鋰電池極片涂布工藝介紹,好好看,好好學(xué)!
對于鋰電池廠家來說,鋰電池的生產(chǎn)可是一門工藝。鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣,市場需求不斷增大,因此,許多鋰電池廠家也就如雨后春筍一般涌現(xiàn)出來,很多都沒有掌握“核心科技”。
鋰電池在生產(chǎn)過程中,極片生產(chǎn)完成后,采用卷繞或者疊片方式將正、負(fù)極極片和隔膜組裝制造形成基本的電芯。隨后,一般會(huì)對電芯進(jìn)行熱壓整形。敲黑板了!下面簡單介紹一下鋰電池極片涂布工藝,好好看,好好學(xué)。
鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?;顫姡沟娩嚱饘俚募庸?、保存、使用,對環(huán)境要求非常高?,F(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。那么它的制造過程備受關(guān)注。鋰電池的生產(chǎn)制造,是由一個(gè)個(gè)工藝步驟嚴(yán)密聯(lián)絡(luò)起來的過程。整體來說,鋰電池的生產(chǎn)包括極片制造工藝、電池組裝工藝以及最后的注液、預(yù)充、化成、老化工藝。
鋰電池極片涂布工藝:
一、涂布的意義
漿料涂覆是繼制備漿料完成后的下一道工序,此工序主要目的是將穩(wěn)定性好、粘度好、流動(dòng)性好的漿料均勻地涂覆在正負(fù)極集流體上。極片涂布對鋰電池具有重要的意義,主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
1.對成品電池容量具有重要意義
在涂布過程中,若極片前、中、后三段位置正負(fù)極漿料涂層厚度不一致,則容易引起電池容量過低、過高,更易在電池循環(huán)過程中形成析鋰,影響電池壽命。
2.對電池的安全性和性能有重要意義
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(huì)引起電池內(nèi)部微短路,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致電池起火爆炸。電池廠比較忌諱的是一批電池中,容量差異、循環(huán)壽命差異較大,所以在極片涂布過程中要保證極片前后參數(shù)一致。
3.對電池壽命有重要意義
漿料涂覆前后差異大、極片混入粉塵、極片左右厚度不均勻等等,都關(guān)系到電池電化學(xué)性能的優(yōu)劣。
二、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(jī)溶劑進(jìn)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(shí)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?yàn)闃O片內(nèi)部的有機(jī)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(dá)不到標(biāo)稱容量,若涂布面密度太大,則容易造成配料浪費(fèi),嚴(yán)重時(shí)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?。和坎汲叽邕^小或者過大可能導(dǎo)致電池內(nèi)部正極不能完全被負(fù)極包住,在充電過程中,鋰離子從正極嵌出來,移動(dòng)到?jīng)]有被負(fù)極完全包住的電解液中,正極實(shí)際容量不能高效發(fā)揮,嚴(yán)重的時(shí)候,在電池內(nèi)部會(huì)形成鋰枝晶,容易刺穿隔膜導(dǎo)致電池內(nèi)部電路;
4.涂布厚度:涂布厚度太薄或者太厚會(huì)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(huì)引起電池內(nèi)部微短路,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致電池起火爆炸。
三、涂布的方式
據(jù)了解,涂布設(shè)備主要由收放卷單元、供料單元、張力控制系統(tǒng)、涂布機(jī)頭、烘箱等部分組成。涂布可以分為轉(zhuǎn)移式涂布和擠出式涂布兩種。
1.轉(zhuǎn)移式涂布
涂輥轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)漿料,通過調(diào)整刮刀間隙來調(diào)節(jié)漿料轉(zhuǎn)移量,并利用背輥或涂輥的轉(zhuǎn)動(dòng)將漿料轉(zhuǎn)移到基材上,按工藝要求,控制涂布層的厚度以達(dá)到重量要求,同時(shí),通過干燥加熱除去平鋪于基材上的漿料中的溶劑,使固體物質(zhì)很好地粘結(jié)于基材上。其優(yōu)點(diǎn)是對漿料粘度要求不高,容易調(diào)節(jié)涂布參數(shù),無堵料等,不足之處在對于動(dòng)力電池來說涂布精度較差,無法保證極片的一致性。漿料在輥間暴露于空氣中,對漿料的性質(zhì)有部分影響。
2.擠出式涂布
上料系統(tǒng)將涂料輸送給螺桿泵,再將漿料動(dòng)力輸送至擠出頭中,通過擠出形式將漿料制成液膜后涂布至移動(dòng)的集流體上,經(jīng)過干燥后形成質(zhì)地均一的涂層,如圖所示。其優(yōu)點(diǎn)是涂膜后極片非常均勻且精度高,涂層邊緣平整度高,密閉操作系統(tǒng),不受異物影響,適合量產(chǎn)。其不足之處在于設(shè)備精度要求高,維護(hù)保養(yǎng)要求高,漿料粘度范圍要求高,變換規(guī)格時(shí)需要更換新的墊片。
四、涂布中注意的問題
1.點(diǎn)狀缺陷
涂布過程中,漿料內(nèi)部氣泡噴涂在極片上,經(jīng)過烘箱烘干時(shí),氣泡破裂,在極片上形成白色圓斑。此處活物質(zhì)涂層較薄,在電池充放電過程中也最易造成微短路。極片中有異物存在時(shí),顆粒周圍涂膜處是低表面張力區(qū)域,液膜向周圍呈發(fā)射狀遷移,形成點(diǎn)狀缺陷。防止出現(xiàn)此類缺陷的手段主要有:控制操作環(huán)境、優(yōu)化漿料攪拌、控制涂布速度、保證基材干凈。
2.厚邊缺陷
極片在輥壓過程中,厚邊承受更大的壓力,不僅造成極片在橫向密度上不同,也會(huì)造成厚邊處活物質(zhì)顆粒被碾碎。存在厚邊缺陷的極片經(jīng)過壓制后,會(huì)出現(xiàn)較嚴(yán)重的翹曲現(xiàn)象,對后續(xù)的分切、卷繞過程中也會(huì)有很大的影響。厚邊處活物質(zhì)顆粒被碾碎后,在充放電過程中鋰離子和電子的傳輸路徑變遠(yuǎn),則會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)阻增大極化加深,會(huì)影響電池的使用壽命和安全。
鋰電池極片涂布工藝主要目的是將穩(wěn)定性好、粘度好、流動(dòng)性好的漿料均勻地涂覆在正負(fù)極集流體上。極片涂布對鋰離子電池的容量、一致性、安全性等的具有重要的意義。但是由于它的均勻性的控制有非常大的難度,只有極少鋰電池廠家能處理好。而當(dāng)生產(chǎn)批量(即涂布長度)增加時(shí),這可能成為更大的難點(diǎn)或挑戰(zhàn)。
本文鏈接:http://m.brickellre.com{dede:field.arcurl/}
諾信新聞,諾信公司新聞,鋰電池行業(yè)新聞,展會(huì)新聞