如何提高锂电池单线生产能力？
来源：宝鄂实业
2019-10-06 23:17
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随着我国锂电池生产能力需求的不断增加，锂电池的准入门槛越来越高。在锂电池领域，产品的性能和成本决定了锂电池企业的生死存亡。提高锂电池单线生产能力是降低锂电池生产成本的有效途径。
锂电池生产线生产能力限制的过程主要是混合和涂覆。目前，混合技术主要包括干法混合和湿法混合。干混法具有时间短、分散性好的优点。干式混合的缺点是设备要求高，设备损坏大，影响浆料性能的因素很多。湿拌法在市场上也占有一定比例。其特点是浆料性能相对较好，对设备的损害较小，缺点是时间长。
在镀膜方法中，目前锂电池制造大多选用狭缝挤压涂层，因为该方法属于预期量涂层，原料不会与环境进行交换，从而防止了浆料污染。同时，狭缝挤压涂层具有可控范围宽、精度高的特点，非常适合锂电池的制造。涂膜电极的生产能力受涂膜速度的限制，涂膜速度主要取决于成膜质量和湿膜干燥速度。湿膜的干燥速度主要受干燥效率和回收率的影响。提高矿浆固含量也是提高生产效率的有效途径。据了解，一些锂电厂已将正极料浆的目标固含量定为85%以上。当然，泥浆很容易制备，涂层也很困难。高固含量浆料是否适合涂装取决于涂装设备。熟悉涂布机的涂布窗口特性需要很长时间。
浆料涂布主要取决于两个因素，一是珠子的压差即pd-pu，二是基材的带速。当涂膜珠压差较大，涂膜速度较慢时，上弯月面会与基材反向移动，造成涂膜缺陷。相反，当胎圈压差小时，耳膜涂布速度快，就会与空气混合产生缺陷。因此，在涂覆过程中存在珠子之间的压力差范围。在这个范围内，上半月和下半月可以稳定地存在，从而可以绘制具有所需质量的液膜。以下是文献中的一个示例，说明如何确定以下涂层窗口。
实验装置如图2所示。涂层头和辊之间的水平线为30度角。涂层头未涂覆在基材上并干燥。而是直接涂在高精度钢棒上。在钢棒边缘安装二维激光传感系统，检测湿膜的外观。地形图显示了湿膜的质量。涂装取样完成后，在尾部安装刮刀，从废料桶中回收浆料。
回到图1，定义几个字母：G是涂层头和基板之间的间隙，H是湿膜厚度，U是移动速度。此外，定义了无量纲参数。
g*=g/h-公式（1）
通过将间隙G设置为127μm来确定最小临界速度和最大体积流量。实验结果如图3所示。其中，蓝色方块表示均匀的液膜和稳定的涂布混合器，以及交叉晶格和交叉表示具有缺陷的涂层参数。
这个数字以g*为横坐标，ca为纵坐标。在流体力学中，毛细管的数量和两相粘度的比率通常被用来预测两相流体中分散相液滴的变形和破裂的程度和可能性。
Ca=_*u/u-公式（2）
其中_为动态粘度，_为表面张力。如图3（左）所示，当G*和Ca值降低时，可以获得良好的薄膜。当g*和ca值增加时，会出现缺陷。当最大G*值为1.9时，仍可获得稳定的涂层。根据g值，薄膜厚度为67微米。如果间隙G设置为101.6μm，则需要通过增加行走速度来获得与左侧G相同的图案。G*和CA之间的关系如图3（右）所示。随着速度的增加，最小的湿膜厚度在减小间隙之后减小到59微米，对应于最大G*为1.71。类似地，当间隙减小到76.2时，温度的湿膜厚度减小到55微米，对应于最大G*为1.39。
通过以上实例，我们可以知道如何确定某一浆料的涂布窗口。那么如何将其应用到实际生产中呢？下面是两个例子：
用法1.在浆料粘度和基体表面张力不变的情况下，通过改变胶带速度和间隙值，可以得到类似的涂膜窗口图，从而确定浆料涂膜质量稳定性的大致临界范围，超过该范围可能出现涂膜缺陷。
用法2.表面密度是磁芯设计中的一个关键参数。湿涂层的厚度可以根据表面密度、浆料固含量和浆料密度来计算。如果需要生产（涂层速度确定），则根据涂层窗口的特征图可以确定涂层所需的近似间隙。相反，根据窗口特性选择合适的间隙范围，也可以确定涂层速度的临界值。
除上述两种用途外，还可以探索其他用途。需要注意的是，参数的实际设定需要考虑涂布设备的精度、校准条件等因素进行微调。
