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涂布關鍵技術-水系負極縮孔

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年11月16日  

勻漿涂布段的大大小小的異常,也都基本看遍了;曾經解決過棘手的團聚和莫名其妙的面密度一致性不良,自認為起碼是入了勻漿涂布的門,總想著看看外面的世界,增長更多的見識,沖動著跑了出來,才發現一切都是幻想。


出來了才發現,原來的同事說的是那么正確,論技術、研發配置,比PBI好的也就是那幾個大廠了吧。一陳不變的工藝,一目了然的異常原因,總是被設備故障捆住手腳,體制之下,想向前邁一小步都那么艱難。那么,謹以此篇,來闡述鋰電行業大家最少接觸、最摸不著頭腦的涂布弊病——“白點”,輥壓后就是黑點,這也是我兩年多工作中接受的挑戰性最高的一項。


現象:在電池涂布中,常呈現為似氣泡狀白色點狀凹坑,或呈露箔狀;很多人喜歡將此判斷為氣泡,我想說,能夠被氣泡(轉移涂布)搞得無所適從也真是本事了。


常規思路著手:第一眼看到濕料上的凹坑的時候,我就認定了,這就是縮孔,雖然實踐中沒遇到過,但是理論有積累;那么結合工藝配方,以及過去解決團聚的經驗,問題必定出在VGCF上。


不過,既然用了分散劑,卻還是這么差,確實讓人納悶。


實驗方案:作為工藝,保持配方不變來改善漿料是基本原則,如下


添加NMP類高沸點有機溶劑助水系漿料分散和改善涂布烘干效果,是比較常見的作法,其結果也驗證了其工藝的可行性;但是,領導不認可,無奈,幸好,咱們是不懼艱難,迎難而上,刻苦鉆研的有志好青年,查閱資料更是我的強項,so,很快就有了讓人興奮的線索。


鋰電行業早年流傳的關于縮孔的就兩份,一份據傳是ATL的,題目為《關于極片涂布時的“氣泡”現象》不知真假,就是那篇用顯微鏡判斷了縮孔是一個坑的。。。強悍吧?應該是ATL的吧


另一篇《鋰離子電池負極極板花斑的刨析》,花斑是涂料中術語,與縮孔類似卻不相同,有人對凹坑處也作了分析,沒有異物。


但是這兩份資料提供的信息都很有限,我滿腦子想的就是VGCF的團聚體作為低表面張力點,導致了縮孔的產生,但是實驗六,50%固含量2500mpa`s粘度,讓我無力:難道真是設備能力所限(線速度也就15m/min的樣子)?



VGCF+水+PVP+CMC,這幾樣刮細度便看到了縮孔,那么問題就明了了。


絕對就是VGCf的團聚造成的縮孔了?


顯然問題沒那么簡單,從事漿料工藝的同仁基本都有一個習慣,水系漿料的粘度基本都控制在3000mpa`s之下,但是,在這里,為了減少縮孔,卻必須要提高粘度;是不是完全糊涂了?


Fink和Jensen推導出,在一定條件下,縮孔由下式決定:


Q(單位時間內流量)=h(濕膜厚度)^2×△γ(表面張力梯度)/2η(涂料粘度)


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