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锂离子电池隔膜涂覆技术方式和方法介绍
时间:2020-09-15 24

锂离子电池隔膜涂覆技术方式


根据下游对特定性能的要求和锂离子电池隔膜产品的定位,要使用不同的涂覆技术。而对涂覆而言,其技术核心在于浆料的配方,同时浆料在隔膜涂覆中成本占比较大,一般浆料占涂覆总成本的65%。动力锂离子电池发展方向为高输出、高容量、快充电的模式,对隔膜涂覆技术及工艺要求也会更加的多样化,配方的不断创新也将成为涂覆的核心竞争力。


隔膜陶瓷涂覆浆料重要包括陶瓷颗粒、粘结剂、溶剂和添加剂四种重要成分,关于不同的应用场景需使用不同的浆料配比。陶瓷的刚性支撑用途,使得陶瓷改性隔膜高温时具有优良的热稳定性和尺寸完整性,对高温下隔膜结构的维持有支撑用途,在高温下隔膜基体均已闭孔透明,未涂覆隔膜收缩严重,而涂覆锂离子电池隔膜由于陶瓷层存在抗收缩性大幅提升,机械性和安全性更好。


锂离子电池隔膜


锂离子电池隔膜涂覆方法,灵活多样


隔膜涂覆在技术上难度不高,可使用凹版辊涂、浸涂、窄涂或喷涂等方式,国内主流基膜厂商和大量代厂都能够实现。


凹版辊涂


凹版辊涂工艺是目前常用的涂覆方法,微凹版辊将浆料从浆料盒中带出,由定厚刮刀刮下多余涂料,然后在压力下涂覆到隔膜上。这种方法原理比较简单,凹版辊凹槽容量容易控制,产品精度较好。缺点是由于高硬度的氧化铝陶瓷颗粒用途,网纹辊容易磨损,会导致持续涂覆过程中涂层逐渐变薄,要更换新辊;涂覆目标厚度改变时就要更换辊,不能灵活调节。


窄缝挤压涂


窄缝挤压涂覆,简称窄涂,是通过一定压力将浆料从挤压嘴挤出涂覆到隔膜上的工艺,涂层厚度由挤压嘴缝宽和计量泵控制。这种工艺适用粘度范围广,产品精度好,可涂覆薄层,涂覆速度高,但挤压嘴的维修相对困难。


浸涂


浸涂的基本原理是将锂离子电池隔膜浸泡到一定浓度的浆料中一按时间,取出后晾干或烘干,在隔膜表面得到一定厚度的涂层。这种方法的原理和操作简单,但厚度控制相对较难。


静电纺丝


静电纺丝法是通过电场力将浆料喷涂到隔膜上的工艺,给浆料带上电荷,在电场力用途下浆料突破表面张力,形成纳米丝喷射向隔膜。这种工艺有适用材料范围广,操作方便,比表面积大,孔隙率高,纤维丝均一性好,产率高等优点,但存在结晶度、取向度小,机械性能、力学性能差的缺点,要通过热处理、共混等改性方式优化。


锂离子电池隔膜涂覆加工的设备目前基本要进口,供给稳定,设备紧凑成套,一条产线要投入150-200万元,产量约400万平米/年,关于同时具备基膜生产和涂覆加工能力的公司,一般每条基膜产线要配套10条涂覆产线。锂离子电池隔膜涂覆厂商大多采用凹版辊涂方法,原因是凹版辊涂的加工速度、精度均较高,工艺成熟,同时辊的加工、维护相对窄涂简单,成本较低。窄涂往往也被选作优选方法,因为该工艺精度高,加工速度快,粘度灵活性大,但窄涂的挤压嘴加工、维修相对困难,成本相对较高。


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