隨著我國鋰電池生產(chǎn)能力需求的不斷增加，鋰電池的準(zhǔn)入門檻越來越高。在鋰電池領(lǐng)域，產(chǎn)品的性能和成本決定了鋰電池企業(yè)的生死存亡。提高鋰電池單線生產(chǎn)能力是降低鋰電池生產(chǎn)成本的有效途徑。

 

鋰電池生產(chǎn)線生產(chǎn)能力限制的過程主要是混合和涂覆。目前，混合技術(shù)主要包括干法混合和濕法混合。干混法具有時(shí)間短、分散性好的優(yōu)點(diǎn)。干式混合的缺點(diǎn)是設(shè)備要求高，設(shè)備損壞大，影響漿料性能的因素很多。濕拌法在市場上也占有一定比例。其特點(diǎn)是漿料性能相對較好，對設(shè)備的損害較小，缺點(diǎn)是時(shí)間長。

 

在鍍膜方法中，目前鋰電池制造大多選用狹縫擠壓涂層，因?yàn)樵摲椒▽儆陬A(yù)期量涂層，原料不會(huì)與環(huán)境進(jìn)行交換，從而防止了漿料污染。同時(shí)，狹縫擠壓涂層具有可控范圍寬、精度高的特點(diǎn)，非常適合鋰電池的制造。涂膜電極的生產(chǎn)能力受涂膜速度的限制，涂膜速度主要取決于成膜質(zhì)量和濕膜干燥速度。濕膜的干燥速度主要受干燥效率和回收率的影響。提高礦漿固含量也是提高生產(chǎn)效率的有效途徑。據(jù)了解，一些鋰電廠已將正極料漿的目標(biāo)固含量定為85%以上。當(dāng)然，泥漿很容易制備，涂層也很困難。高固含量漿料是否適合涂裝取決于涂裝設(shè)備。熟悉涂布機(jī)的涂布窗口特性需要很長時(shí)間。

 

漿料涂布主要取決于兩個(gè)因素，一是珠子的壓差即pd-pu，二是基材的帶速。當(dāng)涂膜珠壓差較大，涂膜速度較慢時(shí)，上彎月面會(huì)與基材反向移動(dòng)，造成涂膜缺陷。相反，當(dāng)胎圈壓差小時(shí)，耳膜涂布速度快，就會(huì)與空氣混合產(chǎn)生缺陷。因此，在涂覆過程中存在珠子之間的壓力差范圍。在這個(gè)范圍內(nèi)，上半月和下半月可以穩(wěn)定地存在，從而可以繪制具有所需質(zhì)量的液膜。以下是文獻(xiàn)中的一個(gè)示例，說明如何確定以下涂層窗口。

 

實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。涂層頭和輥之間的水平線為30度角。涂層頭未涂覆在基材上并干燥。而是直接涂在高精度鋼棒上。在鋼棒邊緣安裝二維激光傳感系統(tǒng)，檢測濕膜的外觀。地形圖顯示了濕膜的質(zhì)量。涂裝取樣完成后，在尾部安裝刮刀，從廢料桶中回收漿料。

 

回到圖1，定義幾個(gè)字母：G是涂層頭和基板之間的間隙，H是濕膜厚度，U是移動(dòng)速度。此外，定義了無量綱參數(shù)。

 

g*=g/h-公式（1）

 

通過將間隙G設(shè)置為127μm來確定最小臨界速度和最大體積流量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。其中，藍(lán)色方塊表示均勻的液膜和穩(wěn)定的涂布混合器，以及交叉晶格和交叉表示具有缺陷的涂層參數(shù)。

 

 

這個(gè)數(shù)字以g*為橫坐標(biāo)，ca為縱坐標(biāo)。在流體力學(xué)中，毛細(xì)管的數(shù)量和兩相粘度的比率通常被用來預(yù)測兩相流體中分散相液滴的變形和破裂的程度和可能性。

 

Ca=_*u/u-公式（2）

 

其中_為動(dòng)態(tài)粘度，_為表面張力。如圖3（左）所示，當(dāng)G*和Ca值降低時(shí)，可以獲得良好的薄膜。當(dāng)g*和ca值增加時(shí)，會(huì)出現(xiàn)缺陷。當(dāng)最大G*值為1.9時(shí)，仍可獲得穩(wěn)定的涂層。根據(jù)g值，薄膜厚度為67微米。如果間隙G設(shè)置為101.6μm，則需要通過增加行走速度來獲得與左側(cè)G相同的圖案。G*和CA之間的關(guān)系如圖3（右）所示。隨著速度的增加，最小的濕膜厚度在減小間隙之后減小到59微米，對應(yīng)于最大G*為1.71。類似地，當(dāng)間隙減小到76.2時(shí)，溫度的濕膜厚度減小到55微米，對應(yīng)于最大G*為1.39。

 

通過以上實(shí)例，我們可以知道如何確定某一漿料的涂布窗口。那么如何將其應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中呢？下面是兩個(gè)例子：

 

用法1.在漿料粘度和基體表面張力不變的情況下，通過改變膠帶速度和間隙值，可以得到類似的涂膜窗口圖，從而確定漿料涂膜質(zhì)量穩(wěn)定性的大致臨界范圍，超過該范圍可能出現(xiàn)涂膜缺陷。

 

用法2.表面密度是磁芯設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。濕涂層的厚度可以根據(jù)表面密度、漿料固含量和漿料密度來計(jì)算。如果需要生產(chǎn)（涂層速度確定），則根據(jù)涂層窗口的特征圖可以確定涂層所需的近似間隙。相反，根據(jù)窗口特性選擇合適的間隙范圍，也可以確定涂層速度的臨界值。

 

除上述兩種用途外，還可以探索其他用途。需要注意的是，參數(shù)的實(shí)際設(shè)定需要考慮涂布設(shè)備的精度、校準(zhǔn)條件等因素進(jìn)行微調(diào)。