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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(zhǎng)的使用壽命等優(yōu)良特性，使其成為電動(dòng)汽車(chē)的理想動(dòng)力源。在鋰電池的生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)導(dǎo)電箔進(jìn)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(guò)程中，無(wú)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(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題，且邊緣堆積造成的電極過(guò)重，增加了整個(gè)電池的體積，使電池的功率密度降低。對(duì)此，研究涂布動(dòng)態(tài)參數(shù)和幾何參數(shù)對(duì)涂層邊緣效應(yīng)的影響，并提出一種量化測(cè)試技術(shù)，對(duì)邊緣效應(yīng)進(jìn)行量化評(píng)價(jià)。

首先，對(duì)狹縫模具式涂布方法進(jìn)行分析。涂布時(shí)，將活性電極材料溶解在相關(guān)溶液中，利用精確的進(jìn)料系統(tǒng)，將得到的混合溶液通過(guò)空腔電離室均勻涂布在導(dǎo)電箔上，并利用對(duì)流干燥方法將多余的溶液去除。在整個(gè)涂布過(guò)程中，薄膜延伸已經(jīng)被諸多文獻(xiàn)確定為產(chǎn)生邊緣效應(yīng)的主要原因。之后，利用試驗(yàn)分析涂布參數(shù)（涂布間隙、涂布速度、涂層厚度）對(duì)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(xì)管測(cè)量?jī)x測(cè)量漿料的稀化特性。利用二維激光三角測(cè)量系統(tǒng)對(duì)濕膜進(jìn)行測(cè)量。試驗(yàn)時(shí)，將陽(yáng)極薄膜置于高精度不銹鋼軋輥上，軋輥移動(dòng)進(jìn)行涂層，三角測(cè)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(yàn)結(jié)果表明：不同的涂布間隙和涂布速度對(duì)邊緣效應(yīng)的影響不大，但會(huì)影響涂層邊緣的形狀，涂層厚度對(duì)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(gè)不成比例的增長(zhǎng)趨勢(shì)；薄膜延伸過(guò)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