一、涂布工藝對鋰電池性能的影響
極片涂布一般是指(zhi)將攪拌均(jun)勻(yun)的(de)漿料(liao)均(jun)勻(yun)地涂覆在(zai)集(ji)流體上,并將漿料(liao)中的(de)有(you)機(ji)溶劑進(jin)行烘干(gan)的(de)一種工藝(yi)。涂布(bu)(bu)的(de)效果對電池容量、內阻、循環壽命(ming)以及安全性有(you)重要影(ying)響,保(bao)證極片均(jun)勻(yun)涂布(bu)(bu)。涂布(bu)(bu)方式的(de)選擇和控(kong)制參數對鋰離子電池性能的(de)有(you)重要影(ying)響,主要表(biao)現在(zai):
1、涂布干燥溫度控制:若(ruo)涂布時干燥(zao)溫(wen)度過低,則不(bu)能(neng)保證極片(pian)完全(quan)干燥(zao),若(ruo)溫(wen)度過高,則可能(neng)因為(wei)極片(pian)內(nei)部的(de)有機溶(rong)劑蒸發(fa)太(tai)快,極片(pian)表面涂層出現龜裂、脫落等現象。
2、涂布面密度:若涂(tu)布面(mian)密度(du)太小,則(ze)電(dian)池容(rong)量(liang)可能達不到標(biao)稱容(rong)量(liang),若涂(tu)布面(mian)密度(du)太大,則(ze)容(rong)易造成配料浪費(fei),嚴重(zhong)時如(ru)果出現正極容(rong)量(liang)過量(liang),由于鋰的(de)析(xi)出形成鋰枝晶刺穿電(dian)池隔膜(mo)發生(sheng)短路,引發安全(quan)隱(yin)患。
3、涂布尺寸大小:涂(tu)布尺寸過小或者過大可能(neng)導(dao)致電(dian)池(chi)內部正極(ji)(ji)不能(neng)完全被(bei)負極(ji)(ji)包住(zhu)(zhu),在充電(dian)過程中,鋰(li)(li)離子從(cong)正極(ji)(ji)嵌(qian)出來,移(yi)動(dong)到沒有(you)被(bei)負極(ji)(ji)完全包住(zhu)(zhu)的電(dian)解液(ye)中,正極(ji)(ji)實際容(rong)量不能(neng)高效發揮,嚴重的時候,在電(dian)池(chi)內部會(hui)形成鋰(li)(li)枝晶(jing),容(rong)易刺穿隔膜導(dao)致電(dian)池(chi)內部電(dian)路。
4、涂布厚度:涂布厚度(du)太(tai)薄或者太(tai)厚會對(dui)后(hou)續的極片軋制工(gong)藝產生影響,不能保(bao)證電池極片的性能一致(zhi)性。
另(ling)外極(ji)片涂布對電池的安全性有重(zhong)要意義(yi)。涂布之前要做好5S工作,確保(bao)涂布過(guo)程中沒有顆粒、雜(za)物(wu)、粉塵等混入極(ji)片中,如果混入雜(za)物(wu)會引起電池內部微(wei)短(duan)路,嚴重(zhong)時導(dao)致(zhi)電池起火爆炸。
二、鋰電池涂布機工藝流程
所謂(wei)涂布(bu)(bu)就是指糊狀聚合(he)物、熔融態聚合(he)物或聚合(he)物溶(rong)液(ye)涂布(bu)(bu)于(yu)薄膜(mo)上制(zhi)得復合(he)膜(mo)的方法,對(dui)于(yu)鋰(li)離子電池而言,涂布(bu)(bu)基片(薄膜(mo))是金屬箔(bo)(bo),一般為銅箔(bo)(bo)或者鋁箔(bo)(bo)。
整個涂布過程就是從基片放入涂布機(稱為放(fang)卷)到涂(tu)布(bu)后的(de)基片(pian)(pian)從(cong)涂(tu)布(bu)機中出來(稱為放(fang)卷)的(de)若(ruo)干(gan)連續工序(xu)。其整(zheng)個流程為:放(fang)卷→接片(pian)(pian)→拉(la)片(pian)(pian)→張力控(kong)制(zhi)→自(zi)動糾(jiu)偏→涂(tu)布(bu)→干(gan)燥(zao)→張力控(kong)制(zhi)→自(zi)動糾(jiu)偏→收卷。
“張力控制”和(he)“自動糾(jiu)偏(pian)”并不(bu)是(shi)獨立的(de)工(gong)序(xu),而是(shi)介于兩(liang)個工(gong)序(xu)之間的(de)輔(fu)助(zhu)手段,它是(shi)由涂(tu)布機設置好的(de),張力控制與自動糾(jiu)偏(pian)的(de)精(jing)度反映出涂(tu)布機的(de)質量。
在(zai)這樣一個流程(cheng)下,涂布機的(de)工作方(fang)法是由(you)以(yi)下步(bu)驟組成的(de):
1、銅(tong)/鋁(lv)箔(bo)由放卷裝置進入涂布機(ji)。
2、基片的首尾在接片后連(lian)接成連(lian)續帶。
3、連(lian)續帶由(you)拉片裝置(zhi)送(song)入“張(zhang)力(li)控制”和“自動糾偏(pian)”裝置(zhi),然后進入涂布裝置(zhi)。
4、涂布階(jie)段(duan):極(ji)片漿(jiang)料在涂布裝置(zhi)按預(yu)定(ding)涂布量和空白長(chang)度分段(duan)進行(xing)涂布。
5、干燥(zao):涂布(bu)后的濕(shi)極(ji)片送入干燥(zao)道進行干燥(zao),干燥(zao)溫度根據涂布(bu)速度和厚(hou)度而(er)設(she)定(ding)。
6、成型(xing):干極(ji)片再經(jing)過“張力控制(zhi)”和“自動糾偏”后(hou)成型(xing)、收卷(juan)。
一(yi)臺涂布機設備如果在這六(liu)個方面做的(de)(de)好,就(jiu)可(ke)以(yi)通過完整的(de)(de)工藝流(liu)程,取得(de)很(hen)好的(de)(de)生(sheng)產效果,為下(xia)一(yi)步制造出容量更高的(de)(de)鋰(li)電(dian)池(chi)打下(xia)基礎。因為鋰(li)電(dian)池(chi)充電(dian)實(shi)際上是(shi)鋰(li)離(li)子向正極(ji)運動(dong)的(de)(de)過程,正極(ji)材料越好,則可(ke)以(yi)接受的(de)(de)鋰(li)離(li)子就(jiu)會越多,表現為鋰(li)電(dian)池(chi)的(de)(de)容量越大,電(dian)量越足。