【涂布工藝】一文詳解極片漿料涂布工藝路線

成功解決極片漿料涂布的關鍵之一是選擇合適的涂布方法。大約有20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驗室研究階段，有用刮棒、刮刀或擠壓等自制簡單的涂布實驗裝置進行極片涂布試驗，只能涂布出少量樣品供實驗研究，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方面考慮，包括：涂布的層數，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？

除上述因素外，還必須結合極片涂布的具體情況和特點。

鋰離子電池極片涂布特點是：

①雙面單層涂布；

②漿料濕涂層較厚(100～300μm)；

③漿料為非牛頓型高粘度流體；

④極片涂布精度要求高，和膠片涂布精度相近；

⑤涂布支持體為厚度10～20μm的鋁箔和銅箔；

⑥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?來考慮選擇涂布的技術路線。

極片需要在金屬箔兩面都涂漿料。目前有同時在支持體兩面進行涂布的技術，但如果選用同時雙面涂布方法，就會使涂布后的干燥和極片傳送設備變成極為復雜和難于操作。因此涂布技術路線決定選用單層涂布，另一面在干燥后再進行一次涂布。考慮到極片涂布屬于厚涂層涂布。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，難于進行高精度涂布。綜合考慮極片漿料涂布的各項特殊要求，擠壓涂布或輥涂可供選擇。

擠壓嘴的設計對涂布精度有極為重要的影響。因此設計時需要有涂布漿料流變特性的詳細數據。而一旦按提供的流變數據設計加工出的擠壓嘴，在涂布漿料流變性質有較大改變時，就有可能影響涂布精度，擠壓涂布設備比較復雜，運行操作需要專門的技術。

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。輥涂可以應用于極片漿料的涂布。輥涂有多種形式，按輥的轉動方向區分就有順轉輥和逆轉輥涂布兩種。此外還有配置3輥、4輥等多達10多種輥涂型式。究竟用哪一種輥涂型式比較好呢?這要根據各種漿料的流變性質進行選擇。也就是所設計的輥涂型式，結構尺寸，操作條件，涂液的物理性質等各種條件必須在一個合理的范圍內，也就是操作條件進入涂布窗口，才能涂布出無弊病的涂層。

「極片定長分段和雙面疊合涂布技術」　　

無論是膠片涂布，還是其他涂布產品，絕大多數都是在片幅上進行連續涂布。而鋰離子電池極片是分段涂布，生產不同型號鋰離子電池，所需要的每段極片長度也是不同的。如果采用連續涂布，再進行定長分切生產極片，在組裝電池時需要在每段極片一端刮除漿料涂層，露出金屬箔片。用連續涂布定長分切的工藝路線，效率低，不能滿足最終進行規模生產的需要。因此我們考慮采用定長分段涂布方法，在涂布時按電池規格需要的涂布及空白長度進行分段涂布。采用單純的機械裝置很難實現不同電池規格所需要長度分段涂布。我們在涂布頭的設計中采用計算機技術，將極片涂布頭設計成光、機、電一體化智能化控制的涂布裝置。涂布前將操作參數用鍵盤輸入計算機，在涂布過程中由計算機控制，自動進行定長分段和雙面疊合涂布。因此涂布機可以任意設定涂布和空白長度進行分段涂布，能滿足各種型號鋰離子電池極片涂布的需要。

「極片漿料厚涂層高效干燥技術」　　

極片漿料涂層比較厚，涂布量大，干燥負荷大。采用普通熱風對流干燥法或烘缸熱傳導干燥法等干燥效率低。我們將膠片干燥中的高效干燥技術應用于極片干燥器設計，采用優化設計的熱風沖擊干燥技術，提高了干燥效率，可以進行均勻快速干燥，干燥后的涂層無外干內濕或表面皸裂等弊病。

「極片涂布生產流水線基片(極片)傳輸技術」

在極片涂布生產流水線中從放卷到收卷，中間包含有涂布、干燥等許多環節，極片(基片)有多個傳動點拖動。這和膠片涂布干燥生產流水線是相似的。我們成功地將膠片涂布機傳輸技術應用于極片涂布，又針對基片是極薄的鋁箔銅箔，剛性差，易于撕裂和產生折皺等特點，①在設計中采取特殊技術裝置，在涂布區使極片保持平展，嚴格控制片路張力梯度，使整個片路張力都處于安全極限內。②在涂布流水線的傳動設計中，我們采用了直流電機智能調速控制技術，使涂布點片路速度保持穩定，從而確保了涂布的縱向均勻度。在涂布機傳輸片路設計中，在涂布、收卷等關鍵部位，都設計有自動糾偏裝置，在涂布時使漿料準確地涂布于基片上，兩邊留有均勻的片邊，在極片收卷時能得到邊緣整齊的片卷，為極片生產的下一道工序創造了有利條件。

極片涂布的一般工藝流程如下：放卷→接片→拉片→張力控制→自動糾偏→涂布→干燥→自動糾偏→張力控制→自動糾偏→收卷　　

涂布基片(金屬箔)由放卷裝置放出供入涂布機。基片的首尾在接片臺連接成連續帶后由拉片裝置送入張力調整裝置和自動糾偏裝置，經過調整片路張力和片路位置后進入涂布裝置。極片漿料在涂布裝置按預定涂布量和空白長度分段進行涂布。在雙面涂布時，自動跟蹤正面涂布和空白長度進行涂布。涂布后的濕極片送入干燥道進行干燥，干燥溫度根據涂布速度和涂布厚度設定。干燥后的極片經張力調整和自動糾偏后進行收卷，供下一步工序進行加工。

研制的設備由機械設備，電氣控制，干燥通風等系統組成，安裝后先后進行了機械試車，機電聯試和聯動試車，均達到設計和使用要求。按鋰離子電池的技術要求和設計技術指標投料涂布。涂布條件：涂布基片厚度為20μm的鋁箔，涂布基片寬度為350mm，涂布速度5m/min。在上述條件下用漿料進行單面定長涂布，雙面疊合涂布，同時進行干燥。整條生產線運行平穩，涂布干燥均勻。

涂布均勻度：涂布量相對偏差范圍為2.22%～-1.85%，絕對誤差為4.07%。

拉漿正負極極片出現麻點顆粒現象

原因：（本現象排除箔材氧化及外觀不良的可能）

• 漿料放置時間過久，一般超出12H以上問題會比較嚴重，請關注是否有此問題，如果有請控制時間；

• 漿料粘度過低（放久了粘度也會低），建議控制粘度在2500mpa.s以上；

• 漿料存貯溫度過高，溫度>35度時就出現麻點，建議控制溫度在25度左右；

• 無導電碳的配方很容易出現此問題，暫時無很好的辦法，建議參考以下操作：攪拌轉速度過快，可以適當根據你們的工藝降些轉速，只要能攪拌均勻，分散好，涂布時沒有堵網現象就不是問題，中轉暫存罐的轉速也要低些；

• 對于已出現麻點的漿料建議處理如下：A、攪拌幾罐粘度高的新鮮漿料混合使用掉；B、在涂第二面時用無塵紙在第二面基材上稍微打些水（此方法很容易造成拖尾/尺寸異常等問題，不好掌握；不太建議使用）

• 正極很少出現類似現象，負極倒是經常有這種現象，顆粒現象，把漿料退回抽真空攪拌后會有改善，如果是正極片出現麻點現象就要考慮烘烤的溫度了，可以降溫減速會有改善。

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