一、涂布工艺对锂电池性能的影响
极片涂布一般是指将搅拌均匀的浆料均匀地涂覆在集流体上,并将浆料中的有机溶剂进行烘干的一种工艺。涂布的效果对电池容量、内阻、循环寿命以及安全性有重要影响,保证极片均匀涂布。涂布方式的选择和控制参数对锂离子电池性能的有重要影响,主要表现在:
1、涂布干燥温度控制:若涂布时干燥温度过低,则不能保证极片完全干燥,若温度过高,则可能因为极片内部的有机溶剂蒸发太快,极片表面涂层出现龟裂、脱落等现象。
2、涂布面密度:若涂布面密度太小,则电池容量可能达不到标称容量,若涂布面密度太大,则容易造成配料浪费,严重时如果出现正极容量过量,由于锂的析出形成锂枝晶刺穿电池隔膜发生短路,引发安全隐患。
3、涂布尺寸大小:涂布尺寸过小或者过大可能导致电池内部正极不能完全被负极包住,在充电过程中,锂离子从正极嵌出来,移动到没有被负极完全包住的电解液中,正极实际容量不能高效发挥,严重的时候,在电池内部会形成锂枝晶,容易刺穿隔膜导致电池内部电路。
4、涂布厚度:涂布厚度太薄或者太厚会对后续的极片轧制工艺产生影响,不能保证电池极片的性能一致性。
另外极片涂布对电池的安全性有重要意义。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,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。
二、锂电池涂布机工艺流程
所谓涂布就是指糊状聚合物、熔融态聚合物或聚合物溶液涂布于薄膜上制得复合膜的方法,对于锂离子电池而言,涂布基片(薄膜)是金属箔,一般为铜箔或者铝箔。
整个涂布过程就是从基片放入涂布机(称为放卷)到涂布后的基片从涂布机中出来(称为放卷)的若干连续工序。其整个流程为:放卷→接片→拉片→张力控制→自动纠偏→涂布→干燥→张力控制→自动纠偏→收卷。
“张力控制”和“自动纠偏”并不是独立的工序,而是介于两个工序之间的辅助手段,它是由涂布机设置好的,张力控制与自动纠偏的精度反映出涂布机的质量。
在这样一个流程下,涂布机的工作方法是由以下步骤组成的:
1、铜/铝箔由放卷装置进入涂布机。
2、基片的首尾在接片后连接成连续带。
3、连续带由拉片装置送入“张力控制”和“自动纠偏”装置,然后进入涂布装置。
4、涂布阶段:极片浆料在涂布装置按预定涂布量和空白长度分段进行涂布。
5、干燥:涂布后的湿极片送入干燥道进行干燥,干燥温度根据涂布速度和厚度而设定。
6、成型:干极片再经过“张力控制”和“自动纠偏”后成型、收卷。
一台涂布机设备如果在这六个方面做的好,就可以通过完整的工艺流程,取得很好的生产效果,为下一步制造出容量更高的锂电池打下基础。因为锂电池充电实际上是锂离子向正极运动的过程,正极材料越好,则可以接受的锂离子就会越多,表现为锂电池的容量越大,电量越足。