鋰電池涂布缺陷主要源于涂布漿料、涂布窗口及涂布烘烤三方面,武漢格瑞斯新能源有限公司在相關(guān)技術(shù)探索中,對此有深入研究。
制漿時,若分散不徹底會引入團(tuán)聚顆粒,除鐵過濾不徹底會帶入金屬屑,真空脫泡不完全會殘留大量氣泡,進(jìn)而引發(fā)團(tuán)聚(水皰)、金屬顆粒污染、針孔(橘皮等)等涂布缺陷。
涂布工藝參數(shù)(如漿料體流量、涂布速度、狹縫間隙等)超出涂布窗口,易使空氣卷入,產(chǎn)生垂流、周期橫條紋和豎條紋;喂料泵、涂布輥等周期振動也會造成周期橫條紋。
涂布烘烤環(huán)節(jié),烘烤溫度過高會導(dǎo)致粘結(jié)劑遷移、厚邊、龜裂等缺陷。
要形成穩(wěn)定均勻的涂層,涂布過程需滿足多個條件:漿料性質(zhì)穩(wěn)定,無沉降且粘度、固含量等無變化;漿料上料供應(yīng)穩(wěn)定,在模頭內(nèi)部形成均勻穩(wěn)定流動狀態(tài);涂布工藝在涂布窗口范圍內(nèi),于模頭與涂輥間形成穩(wěn)定流場;走箔穩(wěn)定,無走帶滑動、嚴(yán)重抖動和褶皺。
涂布膜缺陷種類多、成因復(fù)雜。以鋰離子電池狹縫擠壓涂布為例,常見缺陷有點(diǎn)缺陷、邊緣效應(yīng)、鋸齒缺陷等。
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點(diǎn)狀缺陷
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針孔:涂布干燥時,材料空隙內(nèi)空氣逸出形成孔。濕膜中的氣泡從內(nèi)層向膜表面遷移,在膜表面破裂形成針孔,氣泡主要源于攪拌、涂液輸運(yùn)及涂布過程。改善措施包括抽真空,選用分散性好、性能穩(wěn)定的CMC,調(diào)整固含量、CMC和SBR配比,以及攪拌速度和時間。
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縮孔:由基材表面低表面張力斑點(diǎn)引起。若縮孔中心凸起,稱為火山口;無中心凸起,稱為凹坑。灰塵、油污、金屬顆粒等外來顆粒導(dǎo)致顆粒表面處濕膜存在低表面張力區(qū)域,液膜向顆粒周圍放射狀遷移形成縮孔。改善措施為涂液過濾除鐵、控制環(huán)境粉塵、清潔基材表面。
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負(fù)極涂布?xì)馀?/strong>:漿料攪拌不均勻,導(dǎo)電劑未分散開形成團(tuán)聚體,極片表面會出現(xiàn)大面積凸起,即導(dǎo)電劑團(tuán)聚體。改善方法是優(yōu)化漿料攪拌工藝。
· 橘皮:涂層呈現(xiàn)似橘子表面紋理的外觀缺陷。涂布過程中,溶劑揮發(fā)使不同區(qū)域產(chǎn)生溫度差,漿料上層和底層形成濃度差,引發(fā)表面張力梯度及自然對流,導(dǎo)致涂布溶液遷移,造成涂布表面不平整;烘箱干燥速率或熱風(fēng)風(fēng)速過快,溶液在流平前固化,也會形成橘皮缺陷。改善措施一是降低干燥速率,讓溶液有足夠時間流平;二是在溶液里添加低揮發(fā)溶劑、表面活性劑等,減小溫度差和濃度差。