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简述锂电池极片的生产工艺

2022-08-10   点击量:43

一、涂布的意义


浆料涂覆是继制备浆料完成后的下一道工序,此工序重要目的是将稳定性好、粘度好、流动性好的浆料均匀地涂覆在正负极集流体上。极片涂布对锂离子电池包具有重要的意义,重要体现在以下几点:


1、对成品电池容量具有重要意义


在涂布过程中,若极片前、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、对电池的安全性和性能有重要意义


涂布之前要做好5S工作,确保涂布过程中没有颗粒、杂物、粉尘等混入极片中,假如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。电池厂比较忌讳的是一批电池中,容量差异、循环寿命差异较大,所以在极片涂布过程中要保证极片前后参数一致。


3、对电池寿命有重要意义


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。


二、涂布的方式


据了解,涂布设备重要由收放卷单元、供料单元、张力控制系统、涂布机头、烘箱等部分组成。涂布可以分为转移式涂布和挤出式涂布两种。


1、转移式涂布


涂辊转动带动浆料,通过调整刮刀间隙来调节浆料转移量,并利用背辊或涂辊的转动将浆料转移到基材上,按工艺要求,控制涂布层的厚度以达到重量要求,同时,通过干燥加热除去平铺于基材上的浆料中的溶剂,使固体物质很好地粘结于基材上。其优点是对浆料粘度要求不高,容易调节涂布参数,无堵料等,不足之处在关于动力锂电池来说涂布精度较差,无法保证极片的一致性。浆料在辊间暴露于空气中,对浆料的性质有部分影响。


2、挤出式涂布


上料系统将涂料输送给螺杆泵,再将浆料动力输送至挤出头中,通过挤出形式将浆料制成液膜后涂布至移动的集流体上,经过干燥后形成质地均一的涂层,如图所示。其优点是涂膜后极片非常均匀且精度高,涂层边缘平整度高,密闭操作系统,不受异物影响,适合量产。其不足之处在于设备精度要求高,维护保养要求高,浆料粘度范围要求高,变换规格时要更换新的垫片。


三、涂布中注意的问题


点状缺陷


涂布过程中,浆料内部气泡喷涂在极片上,经过烘箱烘干时,气泡破裂,在极片上形成白色圆斑。此处活物质涂层较薄,在电池充放电过程中也最易造成微短路。极片中有异物存在时,颗粒周围涂膜处是低表面张力区域,液膜向周围呈发射状迁移,形成点状缺陷。防止出现此类缺陷的手段重要有:控制操作环境、优化浆料搅拌、控制涂布速度、保证基材干净。


厚边缺陷


极片在辊压过程中,厚边承受更大的压力,不仅造成极片在横向密度上不同,也会造成厚边处活物质颗粒被碾碎。存在厚边缺陷的极片经过压制后,会出现较严重的翘曲现象,对后续的分切、卷绕过程中也会有很大的影响。

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