Pengembangan pelapis litium: pelapisan satu sisi→ lapisan dua sisi

Lapisan proses adalah proses yang didasarkan pada studi tentang sifat-sifat fluida, yang melibatkan pelapisan satu atau lebih lapisan cairan ke suatu substrat. Substrat biasanya berupa film fleksibel atau kertas pendukung, dan kemudian lapisan cairan yang dilapisi dikeringkan dalam oven atau diawetkan untuk membentuk lapisan film fungsional khusus.

Proses pelapisan elektroda baterai tenaga lithium-ion memiliki karakteristik tersendiri:

1) Lapisan satu lapis dua sisi pada gilirannya, sebagian besar mesin pelapis dua sisi di pasaran juga merupakan lapisan dua sisi pada gilirannya

2) Lapisan basah bubur lebih tebal, umumnya 100 ~ 300μm

3) Bubur adalah cairan dengan viskositas tinggi non-Newtonian

4) Dibandingkan dengan produk pelapisan umum, persyaratan akurasi pelapisan elektroda tinggi

5) Bahan dasar pelapisnya adalahalumunium foil ataukertas tembaga dengan ketebalan 4 ~ 30 μm

Saat ini, industri baterai tenaga lithium-ion telah banyak menggunakan teknologi pelapisan celah ekstrusi untuk memproduksi lembaran elektroda baterai. Teknologi pelapisan ekstrusi dapat memperoleh pelapisan presisi tinggi, tetapi juga dapat digunakan untuk pelapisan cairan dengan viskositas lebih tinggi. Dalam proses sebenarnya, keseragaman, stabilitas, efek tepi dan permukaan larutan pelapis dipengaruhi oleh sifat reologi larutan pelapis, yang secara langsung menentukan kualitas pelapisan. Banyak peneliti berkomitmen untuk mempelajari jendela pelapisan melalui analisis teoritis, teknologi eksperimen pelapisan, teknologi elemen hingga mekanika fluida dan metode penelitian lainnya. Jendela pelapisan adalah rentang operasi proses di mana pelapisan stabil dapat diterapkan dan pelapisan seragam dapat diperoleh, yang dipengaruhi oleh tiga jenis faktor:

1)karakteristik fluida, seperti viskositas μ, tegangan permukaan σ, kepadatan ρ;

2)parameter geometri cetakan ekstrusi, seperti jarak pelapisan H, ukuran celah cetakan w;

3)Parameter proses pelapisan, seperti kecepatan pelapisan v, aliran pengumpanan bubur Q, dll.

Secara umum, mesin pelapis menggunakan motor servo dengan peredam planetary presisi untuk menggerakkan roller pelapis secara langsung. Motor servo mengubah sinyal masukan menjadi perpindahan sudut atau keluaran kecepatan sudut poros putar, dan kemudi serta kecepatan poros putar berubah seiring dengan arah tegangan dan ukuran sinyal (bentuk pulsa). Oleh karena itu, fluktuasi catu daya motor servo juga dapat mempengaruhi keakuratan pelapisan, dan catu daya penyearah thyristor satu fase biasa memiliki kapasitas fluktuasi yang sangat tinggi pada kecepatan rendah, yang akan sangat mengurangi kualitas pelapisan.

Pada saat yang sama, sistem suplai slurry baterai juga akan menyebabkan ketidakstabilan jumlah lapisan, karena katup umpan dengan akurasi rendah, pompa diafragma pneumatik dan tekanan udara pompa yang tidak stabil akan menyebabkan aliran slurry pada inlet die head dan tekanannya tidak stabil, dan laju aliran bubur di outlet celah kepala cetakan akan berubah.

Singkatnya, tujuan utama pelapisan adalah untuk menghasilkan pelapisan tiang yang seragam. Kondisi pelapisan yang seragam dan stabil harus memenuhi ketentuan sebagai berikut:

1) Sifat bubur stabil, tidak mengendap, viskositas, kandungan padat dan sebagainya tidak berubah;

2) Pasokan pengumpanan bubur stabil, membentuk keadaan aliran yang seragam dan stabil di dalam kepala cetakan atau pada gulungan pelapis dan gulungan transfer;

3) Proses pelapisan membentuk medan aliran yang stabil antara kepala cetakan dan roller pelapis dalam jangkauan jendela pelapis;

4) Foil berjalan stabil, tidak tergelincir, guncangan dan lipatan serius: kontrol tegangan dan koreksi.

 Oleh karena itu, peralatan pelapis bubur lembaran polar telah menjadi salah satu peralatan utama untuk keberhasilan pengembangan dan produksi baterai lithium-ion. Akurasi pelapisan pada mesin pelapis pasti berkaitan dengan viskositas pasta, peralatan dan proses pelapisan, dan kualitas pelapisan berhubungan langsung dengan kualitas baterai. Dari sudut pandang aliran proses, pelapisan adalah proses kunci dalam proses persiapan sel, dari sudut pandang nilai peralatan adalah proses kunci dalam proses persiapan sel (harga seri kelas atas lebih dari 10 juta ), dari sudut pandang kontrol nonlinier merupakan proses kunci dalam proses persiapan sel; Keseragaman lapisan, konsistensi, keselarasan, stabilitas pemanggangan, difusivitas pengikat, stabilitas kepadatan permukaan berkaitan erat dengan hal ini. Pada saat yang sama, kinerja pelapisan berhubungan langsung dengan biaya, tingkat kelulusan dan indikator praktis lainnya.

Pada hari-hari awal,pelapis baterai lithium-ion umumnya merupakan pelapisan satu sisi, Gulungan film tiang dua kali beroperasi, pertama pelapisan sisi A dikeringkan setelah penggulungan, dan kemudian pelapisan sisi-B. Kemudian, produsen peralatan mengembangkan mesin pelapis dua sisi, terutama pemrosesan lipat, kepala cetakan pelapis dipasang di kedua sisi oven pelapis, pelapisan sisi A di satu sisi terlebih dahulu, dimasukkan ke dalam oven hingga kering, dan kemudian pelapisan sisi B di sisi lainnya, masukkan kembali oven dua lapis hingga kering, lalu digulung untuk menyelesaikan proses pelapisan pada kedua sisi.