布前将操作参数用键盘输入计算机程序，在涂布过程中由计算机控制涂布及间歇，自动进行定长分段和双面叠合涂布。这样的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，是目前较佳的涂布方式。　　选择间歇式涂布方式，可以充分减少材料的浪费，节约极片烘烤

5、过程中电能的消耗，提高涂布时走带速度，充分利用炉腔内的热能。在极片涂布生产线中，涂布的速度受到放卷、涂布、干燥、收卷等诸多环节的制约。由于集流体是极薄的铝箔、铜箔，刚性差，易于撕裂和产生皱折等，极片有多个传动点拖动。因此，涂布机在设计中需采用特殊技术装置，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。在涂布流水线的传输设计中，宜采用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。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，以保证在涂布时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

6、到边缘整齐的片卷。　　通过设备的改造，可以保证走带速度大幅提高。但如果极片浆料涂层比较厚，涂布量大，干燥负荷就大。采用普通热风对流或烘缸热传导等干燥方法效率低，能耗大，极片若走速太快，出来的极片会出现外干内湿或表面龟裂等弊病，影响极片质量，不能从根本上解决节能问题。　　(2)极片的干燥方式　　为解决高速走带时极片存在的不良问题，干燥方式被不断地改进，许多设备采用了优化设计的热风冲击干燥技术，这样可以提高干燥效率，可以进行均匀快速的干燥。中国专利“锂电池膜片干燥过程中NMP的回收工艺”(专利号：CN1944403A)提出了一种干燥方式，该工艺使用密闭的循环干燥系统。   装置中，由进

7、风口进入的风经过加热后对干燥设备中的膜片进行干燥，同时热气流将吸收膜片上的NMP。含有NMP的气流经排风口排出后，经过冷却处理，冷却后气流中气体含NMP的饱和度数值降低，气流将析出多余的NMP。接着析出NMP后的回风经过风机由进风口进入，再次经过加热对膜片进行干燥，如此循环。   在冷却回收管道中具有一个全热交换器，由出风口进入的热气流经过全热交换器后再进入冷却装置，而后由冷却装置流出的冷却气体迂回到全热交换器中，然后再通过风道流向进风口。这样热气体的一部分热量通过全