Mașini de acoperire a bateriilor: Echipamente cheie în producția de baterii litiu-ion
Tehnologia de acoperire este un proces bazat pe studiul proprietăților fluidelor, în care unul sau mai multe straturi de lichid sunt depuse pe un substrat, de obicei o peliculă flexibilă sau hârtie suport. Stratul de lichid acoperit este apoi uscat sau întărit într-un cuptor pentru a forma un strat de peliculă funcțional special. Principalele metode de acoperire a electrozilor bateriilor litiu-ion includ în prezent acoperirea prin transfer cu role virgulă și acoperirea prin extrudare cu fante.
1. Principiul și clasificareamașină de acoperire a bateriilorechipament:
Impactul asupra capacității bateriei În timpul procesului de acoperire, dacă grosimea straturilor de pastă pentru electrozii pozitivi și negativi de pe foaia de electrod variază, de exemplu, arătând diferențe în secțiunile frontale, centrale și posterioare, gradul de reacție al materialelor active în timpul încărcării și descărcării bateriei va diferi, de asemenea. Acest lucru poate duce la o capacitate a bateriei excesiv de mică sau mare. Mai mult, o astfel de neuniformitate de grosime este mai probabilă să declanșeze placarea cu litiu în timpul ciclului de viață al bateriei. Placarea cu litiu consumă treptat litiul activ din baterie, afectând grav rata de retenție a capacității și scurtând durata de viață a bateriei.
2. Metoda de acoperire a mașinii de acoperire a bateriilor cu litiu
În timpul cercetării, dezvoltării și producției de baterii litiu-ion, cercetătorii și inginerii au dezvoltat diverse metode de acoperire pentru a satisface diferite cerințe de producție. În prezent, cele mai comune și utilizate metode de acoperire sunt acoperirea prin transfer cu rolă de tip virgulă și acoperirea prin extrudare cu matriță tip slot-die.
2.1 Acoperire prin transfer cu rolă Comma
Principiu de funcționare: Acoperirea prin transfer cu rolă virgulă este o metodă tradițională de acoperire. Procesul începe cu reglarea spațiului dintre rola de acoperire și lama virgulă pentru a doza pasta pe rola de acoperire. Ulterior, prin reglarea spațiului dintre rola de susținere și rola de acoperire, pasta dozată pe rola de acoperire este transferată complet pe substratul de folie de aluminiu sau folie de cupru.
2.2 Acoperire prin extrudare cu matriță tip slot-die
Principiu de funcționare: Extrudarea prin matriță tip slot este o metodă de acoperire pre-dozată de înaltă precizie. Aceasta furnizează pastă fluidă newtoniană sau non-newtoniană matriței tip slot folosind o pompă dozatoare. Sub presiune, pasta este extrudată uniform din fanta matriței, formând o peliculă lichidă uniformă care este apoi aplicată pe suprafața substratului.
3.1 Sistem de derulare și control al tensiunii
Mecanism de derulare: Mecanismul de derulare este punctul de plecare al procesului de acoperire. Funcția sa principală este de a transporta și elibera stabil substraturi precum folia de aluminiu sau folia de cupru. De obicei, este echipat cu un sistem de corecție a abaterii de derulare care poate detecta cu precizie orice abatere a substratului în timpul derulării în timp real. Odată ce este detectată o abatere, sistemul se ajustează automat pentru a se asigura că substratul se mișcă constant de-a lungul traiectoriei predeterminate, asigurând o alimentare stabilă cu substrat pentru operațiunile ulterioare de acoperire.
3.2 Sistem de hrănire
Transportul pastei: Sistemul de alimentare este responsabil pentru livrarea stabilă a pastei bine amestecate către matrița de acoperire. În aplicațiile practice, pompele cu șurub sau pompele cu angrenaje sunt utilizate în mod obișnuit pentru transportul pastei. Aceste pompe pot furniza un debit stabil, cu o precizie de control al debitului de ±0,5%, asigurând o alimentare stabilă cu pastă în timpul procesului de acoperire și prevenind probleme precum grosimea neuniformă a stratului cauzată de fluctuațiile debitului de pastă.
3.3 Acoperire Dii
Matrițe de transfer: Matrițele de transfer pentru mașinile de acoperire a bateriilor constau în principal din componente precum role de acoperire, raclete și role de rezervă. În funcționarea mașinilor de acoperire a bateriilor, cantitatea de pastă dozată pe rola de acoperire este controlată prin reglarea spațiului dintre rola de acoperire și racleta matriței de transfer. Apoi, prin reglarea spațiului dintre rola de rezervă și rola de acoperire a matriței de transfer, pasta dozată este transferată pe substratul din mașinile de acoperire a bateriilor. Acest tip de matriță utilizată în mașinile de acoperire a bateriilor are o structură relativ simplă. Cu toate acestea, în mașinile de acoperire a bateriilor, din cauza limitărilor cauzate de diverși factori, cum ar fi precizia de prelucrare a componentelor mecanice din mașinile de acoperire a bateriilor și precizia reglării spațiului pentru matrița de transfer din mașinile de acoperire a bateriilor, precizia de acoperire este relativ scăzută. Prin urmare, matrița de transfer este potrivită pentru aplicații în mașinile de acoperire a bateriilor unde este necesară o precizie de acoperire mai puțin strictă.
Proiectarea cuptorului: Cuptorul sistemului de uscare este un dispozitiv cheie pentru uscarea foilor de electrod acoperite. Cuptoarele adoptă de obicei un design segmentat de control al temperaturii, în general împărțit în 5-8 segmente. Prin controlul precis al temperaturii diferitelor zone, foile de electrod pot elimina treptat și uniform solvenții din pastă în timpul procesului de uscare. Există diverse metode de încălzire pentru cuptoare, inclusiv încălzire electrică, încălzire cu ulei de transfer termic și încălzire cu abur. În timpul procesului de încălzire, uniformitatea vitezei aerului în interiorul cuptorului este necesară pentru a atinge ±5% pentru a se asigura că toate părțile foii de electrod sunt uscate uniform, evitând gradele de uscare inconsistente cauzate de viteza inegală a aerului, care ar putea afecta calitatea foii de electrod.
4. Ec.Factorii echipamentului care afectează performanța acoperirii Calitatea performanței acoperirii este influențată în mod complex de mai mulți factori ai echipamentului, care sunt interconectați. Orice problemă la o verigă poate duce la o scădere a calității acoperirii.
4.1 Precizia și stabilitatea echipamentului
Fluctuațiile tensiunii: După cum s-a menționat anterior, stabilitatea tensiunii substratului în timpul procesului de acoperire este crucială pentru calitatea acoperirii. Atunci când abaterea tensiunii depășește 1%, substratul este predispus la alunecare sau deformare prin întindere. Alunecarea poate provoca modificări ale poziției relative dintre substrat și matrița de acoperire în timpul procesului de acoperire, rezultând o grosime inegală a acoperirii. Pe de altă parte, deformarea prin întindere modifică proprietățile fizice ale substratului, afectând performanța generală a bateriei. Prin urmare, un sistem de control al tensiunii de înaltă precizie este esențial pentru asigurarea calității acoperirii.
4.2 Controlul temperaturii și umidității
Temperatura pastei: Temperatura pastei are un impact direct asupra vâscozității acesteia. Când temperatura pastei fluctuează cu mai mult de 1℃, vâscozitatea acesteia se poate modifica cu ±5%. Modificările vâscozității vor duce la abateri ale cantității de acoperire. De exemplu, o creștere a vâscozității poate duce la o creștere a cantității de acoperire, în timp ce o scădere a vâscozității poate duce la o scădere a cantității de acoperire. Ambele situații vor afecta uniformitatea grosimii acoperirii și consecvența performanței bateriei. Prin urmare, controlul precis al temperaturii pastei este crucial pentru asigurarea calității acoperirii.
Temperatura de uscare: Controlul temperaturii de uscare joacă un rol decisiv în calitatea foilor de electrod acoperite. În timpul procesului de uscare în cuptor, dacă controlul temperaturii segmentate este necorespunzător, de exemplu, dacă temperatura din secțiunea frontală este prea mare, solventul de pe suprafața foii de electrod se va evapora rapid, provocând formarea unei cruste pe suprafață, în timp ce solventul intern nu se poate evapora în timp util. Acest lucru poate duce la probleme precum decojirea stratului de acoperire sau micro-scurtcircuitări ale bateriei. Prin urmare, setarea rezonabilă a temperaturii fiecărei secțiuni a cuptorului și asigurarea stabilității temperaturii sunt esențiale pentru asigurarea calității uscării foii de electrod.
4.3 Transportul pastei și stabilitatea câmpului de curgere
Fluctuațiile presiunii de alimentare: În cazul extrudării cu matriță fantă, stabilitatea presiunii de alimentare este direct legată de uniformitatea grosimii stratului de acoperire. Atunci când presiunea de alimentare fluctuează cu mai mult de 5%, aceasta va duce la o grosime neuniformă a stratului de acoperire, prezentând defecte precum modele cu dungi sau ondulații. Pentru a evita această situație, este de obicei necesar să se instaleze un rezervor tampon în sistemul de alimentare și să se adopte o tehnologie de control al presiunii în buclă închisă pentru a asigura stabilitatea presiunii de alimentare.
5. Tendințe de dezvoltare tehnologică ale mașinilor de acoperire a bateriilor Odată cu dezvoltarea continuă a tehnologiei bateriilor litiu-ion și cerințele din ce în ce mai stricte privind performanța bateriilor pe piață, mașinile de acoperire a bateriilor sunt, de asemenea, supuse unei inovații și modernizări tehnologice continue, demonstrând următoarele tendințe majore de dezvoltare.
