一文读懂锂离子电池涂布机重要部分

所谓涂布，就是指将糊状聚合物、熔融态聚合物或聚合物溶液涂布于薄膜上制得复合膜的方法。对于锂离子电池而言，涂布基片（薄膜）是金属箔，一般为铜箔或者铝箔。整个涂布过程是从基片放入涂布机（称为放卷）到涂布后的基片从涂布机中出来（称为收卷）的若干连续工序，其流程为：放卷→接片→拉片→张力控制→自动纠偏→涂布→干燥→张力控制→自动纠偏→收卷。

在这里，“张力控制” 和 “自动纠偏” 并非独立工序，而是介于两个工序之间的辅助手段，它们由涂布机预先设置好，其精度能够反映出涂布机的质量优劣。张力控制能确保基片在涂布过程中保持适度的紧绷度，避免出现松弛或断裂的情况；自动纠偏则可以实时监测基片的运行位置，一旦发现偏移，立即进行调整，保证涂布的精准度

锂离子电池涂布方法

在锂离子电池的生产历程中，科研人员研发出了众多的涂布方法，以满足不同的生产需求。目前，较为常见的涂布方法包括逗号辊转移涂布、狭缝挤压涂布等。

不同的涂布方法各有优劣，在实际选择时，需要综合考量多个因素，如涂布的层数、湿涂层的厚度、涂布液的流变特性、要求的涂布精度、涂布支持体或基材，以及涂布的速度等。锂离子电池极片涂布具有鲜明的特点：它通常采用双面单层涂布；浆料湿涂层较厚，处于 100 - 300um 的范围；浆料属于非牛顿型高粘度流体；相较于一般涂布产品，极片涂布精度要求极高，与胶片涂布精度不相上下；涂布支持体为厚度仅 10 - 20um 的铝箔和铜箔；且和胶片涂布速度相比，极片涂布速度并不高。

基于这些特点，刮棒、刮刀和气刀涂布由于只适用于较薄涂层的涂布，无法满足极片浆料的涂布需求；浸涂虽然操作简单，但涂布厚度受涂布浆料粘度和涂布速度影响显著，难以实现高精度涂布。综合权衡后，挤压涂布或辊涂成为了锂离子电池涂布的优选方案，一般工厂量产用的都是挤压涂布（转移式涂布实验线多见）

挤压涂布技术堪称先进，特别适用于较高粘度流体的涂布作业，能够精准地获得高精度的涂层。在采用条缝挤压涂布时，要想收获均匀的涂层，务必使挤压嘴的设计及操作参数精准地落入涂布技术中所谓 “涂布窗口” 的临界条件区间内，唯有如此，才能确保正常涂布。挤压嘴的设计对于涂布精度起着决定性作用，因而在设计环节，必须全面掌握涂布浆料流变特性的详细数据。一旦依据给定的流变数据设计加工出挤压嘴，而后续涂布浆料流变性质出现较大变动，涂布精度就极有可能受到波及。挤压涂布设备构造复杂，运行操作需要专业技术人员精心把控。

辊涂工艺则是较为成熟的涂布工艺，若配备高精度涂布辊和精密轴承，便有很大机会获取均匀度良好的涂层，同样可应用于极片浆料的涂布。辊涂依据辊的转动方向差异，可细分为顺转辊和逆转辊涂布两种，此外还存在配置 3 辊、4 辊等多达 10 多种辊涂型式。具体选用哪种辊涂型式最为适宜，要依据各种浆料的流变性质审慎抉择。也就是说，所设计的辊涂型式、结构尺寸、操作条件以及涂液的物理性质等诸多条件，必须精准地处于一个合理的区间内，即操作条件进入涂布窗口，如此才能顺利涂布出毫无弊病的涂层。

（文中未介绍的一种涂布方式，凹版涂布，软包电池常见） 涂布机结构模块

涂布机作为锂离子电池涂布工艺的核心装备，其结构设计精妙复杂，各个模块紧密协作，共同保障涂布质量。

放卷机构犹如涂布工序的 “开篇序曲”，肩负着承载并释放铝箔或铜箔基材的重任。它配备的放卷纠偏系统如同敏锐的 “导航仪”，能够实时精准探测基材的偏移情况，一旦发现偏差，立即自动调整，确保基材沿着预定的轨道平稳前行，为后续的涂布作业奠定坚实基础。

操作平台则是涂布机的 “智慧大脑”，操作人员在此处全神贯注地操控涂布机，密切监控设备的每一个运行参数，根据实际情况灵活调整机台设置，如同经验丰富的船长驾驭航船，确保涂布过程稳定、高效地推进。

模头无疑是涂布机的 “核心画笔”，分为转移式和挤压式两种类型。转移式模头凭借涂布辊、刮刀辊等部件的精妙配合，巧妙地调节浆料转移量，将浆料均匀细腻地涂抹在基材上；挤压式模头则利用压力驱动，使浆料从狭缝中精准挤出，如同艺术家精心雕琢作品，能够在基材上绘制出高精度、均匀性极佳的涂层，满足不同的生产需求。

过程纠偏系统宛如涂布机的 “火眼金睛”，随着涂布机速度的不断提升以及双层涂布模式的广泛应用，过程控制的难度与日俱增。该系统借助先进的视觉检测技术，如线扫与面阵相机，以极高的精度实时监测涂布过程中的偏移情况，为保证涂布的精准度提供有力支持。

烘箱恰似一位 “烘焙大师”，为涂布极片提供恰到好处的干燥环境。在这个关键环节，掉粉、烤焦、烤不干、压实密度不达标、溶剂挥发不一致、浆料与箔材粘结力不够等异常情况都可能出现，而优质的烘箱通过精准的温度控制，能够有效避免这些问题，确保极片质量稳定可靠。

收卷预纠偏与面密度测试仪如同涂布工序的 “质量卫士”，收卷预纠偏提前为收卷环节 “保驾护航”，确保极片在收卷过程中始终保持整齐划一；面密度测试仪则实时监测极片的面密度，为涂布质量提供精确的数据反馈，便于及时调整工艺参数。

收卷机构作为涂布工序的 “收官之作”，负责将涂布完成的极片整齐、紧密地收卷起来，为后续的加工环节做好准备，确保整个涂布过程完美收官。

影响涂布性能的设备因素

放卷和收卷直径的大小直接关乎涂布的稳定性。若直径过大，在高速运转时，卷材的惯性增大，容易引发张力波动，进而导致涂布厚度不均匀，如同高速行驶的车辆难以精准操控方向；反之，直径过小则可能频繁换卷，影响生产效率，增加生产成本。

有效辊面宽度和最大涂布宽度决定了涂布的范围。二者需精准匹配，若有效辊面宽度过窄而涂布宽度要求较大，会造成边缘涂布不足，影响极片的整体性能；若有效辊面宽度过宽，则会造成资源浪费，增加设备成本。

涂布方式与速度相互制约。不同的涂布方式适用于不同的浆料特性和涂布要求，如挤压涂布适合高粘度浆料，辊涂则对设备精度要求较高。而涂布速度过快，可能使浆料来不及均匀铺展，导致涂层出现缺陷；速度过慢则会降低生产效率，影响产能。

涂层厚度与精度是衡量涂布质量的关键指标。过厚的涂层可能在干燥过程中出现开裂、掉粉等问题，影响电池的安全性；过薄则会降低电池的容量。高精度的涂层厚度控制能够保证电池性能的一致性，提升电池的整体品质。

纠偏精度直接影响涂布的精准度。在涂布过程中，基材稍有偏移就可能导致涂层偏离预定位置，造成极片报废。高精度的纠偏系统能够实时纠正偏移，确保涂布始终在正确的轨道上进行。

干燥温度对涂布极片的质量起着决定性作用。温度过高，浆料中的溶剂迅速挥发，容易使涂层出现气泡、裂纹，甚至引发极片烤焦，如同过度烘焙的蛋糕失去原本的美味；温度过低，溶剂挥发不完全，会导致极片干燥不充分，影响后续加工和电池性能。

       原文标题 : 探秘锂离子电池涂布工序---涂布机