锂离子电池涂布工艺：技术要求与方法选择

在锂离子电池制造领域，涂布工艺是决定电池性能和质量的关键步骤之一。涂布工艺的精确度直接影响到电池的容量、循环寿命以及安全性。随着锂离子电池技术的不断进步，对涂布工艺的要求也日益严格。本文将深入探讨锂离子电池涂布工艺的特殊要求，包括涂布层数、涂层厚度、浆料黏度、涂布精度、片幅情况、涂布速度等多个方面，以及如何根据这些要求选择合适的涂布方法。通过对涂布工艺的全面分析，美能光子湾旨在为锂离子电池制造商提供科学的指导，以优化生产流程，提升产品竞争力。

 

 

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 不同涂布技术

涂布工艺是将液体涂层均匀涂覆在基材（如铝箔或铜箔）上的过程，研究重点在于流体的物理特性。经过烘干或固化后，这些液体形成特定功能的膜层。在锂电池的生产中，这一工艺主要用于制造正负极材料。

涂布的方法有很多，浸涂涂布方法有浸涂、辊涂、刮刀涂和缠线棒涂布等方法，预定量涂布有坡流、条缝、挤压和幕帘涂布等方法。

 

锂离子电池涂布工艺的多种方法示意图

涂布方法及其适用范围

不同的锂离子电池可能使用不同类型的正负极材料，如磷酸铁锂（LFP）、钴酸锂（LCO）、锰酸锂（LMO）或镍钴锰酸锂（NCM），这些材料的物理和化学特性会影响涂布工艺的参数，如粘度、涂布速度和干燥温度等参数。

 

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 涂布方法的选择

涂布工艺是将液体涂层均匀涂覆在基材（如铝箔或铜箔）上的过程，研究重点在于流体的物理特性。经过烘干或固化后，这些液体形成特定功能的膜层。在锂电池的生产中，这一工艺主要用于制造正负极材料。

涂布工艺方法选择是个系统工程，需要考虑的因素很多，下面介绍选择涂布方法时应该考虑的主要因素:

 

Part.01

 涂布层数

大多数涂布方法适合一次涂布一层，在一层干燥以后再涂另一层。有些方法可以同时涂布多层，如坡流涂布，在彩色胶片涂布时可以至少同时涂布9层。落帘涂布的涂布头就是坡流涂布头，在边缘流下涂层，也可进行多层涂布。条缝涂布和挤压涂布通常进行单层涂布，但是也可以有两三条挤出缝隙，进行多层涂布。

 

Part.02

 涂层厚度

 

缠线棒涂布适合薄层涂布；挤压涂布、逆转辊涂布和落帘涂布适合厚涂层涂布，可以达到400~750um。一般来讲越是薄涂层，涂布难度越大。需要注意的是这里提及的厚度是湿涂层厚度，干涂层和湿涂层的厚度差别很大。

 

Part.03

 浆料黏度

 

黏度和黏弹性是反映流变性质的物理量。每一种涂布方法适应的黏度和剪切速率都有一定范围。浆料黏度最好按照涂布剪切速率下测定的黏度去选择，因为黏度随剪切速率而发生变化。但是在预定量涂布过程中，通常浆料受到的剪切速率过大，以至于用目前仪器难以达到如此高的剪切速率，所以进行的黏度估算也都是粗略的，最后还是要以实验结果为准。黏弹性虽然很重要但很难预测，有一些黏弹性有助于改善某些涂布的运行状况，但是高黏弹性却会引起竖道等缺点。

 

Part.04

 涂布精度锂离子电池隔膜

 

精密条缝涂布、坡流涂布和落帘涂布等方式的涂布精度较高，其他涂布方法的精度则取决于流体性质、滚筒几何形状以及转动速度等因素。任何涂布方法都有一个较宽的涂布范围，取决于涂布装置的结构和运行方式，只有非常精细地使系统最佳化才能得到良好的涂布效果。

 

Part.05

 片幅情况

 

片幅可以为非渗透性的，也可以是渗透性的。对于渗透性的片幅可以将孔封闭后涂布。同样还要考虑在片幅上的粗糙度和表面张力。浆料表面张力要低于片幅。

 

Part.06

 涂布速度

 

涂布速度涉及生产效率，在可能情况下涂布速度越快越好。所有涂布方法都有涂布速度限制，但是有些方法在高速涂布更好。

 

落帘涂布需要有一个最小流量，以保证落帘本身形状，在薄层涂布时就不能进行高速涂布。

 

坡流涂布时，当涂层很薄时会产生涂层不稳定，较高的车速、涂层较有助于避免涂层不稳定。同样，光滑、非渗透性片幅可以进行更高车速涂布。当然涂布速度还跟干燥区段长短有关，干燥区段越长，则越有利于提高干燥速率。

 

锂离子电池对涂布精度的要求较高，涂布厚度的控制对电池性能有重要影响。涂布过程中的张力控制、自动纠偏、涂布速度和干燥温度等都会影响涂布精度。未来，随着新技术的涌现和新工艺的实施，锂离子电池的涂布工艺将更加精细化、自动化，从而满足更广泛的应用需求。美能光子湾期待锂离子电池行业在涂布工艺上的持续进步，为全球能源转型和可持续发展贡献力量。*特别声明：本公众号所发布的原创及转载文章，仅用于学术分享和传递行业相关信息。未经授权，不得抄袭、篡改、引用、转载等侵犯本公众号相关权益的行为。内容仅供参考，如涉及版权问题，敬请联系，我们将在第一时间核实并处理。