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涂布關(guān)鍵技術(shù)-水系負(fù)極縮孔

鉅大鋰電  |  點(diǎn)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(jīng)解決過棘手的團(tuán)聚和莫名其妙的面密度一致性不良,自認(rèn)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(shí),沖動(dòng)著跑了出來,才發(fā)現(xiàn)一切都是幻想。


出來了才發(fā)現(xiàn),原來的同事說的是那么正確,論技術(shù)、研發(fā)配置,比PBI好的也就是那幾個(gè)大廠了吧。一陳不變的工藝,一目了然的異常原因,總是被設(shè)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(jǐn)以此篇,來闡述鋰電行業(yè)大家最少接觸、最摸不著頭腦的涂布弊病——“白點(diǎn)”,輥壓后就是黑點(diǎn),這也是我兩年多工作中接受的挑戰(zhàn)性最高的一項(xiàng)。


現(xiàn)象:在電池涂布中,常呈現(xiàn)為似氣泡狀白色點(diǎn)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(zhuǎn)移涂布)搞得無所適從也真是本事了。


常規(guī)思路著手:第一眼看到濕料上的凹坑的時(shí)候,我就認(rèn)定了,這就是縮孔,雖然實(shí)踐中沒遇到過,但是理論有積累;那么結(jié)合工藝配方,以及過去解決團(tuán)聚的經(jīng)驗(yàn),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(shí)讓人納悶。


實(shí)驗(yàn)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(diǎn)有機(jī)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(jié)果也驗(yàn)證了其工藝的可行性;但是,領(lǐng)導(dǎo)不認(rèn)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(qiáng)項(xiàng),so,很快就有了讓人興奮的線索。


鋰電行業(yè)早年流傳的關(guān)于縮孔的就兩份,一份據(jù)傳是ATL的,題目為《關(guān)于極片涂布時(shí)的“氣泡”現(xiàn)象》不知真假,就是那篇用顯微鏡判斷了縮孔是一個(gè)坑的。。。強(qiáng)悍吧?應(yīng)該是ATL的吧


另一篇《鋰離子電池負(fù)極極板花斑的刨析》,花斑是涂料中術(shù)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(tuán)聚體作為低表面張力點(diǎn),導(dǎo)致了縮孔的產(chǎn)生,但是實(shí)驗(yàn)六,50%固含量2500mpa`s粘度,讓我無力:難道真是設(shè)備能力所限(線速度也就15m/min的樣子)?



VGCF+水+PVP+CMC,這幾樣刮細(xì)度便看到了縮孔,那么問題就明了了。


絕對就是VGCf的團(tuán)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(gè)習(xí)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(dǎo)出,在一定條件下,縮孔由下式?jīng)Q定:


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


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