一、涂布工藝對鋰電池性能的影響
極片涂布一般是(shi)指(zhi)將攪拌均(jun)勻(yun)的漿料均(jun)勻(yun)地涂(tu)覆在集流體(ti)上,并將漿料中的有(you)機溶(rong)劑進行(xing)烘干的一種工藝。涂(tu)布的效果對電(dian)池(chi)容量、內阻、循環壽命以及(ji)安全性(xing)有(you)重(zhong)要(yao)影(ying)響(xiang),保(bao)證極(ji)片均(jun)勻(yun)涂(tu)布。涂(tu)布方式的選擇和控制參數對鋰離子電(dian)池(chi)性(xing)能的有(you)重(zhong)要(yao)影(ying)響(xiang),主要(yao)表現(xian)在:
1、涂布干燥溫度控制:若涂布時干(gan)燥溫(wen)度(du)過低,則不能保證極片完(wan)全干(gan)燥,若溫(wen)度(du)過高,則可(ke)能因為極片內部(bu)的有機溶劑(ji)蒸(zheng)發太快,極片表面涂層出(chu)現龜裂(lie)、脫落(luo)等現象。
2、涂布面密度:若涂布面密(mi)度太(tai)小,則(ze)(ze)電池(chi)容(rong)量(liang)可能達不到標稱容(rong)量(liang),若涂布面密(mi)度太(tai)大,則(ze)(ze)容(rong)易造(zao)成(cheng)配(pei)料浪費,嚴重時如果出現正(zheng)極容(rong)量(liang)過量(liang),由于鋰(li)的(de)析出形成(cheng)鋰(li)枝晶(jing)刺穿電池(chi)隔膜發(fa)生短路,引發(fa)安(an)全(quan)隱患。
3、涂布尺寸大小:涂(tu)布尺(chi)寸過(guo)小或者過(guo)大可(ke)能(neng)導致電(dian)池(chi)內部正(zheng)(zheng)極(ji)不能(neng)完(wan)全(quan)被(bei)負極(ji)包住(zhu),在充電(dian)過(guo)程中(zhong),鋰(li)離子從正(zheng)(zheng)極(ji)嵌(qian)出來,移動到沒有被(bei)負極(ji)完(wan)全(quan)包住(zhu)的電(dian)解液中(zhong),正(zheng)(zheng)極(ji)實際(ji)容(rong)(rong)量不能(neng)高(gao)效(xiao)發揮,嚴(yan)重的時候,在電(dian)池(chi)內部會(hui)形成鋰(li)枝晶,容(rong)(rong)易刺穿隔膜導致電(dian)池(chi)內部電(dian)路(lu)。
4、涂布厚度:涂布(bu)厚度太(tai)薄或(huo)者太(tai)厚會對后續的極(ji)片軋制工藝(yi)產生影響,不能(neng)(neng)保(bao)證電池極(ji)片的性能(neng)(neng)一致性。
另外極片涂布對電池的安全性有重要(yao)意(yi)義(yi)。涂布之前要(yao)做好5S工作(zuo),確(que)保涂布過程中沒有顆粒、雜物(wu)、粉塵等混入極片中,如(ru)果混入雜物(wu)會(hui)引起電池內部微短路,嚴(yan)重時(shi)導致電池起火爆炸。
二、鋰電池涂布機工藝流程
所(suo)謂涂(tu)布(bu)(bu)就是(shi)指(zhi)糊狀聚(ju)合(he)(he)物(wu)(wu)、熔融態聚(ju)合(he)(he)物(wu)(wu)或(huo)聚(ju)合(he)(he)物(wu)(wu)溶液涂(tu)布(bu)(bu)于薄(bo)(bo)膜(mo)上制得復合(he)(he)膜(mo)的方(fang)法,對于鋰離子電池而言,涂(tu)布(bu)(bu)基片(薄(bo)(bo)膜(mo))是(shi)金屬箔(bo),一般為銅箔(bo)或(huo)者鋁(lv)箔(bo)。
整個涂布過程就是從基片放入涂布機(稱為(wei)放卷(juan))到涂布(bu)后的(de)基片從(cong)涂布(bu)機中出來(稱為(wei)放卷(juan))的(de)若干連續工(gong)序。其整個流程為(wei):放卷(juan)→接片→拉片→張(zhang)力控制→自(zi)動糾偏→涂布(bu)→干燥→張(zhang)力控制→自(zi)動糾偏→收卷(juan)。
“張力控(kong)制”和“自動糾(jiu)偏”并(bing)不是(shi)獨立(li)的(de)(de)(de)工(gong)序,而(er)是(shi)介(jie)于兩(liang)個(ge)工(gong)序之間的(de)(de)(de)輔(fu)助手(shou)段,它是(shi)由涂布機(ji)(ji)設置好的(de)(de)(de),張力控(kong)制與自動糾(jiu)偏的(de)(de)(de)精度反映出涂布機(ji)(ji)的(de)(de)(de)質量。
在這樣一個(ge)流程下,涂布(bu)機(ji)的(de)工作方法是(shi)由以下步(bu)驟組(zu)成(cheng)的(de):
1、銅/鋁箔由(you)放卷裝(zhuang)置(zhi)進入涂布機。
2、基片(pian)的首尾(wei)在接片(pian)后連(lian)接成連(lian)續帶。
3、連續帶由拉(la)片裝置送入(ru)“張(zhang)力控制”和“自動(dong)糾偏”裝置,然后進入(ru)涂布裝置。
4、涂布(bu)階段:極片漿料(liao)在涂布(bu)裝置按預定(ding)涂布(bu)量和空白長度(du)分段進行(xing)涂布(bu)。
5、干(gan)燥:涂(tu)布(bu)后的濕極片(pian)送入干(gan)燥道(dao)進行(xing)干(gan)燥,干(gan)燥溫度(du)根(gen)據涂(tu)布(bu)速度(du)和厚度(du)而(er)設(she)定。
6、成(cheng)型(xing):干極片再經過(guo)“張力(li)控制”和(he)“自(zi)動糾偏”后成(cheng)型(xing)、收卷。
一臺涂(tu)布機設備如果(guo)在這六個(ge)方面做的(de)好,就(jiu)(jiu)可(ke)(ke)以通(tong)過完整(zheng)的(de)工(gong)藝流(liu)程,取得很好的(de)生產效果(guo),為(wei)下一步(bu)制造(zao)出容(rong)量(liang)更高的(de)鋰(li)電(dian)(dian)池打下基礎。因為(wei)鋰(li)電(dian)(dian)池充電(dian)(dian)實際上是鋰(li)離(li)子向(xiang)正極運動的(de)過程,正極材料(liao)越好,則可(ke)(ke)以接受的(de)鋰(li)離(li)子就(jiu)(jiu)會越多,表現為(wei)鋰(li)電(dian)(dian)池的(de)容(rong)量(liang)越大,電(dian)(dian)量(liang)越足。