电池极片涂布技术研究

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1、电池极片涂布技术研究1　极片浆料涂布工艺路线的选择1.1　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20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

2、，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：①双面单层涂布；②浆料湿涂层较厚(100～300μm)；③浆料为非牛顿型高粘度流体；④相对于一般涂布产品而言，极片涂布精度要求高，和胶片涂布精度相近；⑤涂布支持体为厚度为10～20μm的铝箔和铜箔；⑥电池极片涂布技术研究1　极片浆料涂布工艺路线的选择1.1　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20多种涂布方法可以用于将液体料液涂布

3、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：①双面单层涂布；②浆料湿涂

4、层较厚(100～300μm)；③浆料为非牛顿型高粘度流体；④相对于一般涂布产品而言，极片涂布精度要求高，和胶片涂布精度相近；⑤涂布支持体为厚度为10～20μm的铝箔和铜箔；⑥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。因此我们的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。考虑到极片涂布属于厚涂层涂布。刮棒、

5、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。1.2　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

6、对涂布精度有极为重要的影响。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。1.3　辊涂工艺的涂布窗口　　辊涂是比较成熟的涂布工艺，如果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辊、4辊等多达10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

7、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，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　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。2.1　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

8、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片浆料连续稳定、均匀涂布难题。2.2　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