涂布A&B面错位的形成原因与影响
锂电池涂布过程中经常会出现很多的异常。如极片开裂,条纹,针孔、气泡、错位等。其中A&B面错位是比较容易忽略的,而错位的管控也是十分需要的。
先来了解下什么叫A&B面错位:
A&B面就是指的箔材涂覆的正面与反面。“错位”从字面来理解,就是偏差,没有对齐。
A&B面错位包括正负极活性物质涂布偏差,边缘对齐偏差,厚度不均。其最主要的体现就是正极或负极涂布时正反面长度或宽度方向出现了涂覆区域不一致的情况。当然,涂覆区出现偏差也会影响极耳留白的尺寸差异。
一.以下几点会导致涂布过程中出现A&B面错位:
1.设备原因:
①设备精度不够:背辊与涂布辊的水平度、同轴度或安装精度不足,导致涂层横向或纵向偏移。
②涂布头定位误差:涂布模头或刮刀的横向/纵向定位机构(如编码器、光栅尺)精度不足,或传感器信号漂移,直接影响双面对齐精度。
③张力控制异常:基材在传输过程中局部张力过大或过小,导致箔材拉伸变形或褶皱,AB面涂层无法对齐。也就是放卷收卷张力不均。
2.箔材因素:
①箔材延展性不均:箔材自有的延展性不均匀,会导致涂布间隙无法控制,加大了错位的风险。
②箔材表面处理不足:箔材表面存在氧化物,影响浆料与箔材之间的黏合力,间接影响涂布位置的准确与稳定性。
3.浆料因素:
①浆料黏度过高:浆料流平性差,不适合涂布,导致堆积形成错位;
②张力差异大:AB两面浆料的表面张力差异大,导致涂层边缘收缩率不一致,引起错位。
4.工艺参数设置异常:
①涂布速度差异:AB面涂布速度差异大,正反两面浆料流平速率不一致,导致厚度有所偏差甚至错位。
②干燥条件不相同:AB面涂布过烘箱的温度不一致,导致基材收缩轻微变化,引起错位。
二.错位对电池的影响:
1.电化学性能:
①一定程度容量降低:如正极涂布出现错位,正极提供了电池的容量,若正极一侧出现错位,即少涂情况,会直接导致电池容量降低。
②一定程度DCR增大产热增加:正负极错位导致有一面的活性物质的量较少,当电流通过时,少的区域过流密度会增加,加大极化,增加产热。
③一定程度缩减循环寿命:和第二点类似,电池过流异常,加大DCR,引起一定程度上循环衰减。
2.安全性能:
①锂枝晶与短路:正负极边缘错位,可能会导致锂枝晶的生长,引起电池短路,引发安全问题。
②应力不足,极片断裂:若AB面边缘未对齐,尤其是卷绕时极片边缘形成“台阶状”结构,在层间接触面产生剪切应力,导致涂层或基材开裂。
3.电芯一致性:
①尺寸和结构的一致性:叠片工艺中,若出现错位,可能会导致尺寸出现偏差。
②内阻一致性:涂布错位一定程度上影响内阻偏差,因此在出货配组时,可能因此优率降低。
综上:对电芯的涂布错位精确管控,可以使电池容量,内阻一致性,安全性能得到一定程度的保障。
