涂布模头在印刷、涂料、锂电、燃料电池、半导体、光伏、医疗等多个领域生产。涂布技术为工业通用技术,狭缝式涂布属于精密涂布技术,涂布模头是狭缝式涂布最核心的部件,可应用于多个领域。其种类多样,包括挤出式、滚涂式、喷洒式、狭缝式等,不同类型的涂布模头适用于不同的涂布和印刷工艺。狭缝式涂布模头是其中一种,主要用于锂电池生产中,将正负极浆料均匀涂覆在铝箔或铜箔上,对电池的性能有重要影响。
1、成品电池容量。若涂布过程中极片前、中、后三段位置正负极浆料涂层厚度不一致,则容易引起电池容量过低、过高,更易在电池循环过程中形成析锂,影响电池寿命。
2、电池安全性。涂布过程需要确保没有颗粒、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,严重时导致电池起火爆炸。
3、电池性能一致性。在极片涂布过程中要保证极片前后参数一致,否则会导致同一批次电池容量差异、循环寿命差异较大,无法对外销售。
4、电池寿命。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,都关系到电池电化学性能的优劣。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。高精密的涂布模头在满足前述要求方面起到决定性的作用。
目前,双面涂布技术主要包括双面折返式涂布技术和单向双面涂布技术。双面涂布技术是指在同一台设备上把电极材料混合体(浆料)精准、快速、均匀地涂敷在铝箔、铜箔等基材正反两面上。传统的单面涂布只能先在涂布机中完成一面涂敷,收卷卸料后再完成反面的涂敷,双面涂布对比来看效率更高、成本更低。目前双面涂布技术主要难点在于提高第二面涂布稳定性、防卷边、防开裂,涂布精度、烘烤均匀性是技术先进性最重要的考察指标之一。
行业内双面涂布技术多为折返式双层涂布,以过辊支撑极片,在第一个机头完成一面的涂布后,进入烘箱烘干,随后将极片传送至第二个机头进行另外一面的涂布,两面均完成涂布后再进行一次烘烤。该过程将导致极片的其中一面进行了两次烘烤而另外一面仅烘烤一次,其水分含量会存在差异,均匀性不够,涂布的效率也会降低,并且由于烘烤的不均匀性,将导致极片的卷边、开裂等情形。单向双面同时涂布舍弃过辊,使用气浮技术使极片在悬浮状态下完成第二面涂布,实现了用同一个浆料桶供料,进行两面同时涂布后一次性烘烤,并通过精密气浮技术防止极片悬浮时产生较大的抖动,具备更好的均匀性,能有效防止极片卷边、开裂,提高涂布效率,大幅降低能耗。
双层涂布是对锂离子电池极片进行多层的微观结构设计,有利于提高性能。通过极片层级精细设计,构造“离子和电子高速通道”,减小锂离子扩散阻力,减缓容量衰减;通过调控极片多孔结构的梯度分布,实现上层高孔隙率结构,下层高压实密度结构,兼顾高能量密度和超级快充双核心。为了提高这种精细结构的生产效率,双层涂布技术应运而生,主要配置两种不同的浆料,通过多层涂布提高电极的性能。
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