SSB蓄电池锂电池涂布机关键技术

2026-01-19 11:10:24

摘要：逐渐地，大容量动力蓄电池正成为动力电源的主体，当中，作为绿色蓄电池的动力锂电池，具备能量高的特性，有着工作电压高的样子，拥有工作温度范围宽的状况，呈现体积小的态势，展现质量轻的状态，凸显贮存寿命长的特点，并且具备不会造成二次污染的优点，拥有不具有记忆效应的长处，从而成为新能源储能的首选。然而，锂电池生产装备依旧是制约国内当下锂电池产业发展的一个重要瓶颈，像搅拌，它是锂电池制造的关键工艺环节之一，对装备的依赖性相当高；涂布，作为锂电池制造的关键工艺环节之一，对装备的依赖性非常大；卷绕，属于锂电池制造의关键工艺环节之一，对装备的依赖性极其高；注液，身为锂电池制造的关键工艺环节之一，对装备의依赖性十分强。用于锂电池生产的涂布，属于极为重要的工序，涂布设备所具性能的好坏，会直接对锂电池产品最终具备的性能产生影响，在本文里，着重针对锂电池涂布机的关键技术予以了分析。

关键词：锂电池；涂布机；关键技术

1、动力锂电池及涂布机的主要生产工艺

以锂电生产设备的市场需求而言，新能源汽车的发展起到了间接促进的作用，我国动力锂电池产能处于最高水平，然而锂电池生产设备水平却较为落后，尤其是同日韩的锂电池设备厂商相比，存在着较大的技术差距，当前有很大比例的锂电池生产设备仰赖进口，国产化设备的替代空间颇为巨大。

传送基带上能被均匀涂覆 会被烘干的 是制备好的浆料 这一操作属于整个图1所示的 动力锂电池主要生产工艺流程里的第二步 叫涂布 高质量的涂布极片 其表面平整光滑 敷料还均匀 附着力是良好的 处于干燥状态 不会存在脱料 不掉料 不缺料的情况 没有积尘 没有划痕 也没有气泡 电池寿命受电极质量影响 电极质量主要由加工和制造技术决定 所以涂布的质量 精度以及稳定性 是保证动力锂电池质量及可靠性的基础 。

图1 动力锂电池生产工艺流程图

把锂电池阳极负极的浆料均匀涂覆于，厚度处于6至30μm范围的铜箔或者铝箔之上的机器，是锂电池涂布机，之后还要进行烘干处理，烘干后极片厚度大概是0.1至0.2mm。它的工艺流程如下：安放在放卷装置上的极片基材，经过自动纠偏后进入浮辊张力系统，调整好放卷张力后进入涂布头，极片浆料依照涂布系统的设定程序来进行涂布。已经涂布过的湿极片进入烘箱，通过热风来干燥。干燥后的极片经过张力系统调整张力，与此同时控制收卷速度，让它和涂布速度保持同步， 。是极片借助纠偏系统，自动开展纠偏动作，从而让其维持在中心所在位置，随后呀，是通过收卷装置来实施收卷操作的 。

2、锂电池涂布机的关键技术研究

2.1涂布技术

涂布系统依涂布方式特点能分成转移式涂布与挤压式涂布这两种 。挤压式涂布系统较之于转移式涂布系统其机头涂布部分以及上料部分更为复杂 。其余结构大致相同 。主要由收放卷部分 、烘干部分以及电气控制部分构成 。

2.1.1转移式涂布技术

因结构相对简单、成本相对较低的转移式涂布系统，其机头涂布部分主要由高精度涂布辊、刮刀、背辊以及间歇涂布机构等构成，上料部分主要由储料槽以及搅拌器构成。储料槽里储存着配制好的浆料，不停搅动的是搅拌器，其目的是防止浆料沉淀。基带由背辊带动向前输送，背辊和基带借助间歇涂布机构的作用靠近涂布辊。涂布辊起了将储料槽中的浆料带起来并转移至基带上之效，根据设定涂层厚度刮掉涂布辊上多余浆料的是刮刀。

达到设定值的涂布长度之后，在间歇涂布机构作用的推动下，背辊与机皮带远离涂布鼓轮，然而基带持续往前运送，以此造就出空白空间，在所形成的空白长抵达设定值后，基带以及背辊又在间歇涂布机构的作用之下，朝着贴近涂布鼓轮的方向移动，依照如此反复，达成间歇式的涂布工作。通过控制涂布辊和背辊的靠近与分离时间，正反面对齐技术借助光导纤维传感器，检测背面涂布段落的起始和结束位置，从而实现正反面之间的重叠式精准对位。所以这就实现了正反面重叠对齐。

2.1.2挤压涂布技术

被挤压之时的此种涂布系统里所含的机头这种涂布层面，是被一个经特别设计出来的挤压模头，以及背辊，还有间歇涂布机构等诸多部件搭配组合而成的。而处于其上面的这个上料部分，主要是靠着搅拌罐，螺杆泵，过滤器，间歇涂布阀，与那个脉动阻尼器这些部件共同构建而成的。搅拌罐始终持续不断地进行着搅拌浆料的动作，螺杆泵把浆料从搅拌罐那里给吸进来，经过过滤器，间歇涂布阀，脉动阻尼器之后进入到挤压模头之中，浆料借助挤压模头的匀化功能被挤压出来涂覆于由背辊带动前行的基带上，接着进入烘箱之内进行烘干处理。挤压模头，在间歇涂布机构的带动之下，沿着直线导轨，来回进行运动，在设定的涂布长度范围以内，挤压模头依据调节好的间隙，朝着背辊靠近，是在设定的空白长度范围当中，挤压模头又远离背辊，像这样重复动作，从而完成整卷的间歇涂布工作。

将挤压式涂布系统的机头形状与转移式涂布系统展开鲜明对比，挤压式有着独特之处，其机头涂布装置摒弃了涂布辊，转而运用特制型腔的挤压模头，且挤压涂布系统的上料装置更为繁杂，要确保浆料无任何的脉动且能恒量供应，结构组合更为复杂，挤压式相较于转移式涂布在精度方面更高，工艺适应性更强，这主要体现在挤压涂布系统的供料装置是完全封闭的样式，而且搅拌罐体采用双层保温的结构，使得浆料受环境以及温度的影响微乎其微，从而大大有利于保持涂布产品的一致性 。挤压式涂布系统，若要实现像斑马纹、田字格这类特殊涂布要求，仅仅更换相应的挤压模头垫片就行，转移式涂布，很难达成上述的两种涂布要求，就算通过采用更换刮刀的方式去实现，在精度控制这方面，也远远赶不上挤压式涂布。

2.2快速烘干技术

在进行涂布操作的进程当中，烘干速度的快慢状况，直接对涂布速度起到了决定性的作用；烘干所达成的质量情况，直接决定了电池所具备的性能表现，所以，一种具备高效特性同时又拥有高质量水准的烘干技术显得极为重要。

（1）悬浮式烘干技术

之前的4节烘箱，主传动方式是由伺服电机进行控制，导辊呈现弧形分布状态，且总落差在400mm以上；导辊表面镀有硬铬，其直径为ϕ60mm；后面的烘箱全都采用悬浮烘箱。现今其悬浮式风嘴机构如图6所示，左边的是常用风嘴，右边属于改进型风嘴设计。正常工作时温度控制、超温监测报警保护控制，超温的时候会出现声光报警，并且切断加热主电源；各段是完全独立控制的；具备高温过载保护。吹风分为上、下两种情形，上下风量借助阀门予以分别操控，单节所处的总风量是由变频电机来进行控制的；存在上、下两个风室，它们共同使用加热体；针对上下腔体展开压力监测，并且针对腔体内外的压差也开展监测。

（2）基于空气动力学的风道设计

烘箱内温度传导主要借空气作为介质，把温度均匀传至烘箱内各个区域，为确保极片烘干效果，防止外干内湿、出现皲裂等现象，需保证整个烘箱内温度分布合理，基于空气动力学从理论上对烘箱设计予以指导，涉及风嘴位置、开口大小、风速大小等方面。

2.3实时张力控制与纠偏技术

一方面，放卷部分存在张力以及纠偏控制情况，其采用闭环自动控制恒张力模式，此恒张力调设范围是0至15kg，并且误差小于等于3%等；另一方面，烘干部分出烘箱段带有张力，它运用闭环控制来自动控制恒张力，该恒张力的可调范围为0至25kg；再者，收卷部分会有张力，其通过闭环控制，经由控制浮辊位置恒定这种办法来控制张力稳定，借助电气比例阀给定张力，利用张力传感器检测张力，张力设置范围在50至200N之间，属于变张力收卷，锥度系数处于0至50%。终归达成维持张力稳定进而让涂布均匀，同时收卷整齐，防止起皱等效果。

锂电池的基材厚度极为薄，一般是在30微米之以内，于涂布这个过程当中，要是不采取纠偏处理的话，那就容易致使基材出现起皱的情况，进而造成涂布不均匀，收卷也不整齐，甚至会致使基材局部拉力过大进而破坏基材。运用自动EPC（对边纠偏）这种边缘检测纠偏方式去保障基材的平行度和平整度，借助电气驱动超声波检测（能够检测透明箔材），移动范围是±50mm，纠偏控制器精度＜±0.2mm，由此让涂膜边沿对齐度≤±0.5mm。