锂镀膜机开发:单面镀膜→ 双面涂层
涂层 工艺是一种基于流体特性研究的工艺,涉及将一层或多层液体涂覆到基材上。基材通常是柔性薄膜或背纸,然后将涂覆的液体涂料在烘箱中干燥或固化,形成特殊的功能膜层。
锂离子动力电池电极涂装工艺有其自身特点:
1)双面单层依次涂布,市面上大部分双面涂布机也是双面依次涂布
2)浆料湿涂层较厚,一般为100~300μm
3)浆料为非牛顿高粘度流体
4)相对于一般涂装产品,焊条涂装精度要求高
5) 涂层基材为铝箔 或者铜箔 厚度4~30μm
目前,锂离子动力电池行业已广泛采用狭缝挤出涂布技术来制造电池电极片。挤出涂布技术可以获得高精度的涂布,同时也可用于较高粘度的流体涂布。在实际过程中,涂液的均匀性、稳定性、边缘和表面效果都受到涂液流变性能的影响,直接决定了涂膜的质量。许多研究人员借助理论分析、涂层实验技术、流体力学有限元技术等研究方法致力于涂层窗口的研究。涂层窗口是指能够施加稳定涂层并获得均匀涂层的工艺操作范围,它受三类因素影响:
1)流体特性,如粘度μ、表面张力σ、密度ρ;
2)挤出模具几何参数,如涂层间距H、模具狭缝尺寸w;
3)涂布工艺参数,如涂布速度v、进浆流量Q等。
一般来说,涂布机采用伺服电机配合精密行星减速机直接驱动涂布辊。伺服电机是将输入信号转变为转轴的角位移或角速度输出,转轴的转向和速度随信号(脉冲形式)的电压方向和大小而变化。因此,伺服电机的电源波动也会影响镀膜精度,而普通单相晶闸管整流电源在低速时具有非常大的波动能力,会大大降低镀膜质量。
同时,电池供浆系统也会造成涂布量的不稳定,因为精度较低的供料阀、气动隔膜泵以及泵的气压不稳定会导致模头入口处的浆料流动和压力不稳定,模头狭缝出口处的浆料流量会发生变化。
简而言之,涂层的主要目的是产生均匀的极涂层。均匀稳定的涂层条件必须满足以下条件:
1)浆料性质稳定,不沉降,粘度、固含量等不发生变化;
2)供浆供给稳定,在模头内部或涂布辊、转移辊上形成均匀稳定的流动状态;
3)涂布过程在涂布窗口范围内模头与涂布辊之间形成稳定的流场;
4)走箔平稳,无滑动,晃动严重,折叠:张力及纠偏控制。
因此,极片浆料涂布设备已成为锂离子电池成功研发和生产的关键设备之一。涂布机的涂布精度必然与浆料的粘度、设备和涂布工艺有关,而涂布的质量直接关系到电池的质量。从工艺流程来看,包被是电池制备过程中的关键工序,从设备价值来看是电池制备过程中的关键工序(高端系列价格在1000万以上) ),从非线性控制的角度来看是电池制备过程中的关键过程;涂层的均匀性、一致性、排列性、烘烤稳定性、粘结剂扩散性、面密度稳定性都与此密切相关。同时,涂层性能直接关系到成本、合格率等实用指标。
在早些时候,锂离子电池涂布机 一般是单面涂布,一卷极膜分两次操作,收卷后先A面涂布干燥,再B面涂布。后来设备厂家开发了A型双面涂布机,主要是折叠加工,在涂布烘箱两侧设置涂布模头,先在一侧涂布A面,进入烘箱干燥,然后在涂布B面另一面,再次进入双层烘箱烘干,然后收卷,完成两面的涂装过程。