了解电极狭缝涂布工艺

狭缝涂布工艺是锂离子电池制造中的核心环节，其质量直接决定了电池的一致性、容量、安全性和寿命。要实现高精度、高稳定性的涂布，需要对以下几个关键控制要素进行严格把控：浆料特性、设备与模头、工艺参数、环境与操作。

一、 浆料特性-涂布的“原材料”基础

浆料的性质是涂布质量的先决条件，如果浆料不稳定，再好的设备也无法涂出好的极片。

1.流变特性

粘度：必须控制在合适的范围内。粘度过高，浆料流出困难，涂布厚度偏薄，甚至堵模头；粘度过低，会导致浆料在基材上铺展过快，边缘产生“狗耳朵”现象，且涂层抗垂挂性差。粘度与固含量、粘结剂种类和用量、搅拌工艺密切相关。
剪切变稀行为：理想的浆料应具有“剪切变稀”特性。即在静置时(高粘度)防止颗粒沉降，在通过狭缝时受到剪切力作用(低粘度)易于流动。这直接影响涂布的稳定性和均匀性。

2.稳定性与分散性

颗粒沉降：浆料在供料和暂停过程中不能发生明显的沉降，否则会导致涂层成分不均，进而影响电池性能。
团聚物：浆料中不能有大的团聚颗粒（如导电剂团聚），否则极易堵塞模头狭缝，造成划痕或断带。

气泡：浆料中不能含有气泡。气泡进入模头会导致涂布出现周期性、不规则的缺陷（竖条、断点）。因此，浆料输送前必须进行有效的脱泡处理。

3.固含量

固含量的稳定性直接影响涂布面密度的稳定性。固含量的微小波动会被放大为面密度的显著变化。必须确保浆料批次间和批次内的一致性。

二、 设备与模头 – 涂布的“执行机构”精度

设备的机械精度和稳定性是实现均匀涂布的物质基础。

1.涂布模头

狭缝间隙：这是决定湿膜厚度的最直接参数。间隙精度通常要求在±1μm以内。间隙的均匀性直接决定了涂布宽度方向的厚度均匀性（CV值）。
模头唇口平面度与直线度：如果唇口不平或不直，会导致局部间隙不均，产生横向厚度条纹。
模头内部流道设计：优秀的设计（如衣架式模头）能确保浆料在整个唇口宽度上压力一致、流速均匀。
模头清洁与维护：任何微小的干涸浆料或损伤都会破坏流场，造成永久性的涂布缺陷。

2.背辊/涂布辊

径跳与动静平衡：背辊的径向跳动必须极小，否则会在机器方向（MD）产生周期性的厚度波动。
速度和稳定性：背辊的速度稳定性直接关系到涂布量，其与浆料泵送速度的同步性是控制核心。

3.浆料输送系统

精密泵：需要提供持续、稳定、无脉动的浆料流量。齿轮泵和螺杆泵是常见选择。泵的脉动会直接反映为涂层在机器方向的条痕。
压力传感器与反馈控制：实时监测模头内部压力，并通过反馈控制泵速或背压阀，以保持恒定的挤出压力，这对稳定性至关重要。

三、 工艺参数-涂布的“运行”核心

这是日常操作中需要不断优化和监控的变量。

1.涂布速度

速度的稳定性直接影响涂布厚度。速度与流量必须精确匹配。速度也影响浆料在模头唇口的流平性和干燥过程的起始状态。

2.浆料流量与泵速

流量与速度的比值：在预定狭缝间隙下，涂布湿膜厚度主要由 流量 / 涂布速度 决定。这个比值的稳定是面密度稳定的核心。

3.模头与背辊的间隙

这个间隙（也叫垫片间隙）通常设定为湿膜厚度的80%-120%。它影响着浆料在模头前的堆积形态和流场，对边缘效果和涂层表面质量有重要影响。

4.模头与背辊的相对位置

模头角度：模头唇口平面与背辊切线的夹角，通常可以微调，以优化浆料的转移和释放。模头-背辊间距：距离过小可能刮伤基材或模头，过大则会导致浆料悬垂、拉丝，影响边缘清晰度。

5.基材的张力控制

张力需保持恒定且适中。张力过小，基材跑偏、起皱；张力过大，基材被拉伸，在后续工序中回缩，导致涂层龟裂或与集流体剥离。

四、 环境与操作

1. 环境洁净度：环境中尘埃、颗粒物落在未干燥的涂层上，会造成点状缺陷，严重影响电池的自放电和安全性。涂布区域通常要求达到万级甚至更高的洁净度。
2. 温湿度控制：
温度：影响浆料粘度，进而影响涂布流平性。需要保持恒定。
湿度：对于水性浆料尤其关键。湿度过低，浆料在模头唇口易干结，形成堵头；湿度过高，则干燥困难。
3. 操作规程与标准化：
开机/停机程序：规范的启停程序是避免头尾废料和模头堵塞的关键。
清模、换型程序：不同浆料切换时，必须彻底清洁整个浆料路径，防止交叉污染。