一、涂布工藝對鋰電池性能的影響
極片涂布一般是指將攪拌均勻的漿料均勻地涂覆在集流體上,并將漿料中的有機溶劑進行烘干的一種工藝。涂布的效果對電池容量、內(nèi)阻、循環(huán)壽命以及安全性有重要影響,保證極片均勻涂布。涂布方式的選擇和控制參數(shù)對鋰離子電池性能的有重要影響,主要表現(xiàn)在:
1、涂布干燥溫度控制:若涂布時干燥溫度過低,則不能保證極片完全干燥,若溫度過高,則可能因為極片內(nèi)部的有機溶劑蒸發(fā)太快,極片表面涂層出現(xiàn)龜裂、脫落等現(xiàn)象。
2、涂布面密度:若涂布面密度太小,則電池容量可能達不到標稱容量,若涂布面密度太大,則容易造成配料浪費,嚴重時如果出現(xiàn)正極容量過量,由于鋰的析出形成鋰枝晶刺穿電池隔膜發(fā)生短路,引發(fā)安全隱患。
3、涂布尺寸大?。?/strong>涂布尺寸過小或者過大可能導致電池內(nèi)部正極不能完全被負極包住,在充電過程中,鋰離子從正極嵌出來,移動到?jīng)]有被負極完全包住的電解液中,正極實際容量不能高效發(fā)揮,嚴重的時候,在電池內(nèi)部會形成鋰枝晶,容易刺穿隔膜導致電池內(nèi)部電路。
4、涂布厚度:涂布厚度太薄或者太厚會對后續(xù)的極片軋制工藝產(chǎn)生影響,不能保證電池極片的性能一致性。
另外極片涂布對電池的安全性有重要意義。涂布之前要做好5S工作,確保涂布過程中沒有顆粒、雜物、粉塵等混入極片中,如果混入雜物會引起電池內(nèi)部微短路,嚴重時導致電池起火爆炸。
二、鋰電池涂布機工藝流程
所謂涂布就是指糊狀聚合物、熔融態(tài)聚合物或聚合物溶液涂布于薄膜上制得復合膜的方法,對于鋰離子電池而言,涂布基片(薄膜)是金屬箔,一般為銅箔或者鋁箔。
整個涂布過程就是從基片放入涂布機(稱為放卷)到涂布后的基片從涂布機中出來(稱為放卷)的若干連續(xù)工序。其整個流程為:放卷→接片→拉片→張力控制→自動糾偏→涂布→干燥→張力控制→自動糾偏→收卷。
“張力控制”和“自動糾偏”并不是獨立的工序,而是介于兩個工序之間的輔助手段,它是由涂布機設(shè)置好的,張力控制與自動糾偏的精度反映出涂布機的質(zhì)量。
在這樣一個流程下,涂布機的工作方法是由以下步驟組成的:
1、銅/鋁箔由放卷裝置進入涂布機。
2、基片的首尾在接片后連接成連續(xù)帶。
3、連續(xù)帶由拉片裝置送入“張力控制”和“自動糾偏”裝置,然后進入涂布裝置。
4、涂布階段:極片漿料在涂布裝置按預定涂布量和空白長度分段進行涂布。
5、干燥:涂布后的濕極片送入干燥道進行干燥,干燥溫度根據(jù)涂布速度和厚度而設(shè)定。
6、成型:干極片再經(jīng)過“張力控制”和“自動糾偏”后成型、收卷。
一臺涂布機設(shè)備如果在這六個方面做的好,就可以通過完整的工藝流程,取得很好的生產(chǎn)效果,為下一步制造出容量更高的鋰電池打下基礎(chǔ)。因為鋰電池充電實際上是鋰離子向正極運動的過程,正極材料越好,則可以接受的鋰離子就會越多,表現(xiàn)為鋰電池的容量越大,電量越足。