鋰離子動力電池擠壓式涂布研究 (1) ——基本介紹篇【轉發】

2017-04-20 by:CAE仿真在線來源:互聯網

本文主要對鋰離子動力電池制造過程的擠壓式涂布工序進行簡單介紹,后邊會結合Abaqus軟件對其涂布工藝進行研究。

一、擠壓式涂布類型

關于擠壓涂布我理解為通過流體通過擠壓經過有特殊流道的涂布頭涂覆在運動的基材上。整個系統如下圖所示(圖片來自于Quinones D M, Carvalho M D S. EFFECT OF DIE LIP CONFIGURATION ON THE OPERATING WINDOW OF SLOT COATING PROCESS[J]. Abcm.org.br, 2006.)。

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根據涂布頭與基材距離及形成的涂布頭與基材之間的流體形態分為狹縫式擠壓涂布(Slot Coating)和擠壓式涂布(Extrusion Coating),如下圖所示。兩者的區別主要在于流體有無潤濕唇口,前者潤濕唇口,后者沒有。鋰離子動力電池的涂布工藝采用的是狹縫式擠壓涂布(Solt Coating)。

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兩者的區別主要在于流體有無潤濕唇口,前者潤濕唇口,后者沒有。鋰離子動力電池的涂布工藝采用的是狹縫式擠壓涂布(Solt Coating),涂布系統

二、狹縫式擠壓涂布原理介紹

狹縫式擠壓涂布的流動分布二維示意圖如下:圖片來自于Prof. Marcio 的一篇文章《Fundamentals of Slot Coating Process 》

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決定涂布質量的因素主要包括:涂布頭與基帶的間隙、流量、基材速度、涂布頭結構、流體特性等。

根據平行板間艾庫特流(可參閱上海交通大學工程力學教學基地查找流體力學教學資源進行深入了解)與Prof. Marcio 的潤滑近似模型,可得厚度 t 公式如下:

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可知涂布厚度與涂布頭與基帶的間隙、流體粘度、基材速度、涂布頭唇口尺寸、流體及外部壓力有關。由公式可知,涂布頭與基帶的間隙為機械配合、流體粘度跟來料漿料有關、基材速度為電機控制、涂布頭唇口尺寸由涂布頭決定,以上因素比較容易保證一致,影響涂布質量厚度均勻性就突出表現在流體及外部壓力,外部壓力一般為室內常壓,則涂布頭唇口內及出口處的壓力均勻性就顯得異常重要。涂布頭唇口內及出口壓力分布均勻性與供料系統穩定性和涂布頭結構有很大的關系。

二、擠壓式涂布頭結構介紹

涂布頭結構其實比較簡單,主要包括上模、下模、墊片三部分。下膜有特殊的型腔(例如梯度式、衣架式、單腔式和雙腔式等),上模相對比較簡單,墊片位于上下模之間可根據不同的涂布形式進行選擇(例如斑馬線、全涂等)。下圖為三菱的一款涂布頭模具。