锂电池电极狭缝模具式涂布的研究



锂电池电极狭缝模具式涂布的研究

锂电池较大的能量密度和功率密度、较长的使用寿命等优良特性，使其成为电动汽车的理想动力源。在锂电池的生产过程中，对导电箔进行导电涂布是其中极为重要的一步，而目前最常用的涂布方法是狭缝模具式涂布。但在涂布过程中，无法消除的边缘效应在应用中往往被忽视。边缘效应将引发电池组装过程出现问题，且边缘堆积造成的电极过重，增加了整个电池的体积，使电池的功率密度降低。对此，研究涂布动态参数和几何参数对涂层边缘效应的影响，并提出一种量化测试技术，对边缘效应进行量化评价。

首先，对狭缝模具式涂布方法进行分析。涂布时，将活性电极材料溶解在相关溶液中，利用精确的进料系统，将得到的混合溶液通过空腔电离室均匀涂布在导电箔上，并利用对流干燥方法将多余的溶液去除。在整个涂布过程中，薄膜延伸已经被诸多文献确定为产生边缘效应的主要原因。之后，利用试验分析涂布参数（涂布间隙、涂布速度、涂层厚度）对边缘效应的影响。将水性乳液作为溶剂，羧甲基纤维素作为增稠剂，微片状石墨作为活性材料制备涂层浆料。使用毛细管测量仪测量浆料的稀化特性。利用二维激光三角测量系统对湿膜进行测量。试验时，将阳极薄膜置于高精度不锈钢轧辊上，轧辊移动进行涂层，三角测量系统每32ms记录一次涂层厚度。将涂层厚度分别设置为70、80、90、100μm，涂布间隙分别为101.6、114.3、127、139.7μm，涂布速度分别设定为9、18、27m/min。试验结果表明：不同的涂布间隙和涂布速度对边缘效应的影响不大，但会影响涂层边缘的形状，涂层厚度对边缘效应具有较大影响，薄膜边缘的梯度不受这些参数的影响，但边缘宽度随增大的间隙比显示出一个不成比例的增长趋势；薄膜延伸过程并非造成锂电池边缘效应的唯一原因。

刊名：Journal of Coatings Technology and Research（英）

刊期：2014年第11期

作者：Marcel Schmitt

编译：陈丁跃