鋰電池電極狹縫模具式涂布的研究

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鋰電池電極狹縫模具式涂布的研究

鋰電池較大的能量密度和功率密度、較長的使用壽命等優良特性，使其成為電動汽車的理想動力源。在鋰電池的生產過程中，對導電箔進行導電涂布是其中極為重要的一步，而目前最常用的涂布方法是狹縫模具式涂布。但在涂布過程中，無法消除的邊緣效應在應用中往往被忽視。邊緣效應將引發電池組裝過程出現問題，且邊緣堆積造成的電極過重，增加了整個電池的體積，使電池的功率密度降低。對此，研究涂布動態參數和幾何參數對涂層邊緣效應的影響，并提出一種量化測試技術，對邊緣效應進行量化評價。

首先，對狹縫模具式涂布方法進行分析。涂布時，將活性電極材料溶解在相關溶液中，利用精確的進料系統，將得到的混合溶液通過空腔電離室均勻涂布在導電箔上，并利用對流干燥方法將多余的溶液去除。在整個涂布過程中，薄膜延伸已經被諸多文獻確定為產生邊緣效應的主要原因。之后，利用試驗分析涂布參數（涂布間隙、涂布速度、涂層厚度）對邊緣效應的影響。將水性乳液作為溶劑，羧甲基纖維素作為增稠劑，微片狀石墨作為活性材料制備涂層漿料。使用毛細管測量儀測量漿料的稀化特性。利用二維激光三角測量系統對濕膜進行測量。試驗時，將陽極薄膜置于高精度不銹鋼軋輥上，軋輥移動進行涂層，三角測量系統每32ms記錄一次涂層厚度。將涂層厚度分別設置為70、80、90、100μm，涂布間隙分別為101.6、114.3、127、139.7μm，涂布速度分別設定為9、18、27m/min。試驗結果表明：不同的涂布間隙和涂布速度對邊緣效應的影響不大，但會影響涂層邊緣的形狀，涂層厚度對邊緣效應具有較大影響，薄膜邊緣的梯度不受這些參數的影響，但邊緣寬度隨增大的間隙比顯示出一個不成比例的增長趨勢；薄膜延伸過程并非造成鋰電池邊緣效應的唯一原因。

刊名：Journal of Coatings Technology and Research（英）

刊期：2014年第11期

作者：Marcel Schmitt

編譯：陳丁躍