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你不知道的锂离子电池涂布工艺
返回列表 来源: 发布日期: 2020.04.07

锂离子电池的生产制造,是由一个个工艺步骤严密联络起来的过程。整体来说,锂离子电池的生产包括极片制造工艺、锂离子电池装工艺以及最后的注液、预充、化成、老化工艺。在这三个阶段的工艺中,每道工序又可分为数道关键工艺,每一步都会对锂离子电池最后的性能形成很大的影响。

一、锂离子电池涂布的意义

浆料涂覆是继制备浆料完成后的下一道工序,此工序主要目的是将稳定性好、粘度好、流动性好的浆料均匀地涂覆在正负极集流体上。极片涂布对锂离子电池具有重要的意义,主要体现在以下几点:

1.对成品锂离子电池容量具有重要意义。在涂布过程中,若极片前、中、后三段位置正负极浆料涂层厚度不一致,则容易引起锂离子电池容量过低、过高,更易在锂离子电池循环过程中形成析锂,影响电池寿命。

2.对锂离子电池的安全性有重要意义。涂布之前要做好5S工作,确保涂布过程中没有颗粒、杂物、粉尘等混入极片中,如果混入杂物会引起电池内部微短路,严重时导致锂离子电池起火爆炸。

锂离子电池组

3.对锂离子电池性能一致性具有重要意义。锂离子电池厂比较忌讳的是一批锂离子电池中,容量差异、循环寿命差异较大,所以在极片涂布过程中要保证极片前后参数一致。

4.对锂离子电池寿命有重要意义。浆料涂覆前后差异大、极片混入粉尘、极片左右厚度不均匀等等,都关系到锂离子电池电化学性能的优劣。

所以,该工艺对浆料涂覆的要求是:在浆料足够好的情况下,极片活物质前、中、后面密度保持一致,涂布过程中无杂质混入。当然了极片好坏的界定不仅仅是以涂布的效果来决定的,如果极片出现掉粉严重、不耐弯折、极片中有白色气泡等现象,这就是浆料的问题了,需要重新回到第一步进行解决。

二、锂离子电池涂布的方式

锂离子电池涂布设备主要由收放卷单元、供料单元、张力控制系统、涂布机头、烘箱等部分组成。涂布可以分为转移式涂布和挤出式涂布两种,两者各有优缺点。

转移式涂布:涂辊转动带动浆料,通过调整刮刀间隙来调节浆料转移量,并利用背辊或涂辊的转动将浆料转移到基材上,按工艺要求,控制涂布层的厚度以达到重量要求,同时,通过干燥加热除去平铺于基材上的浆料中的溶剂,使固体物质很好地粘结于基材上。如图1所示。

其优点是对浆料粘度要求不高,容易调节涂布参数,无堵料等,不足之处在对于动力电池来说涂布精度较差,无法保证极片的一致性。浆料在辊间暴露于空气中,对浆料的性质有部分影响。

挤出式涂布:上料系统将涂料输送给螺杆泵,再将浆料动力输送至挤出头中,通过挤出形式将浆料制成液膜后涂布至移动的集流体上,经过干燥后形成质地均一的涂层。其优点是涂膜后极片非常均匀且精度高,涂层边缘平整度高,密闭操作系统,不受异物影响,适合量产。其不足之处在于设备精度要求高,维护保养要求高,浆料粘度范围要求高,变换规格时需要更换新的垫片。

三、锂离子电池涂布中注意的问题

锂离子电池涂布过程中减少涂布缺陷,提高涂布质量和良品率,降低成本是涂布工艺需要研究的重要内容。锂离子电池涂布过程中产生的浪费主要是初始调机(跟工艺员操作水平有关)、涂布中断箔、混入异物等,每次停机都将会产生一定距离的浪费。

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