電池極片涂布方法有哪些?
電池極片漿料涂布質量好壞關鍵之一是選擇合適的涂布方法。大約有20多種電池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(100~300um);
③漿料為非牛頓型高粘度流體;
④相對于一般涂布產品而言,極片涂布精度要求高,和膠片涂布精度相近;
⑤涂布支持體為厚度為10~20um的鋁箔和銅箔;
⑥和膠片涂布速度相比,極片涂布速度不高。
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。因此我們的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??紤]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。
1、條縫擠壓涂布
擠壓涂布技術是較為先進的技術,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?必須使擠壓嘴的設計及操作參數在一個合適的范圍內,也就是進入在涂布技術中稱為“涂布窗口”的臨界條件范圍內,才能進行正常涂布。
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。
2、輥涂工藝的涂布窗口
輥涂是比較成熱的涂布工藝,如果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。
輥涂有多種型式,按輥的轉動方向區(qū)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。