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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(yōu)良特性，使其成為電動汽車的理想動力源。在鋰電池的生產(chǎn)過程中，對導(dǎo)電箔進行導(dǎo)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(yīng)在應(yīng)用中往往被忽視。邊緣效應(yīng)將引發(fā)電池組裝過程出現(xiàn)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(tài)參數(shù)和幾何參數(shù)對涂層邊緣效應(yīng)的影響，并提出一種量化測試技術(shù)，對邊緣效應(yīng)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(guān)溶液中，利用精確的進料系統(tǒng)，將得到的混合溶液通過空腔電離室均勻涂布在導(dǎo)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(jīng)被諸多文獻確定為產(chǎn)生邊緣效應(yīng)的主要原因。之后，利用試驗分析涂布參數(shù)（涂布間隙、涂布速度、涂層厚度）對邊緣效應(yīng)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(tǒng)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(tǒng)每32ms記錄一次涂層厚度。將涂層厚度分別設(shè)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(shè)定為9、18、27m/min。試驗結(jié)果表明：不同的涂布間隙和涂布速度對邊緣效應(yīng)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(yīng)具有較大影響，薄膜邊緣的梯度不受這些參數(shù)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(yīng)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