锂电涂布缺陷之针孔

锂电涂布中的针孔缺陷是影响电极片质量和电池性能的关键问题。针孔通常表现为涂布膜层中出现的微小、不规则的孔洞，会直接影响电池的容量、一致性、安全性和寿命。

针孔缺陷原因

针孔的产生本质上是湿涂层局部无法连续覆盖基材（铜箔/铝箔），主要原因可归纳为以下几类：

1. 浆料本身问题

气泡：搅拌、输送过程中卷入的气泡，或在涂布狭缝、模头内释放，在涂层中形成气孔。

杂质/团聚物：①原料（正负极活性物质、导电剂、粘结剂）中的大颗粒或硬质杂质；②浆料搅拌分散不均，形成的导电剂或粘结剂团聚体；③生产环境（粉尘）或设备磨损引入的异物；④浆料储存或输送过程中产生的干涸结皮。

流变特性不适：浆料粘度过低、触变性差、保水性不佳，导致在基材上铺展后局部收缩、破裂。

浆料稳定性差：粘结剂（如CMC、SBR）分散不均或部分失效，浆料易分层或团聚。

2. 箔材（集流体）问题

表面污染：油脂、灰尘、金属碎屑等污染物导致浆料无法润湿和附着。

表面缺陷：基材本身的划痕、凹坑、氧化点或镀层不均。

表面能/张力不匹配：基材表面张力过低，浆料对其润湿性差，易收缩聚拢。

3. 涂布工艺与设备问题

供料系统不稳定：①供料泵脉冲或压力波动；②浆料料斗液位过低，卷入空气；③模头/狭缝堵塞或损伤：局部出料不均，形成“缺料”条纹，干燥后断裂成孔。

涂布模头区域问题：①模头唇口有损伤、积料或干涸浆料；②模头与背辊的平行度、间隙设定不当；③模头内部流道设计不合理，存在流动死区。

背辊/涂布辊问题：辊面清洁度差、有损伤或椭圆度不佳，导致涂布厚度波动。

基材张力控制：张力过大或波动，导致基材轻微变形或抖动，影响涂布稳定性。

4. 干燥过程影响

干燥速率过快：表面溶剂急速挥发，形成“结皮”，内部溶剂汽化冲破表层形成气泡针孔。

干燥温度曲线不合理：温度梯度设置不当，导致表层和内层溶剂挥发不同步。

烘箱内气流不稳：风速、风温不均，导致局部干燥异常。

5. 环境因素

洁净度：涂布机所在环境洁净度等级不够，空气中颗粒物落在湿涂层上。

温湿度：环境湿度过高可能影响浆料性质（如NMP吸水），温度波动影响浆料粘度和干燥。

改善措施

解决针孔问题需要从材料、工艺、设备、环境进行系统性的排查和优化。

1. 浆料控制与准备

高效脱泡：浆料完成搅拌后，必须经过真空脱泡处理，并确保脱泡工艺（时间、真空度）有效。

严格过滤：在浆料输送至涂布机前，使用合适目数（如100-200目）的过滤器进行在线过滤，拦截团聚物和杂质。

优化浆料配方与分散工艺：①确保粘结剂充分溶解，导电剂均匀分散；②调整浆料粘度、固含量至适合涂布的稳定范围；③使用合适的分散剂改善浆料稳定性。

浆料管理：控制浆料储存时间和条件，使用循环系统防止沉降，管路设计避免死区。

2. 基材管理与预处理

来料检验：对每卷基材进行表面缺陷和清洁度检查。

在线清洁：在涂布前增加等离子清洗、毛刷或真空除尘装置，提高基材表面能和清洁度。

3. 涂布设备与工艺优化

设备维护与点检：①每日/每周清洁模头：使用专用工具和溶剂彻底清洁模头唇口及内部；②定期检查并校准模头间隙和平行度；③检查并清洁背辊、涂布辊，确保无损伤、无污垢。

工艺参数精细调校：①优化涂布速度、间隙、压力等参数，确保浆料稳定、均匀地转移至基材；②稳定供料系统压力，可采用伺服泵减少脉冲；③优化基材放卷、收卷张力，保持运行平稳。

干燥工艺优化：①采用“低温-中温-高温”的分段式干燥策略，避免表面快速结皮；②调整各段烘箱的风速、风温及排风量，确保溶剂平缓、均匀地挥发；③对于NMP（负极）体系，尤其要控制好“挥发-凝结-再挥发”的平衡。

4. 环境与质量管理

提升环境洁净度：将涂布区域维持在必要的洁净室等级（如ISO 8级或更高）。

控制温湿度：保持车间恒温恒湿，特别是控制湿度以防NMP吸水。

建立快速响应机制：①在线涂布检测系统（如CCD视觉检测）实时监测针孔等缺陷；②一旦发现针孔，立即按浆料、基材、设备、工艺的顺序进行系统性排查；③定期进行涂布重量、厚度、面密度的一致性监测和分析。

总结

锂电涂布针孔缺陷是一个多因素耦合的结果。改善的核心思路是“预防为主，过程控制”：

保证物料洁净与稳定（浆料无泡无杂，基材洁净）。

确保设备状态最佳（模头、辊筒完好，参数稳定）。

优化工艺窗口（涂布参数、干燥曲线匹配浆料特性）。

控制生产环境（洁净、恒温恒湿）。