[实用新型]一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置

说明书

本实用新型的锂电池极片狭缝式涂布试验装置，通过臂架固定涂布组件能使在位置和角度上调节涂布模头与箔材间的间距，能够分析出单层或多层涂布工艺在不同涂布角度下的涂布效果，采用非接触式加热装置及接触式的加热辊能够对比出不同干燥方式及参数对涂布效果的作用，使用测厚仪及扫描仪能够精确检测出涂布箔材厚度及表面成像，让狭缝式涂布过程可视化精确化；本实用新型依据实际涂布过程中可能产生的不确定因素，通过相关结构设计构成试验装置，具有适用范围广、实验效果明显、自动化及可视化程度高，能够达到控制精确，便于快速调节的效果，在锂电池极片狭缝式涂布实验方面具有实用性强的特点。

技术领域

本实用新型属于锂离子电池生产技术领域，尤其是涉及一种锂电池极片狭缝式涂布试验装置。

背景技术

锂离子电池的生产制造是由许多工艺步骤严密联络起来的过程。总体说来，锂电池的生产包括极片制造工艺、电池组装工艺以及最后的注液、预充、化成、老化等工艺。在这几个阶段的工艺中，每道工序又可分为数道关键步骤，每一步都会对电池最后的性能形成很大的影响。锂电池电极是一种颗粒组成的涂层，电极制备过程中，均匀的湿浆料涂敷在金属集流体上，然后通过干燥去除湿涂层中的溶剂，电极浆料往往需要加入聚合物粘结剂或者分散剂，以及炭黑等导电剂，尽管固含量一般大于30%，但是干燥过程中，溶剂蒸发时，涂层总会经历一定的收缩，固体物质在湿涂层中彼此接近，最后形成多孔的干燥电极结构。锂电池在其极片制造工艺阶段又可细分为浆料制备、浆料涂覆、极片辊压、极片分切、极片干燥五个步骤，其中浆料涂覆是继制备浆料完成后的一步关键工序，极片涂布对锂电池具有重要的意义主要体现在以下几点：（1）影响成品电池容量，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）影响锂电池的安全性，涂布之前要做好各项工作，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；（3）影响电池性能的一致性，同一批次的电池中，如果在极片涂布过程中要不能保证极片前后参数一致，将导致电池的容量差异、循环寿命差异等质量问题；（4）影响电池寿命，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都关系到电池电化学性能的优劣。因此极片涂布工艺不仅要保证涂覆浆料最优，还要保证极片涂布的密度保持一致及涂布过程中无杂质混入。目前，极片涂布设备主要由收放卷单元、供料单元、张力控制系统、涂布机头、烘箱等部分组成，涂布方式包括转移式涂布和挤出式涂布两种：第一种转移式涂布，是指涂辊转动带动浆料，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，不足之处在对于动力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；第二种挤出式涂布，是指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，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，适合较大宽度涂布，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，变换规格时需要更换新的垫片，狭缝式涂布(Slot Die Coating)是挤出式涂布中一种高精密的涂布方式。