導讀：漿料塗覆是繼製備漿料完成後的下一道工序，此工序主要目的是將穩定性好、粘度好、流動性好的漿料均勻地塗覆在正負極集流體上。極片塗布對鋰電池電池的容量、一致性、安全性等的具有重要的意義。據不完全統計：因極片塗布工藝引起的電池失效佔全部原因引起的鋰電池失效的比例超過10%，也是材料匠群裡的熱門話題之一。因此總結了一下塗布工藝，講述不對的地方，請大牛多多指教。
鍍膜工藝對鋰電池效能的影響
極片塗覆一般是指將攪拌均勻的漿液均勻地塗覆在集電器上，並將漿液中的有機溶劑乾燥的過程。塗層效果對電池容量、內阻、迴圈壽命和安全性有重要影響，保證極片塗層均勻。鍍膜方法和控制引數的選擇對鋰離子電池的效能有重要影響，主要表現在：
1）塗布乾燥溫度控制：塗布時乾燥溫度過低，極片不能完全乾燥。如果過高，可能是因為極片內部的有機溶劑蒸發太快，極片表面塗層出現開裂脫落；
2）塗層面密度：塗層面密度太小，電池容量可能達到 小於標稱容量，塗層面密度太大，容易造成成分浪費。嚴重時，如果正極容量過大，鋰析出形成的鋰枝晶會刺破電池隔膜，造成短路，造成安全隱患；
3）塗層尺寸：塗層尺寸過小或過大，電池內部的正極可能沒有完全被負極覆蓋。在充電過程中，鋰離子從正極插入並移動到未被負極完全覆蓋的電解液中。無法有效利用正極的實際容量。嚴重時，電池內部會形成鋰枝晶，容易刺破隔膜，造成電池內部斷路；
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4）塗層厚度：布的厚度太薄或太厚都會影響後續的極片滾壓工藝，不能保證電池極片的效能一致性。
此外，極片塗層對電池的安全性具有重要意義。鍍膜前做好5S工作，確保鍍膜過程中沒有顆粒、碎屑、灰塵等混入極片。如果混入異物，會造成電池內部短路，嚴重時可能導致電池著火爆炸。
塗裝裝置及塗裝工藝選擇
廣義的塗布工藝包括：放卷→拼接→牽引→張力控制→塗布→乾燥→糾偏→張力控制→糾偏→收卷等工序。包衣過程複雜，影響包衣效果的因素很多，如：包衣裝置的製造精度、裝置執行的平穩性、包衣過程中的動態張力控制、乾燥過程中的風量工藝，而溫度控制曲線會影響鍍膜的效果，因此選擇合適的鍍膜工藝極為重要。
一般選擇塗布方法需要考慮以下幾個方面，包括：塗布層數、溼塗厚度、塗布液的流變效能、以及所需的塗布精度， 塗布支撐物或基材、塗布速度等。
除上述因素外，還必須結合極片塗層的具體條件和特點。鋰離子電池極片塗層的特點是：①雙面單層塗層； ②漿料溼塗層較厚（100～300μm）； ③漿體為非牛頓高粘度流體； ④極片鍍膜精度要求高，類似薄膜鍍膜精度； ⑤塗層支撐體為厚度10-20μm的鋁箔和銅箔； ⑥與薄膜包衣速度相比，極片包衣速度不高。綜合以上因素，一般實驗室裝置多采用刮刀式，消費類鋰離子電池多采用輥塗轉移式，動力電池多采用狹縫擠壓方式。
圖 1 塗布機裝置主要部件
刮刀塗布：工作原理如圖1所示，箔基材透過塗布輥與漿料槽直接接觸，多餘的漿料塗布在箔基材上，當基材透過塗布輥與塗布輥之間時刮刀，刮刀與基材之間的間隙決定了塗層的厚度，同時多餘的漿料被刮掉並回流，從而在基材表面形成一層均勻的塗層。刮板的型別主要是逗號刮板。逗號刮刀是塗布頭中的關鍵部件之一。一般在圓輥表面沿母線形成逗號狀刀片。這種刮刀具有高強度和硬度，易於控制塗布量和塗布精度，適用於高固含量和高粘度的漿料。
圖 2 逗號刮刀塗布機
輥塗轉移式：塗布輥旋轉帶動漿料，透過逗號刮刀間隙調節漿料轉移量，透過背輥和塗布輥的旋轉將漿料轉移到基材上，過程如圖在圖2中，輥塗轉移塗層由兩個基本過程組成：（1）塗布輥的旋轉帶動漿料透過計量輥間隙，形成一定厚度的漿料層； （2）一定厚度的漿料層透過塗布輥和相反方向。背輥旋轉以將漿料轉移到箔上以形成塗層。
圖3 輥塗刮刀轉移塗布工藝示意圖
狹縫擠出塗布：作為一種精密的溼式塗布技術，如圖3所示，其工作原理是塗布液在一定壓力的流速下，沿塗布模的縫隙被擠壓噴出並轉移到基材。與其他塗布方式相比，具有塗布速度快、精度高、溼厚均勻等優點；塗裝系統密閉，可防止塗裝過程中汙染物進入，漿料利用率高，可保持漿料效能穩定，可同時多層施工。並能適應不同的漿料粘度和固含量範圍，與轉移塗布工藝相比具有更強的適應性反應靈敏。
圖4 槽式擠出塗布機
鍍層缺陷及影響因素
在鍍膜過程中，需要對鍍膜工藝進行研究，以減少鍍膜缺陷，提高鍍膜質量和成品率，降低成本。重要內容。塗裝過程中經常出現的問題是頭厚尾薄、兩面厚邊、點狀黑點、表面粗糙、箔外露等缺陷。頭尾粗細可透過塗布閥或間歇閥的啟閉時間進行調節。厚邊問題可在漿料特性、塗層間隙調整、漿料流量等方面得到改善，表面粗糙度和條紋可透過箔片穩定、降低速度、調整風刀角度等改進。
基材-漿料
漿料的基本物理效能與塗層的關係：在實際工藝中，漿料的粘度對塗層效果有一定的影響。電極材料、漿料配比、粘合劑型別的選擇不同時間製備的漿料粘度也不同。當漿料粘度過高時，塗層往往無法連續穩定進行，也影響塗層效果。塗布液的均勻性、穩定性、邊緣和表面效果受塗布液流變效能的影響，直接決定塗層的質量。可以採用理論分析、塗層實驗技術、流體動力學有限元技術等研究方法對塗層視窗進行研究。鍍膜視窗是能進行穩定鍍膜並獲得均勻鍍膜的工藝操作範圍。
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最新總結：漿料的粒徑和流變特性對極片效能的影響
基材-銅箔和鋁箔
表面張力：銅箔和鋁箔的表面張力必須高於塗布液的表面張力，否則溶液難以在基材上均勻鋪展，導致塗布質量不佳。需要遵循的一個原則是：被塗溶液的表面張力應比基材的表面張力低5達因/釐米。當然，這只是一個粗略的想法。溶液和基材的表面張力可以透過調整配方或基材的表面處理來調節。兩者的表面張力測量也應作為質量控制測試專案。
厚度均勻：在類似刮刀塗層的工藝中，基材橫幅表面的厚度不均勻，會導致塗層厚度不均勻。因為在塗布過程中，塗層厚度是由刮刀與基材之間的間隙控制的。如果在基材的橫向上有基材厚度相對較低的地方，則更多的溶液會透過該地方，塗層厚度會更厚，反之亦然。如果從測厚儀看到以下基材的厚度波動，則最終塗層為膜厚波動也會表現出同樣的偏差。此外，橫向厚度偏差也會導致繞線缺陷。因此，為了避免這種缺陷，原材料的厚度控制非常重要。
靜電：在塗裝線上、在放卷、透過滾筒時，基材表面會產生大量靜電。產生的靜電很容易吸附輥上的空氣和灰塵層，從而造成塗層缺陷。在放電過程中，靜電還會造成塗層表面出現靜電外觀缺陷，更嚴重的，甚至會引起火災。如果冬天溼度低，塗裝線上的靜電問題會更加嚴重。減少此類缺陷最有效的方法是保持環境溼度儘可能高，塗裝線接地，並安裝一些抗靜電裝置。
清潔度：基板表面的雜質會造成一些物理缺陷，如凹凸、汙漬等，因此在基板的生產過程中需要更好地控制原材料的清潔度。線上薄膜清潔輥是一種更有效的去除基材雜質的方法。雖然不能將膜上的雜質全部去除，但可以有效提高原料質量，減少損失。
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PPT|銅鋁箔檢測方法
鋰電池極片缺陷圖
【1】鋰離子電池負極塗層氣泡缺陷
左圖為帶氣泡的負極，右圖為掃描電鏡放大200倍。在混合、輸送和塗布過程中，粉塵或長絮狀物等異物混入塗布液中或落在溼塗層表面，使塗層表面張力受外力影響而產生分子間力發生變化後，漿液略有轉移，乾燥後形成圓形痕跡，中間變細。
【2】針孔
一是氣泡產生（攪拌過程、輸送過程、塗層過程）；氣泡引起的針孔缺陷比較容易理解，溼膜中的氣泡是從內部層遷移到薄膜表面並在薄膜表面破裂形成針孔缺陷的。氣泡主要來自混合、塗液輸送和塗裝過程。塗層流動性差，流平性差，塗層釋放氣泡。
【3】劃痕：
可能原因：異物或大顆粒卡在狹窄的間隙或塗布間隙中，基材質量不好，導致異物堵塞塗布輥和背輥之間的塗布間隙，造成模唇損壞。
【4】厚邊：
厚度 產生稜邊的原因是漿料表面張力的驅動，使漿料在沒有塗層的情況下遷移到極片邊緣，乾燥後形成厚邊。
【5】負極表面的聚集體粒子
配方：球形石墨+SUPER C65+CMC+蒸餾水
兩種不同混合過程的極片宏觀形貌：光滑表面（左）和表面有大量小顆粒（右）
配方：球形石墨+SUPER C65+CMC/SBR+蒸餾水
極片表面小顆粒的放大形態（a和b）：導電劑團塊，未完全分散
表面光滑的極片放大形態：充足的導電劑分散均勻
【6】聚合物表面骨料顆粒
配方：NCA+乙炔黑+PVDF+NMP
攪拌過程中，環境溼度過高，導致漿料呈膠狀，導電劑不完全 分散性好，攪拌後極片表面有大量顆粒滾動。
【7】水系統極片裂紋
分子式：NMC532/炭黑/粘合劑= 90/5/5 wt%，水/異丙醇（IPA）溶劑
極片表面裂紋的光學照片，塗層布密度為 （a） 15 mg/cm2，（b） 17。5 mg/cm2，（c） 20 mg/cm2 和 （d） 25 mg/cm2。厚極片更容易出現裂紋。
［8］ 極片表面收縮
配方：片狀石墨+SP+CMC/SBR+蒸餾水
箔片表面存在汙染物顆粒，顆粒表面的溼膜具有低表面張力區。液膜以輻射的方式遷移到顆粒的外圍，形成收縮點缺陷。
【9】極片表面劃傷
公式：NMC532+SP+PVdF+NMP
狹縫擠壓塗層，葉片邊緣的大顆粒導致極片表面劃傷
【10】塗層垂直線
公式：NCA+SP+PVdF+NMP
轉移塗布後期，漿料吸水粘度增大，塗層接近塗布視窗上限，漿料流平性差，形成垂直路。
［11］ 極片未完全乾燥區域的軋製裂紋
配方：鱗片石墨+SP+CMC/SBR+蒸餾水
塗覆時，極片中間區域未完全乾燥，在軋製過程中被塗覆層遷移，形成條狀裂紋。
【12】極片輥壓邊皺褶
塗層形成厚邊現象，滾壓式，塗層邊緣產生皺紋
【13】負極分切塗層與箔分離
\ n配方：天然石墨+乙炔黑+CMC/SBR+蒸餾水，活性物質比例96%，
極片當圓盤被切開時，塗層與箔分離。
【14】極片分切毛刺
正極片盤分切過程中，由於張力控制不穩定，二次切割形成箔毛刺
【15】極片分切波浪邊
切割負極片圓盤時，由於刀具重疊和壓力不當，形成波浪形邊緣和切口，塗層脫落
【16】其他常見的塗層缺陷包括：空氣滲透、橫波、垂直流、溪流、膨脹、水等。
缺陷可能出現在任何加工環節：塗裝準備基材的準備、基材操作塗裝區、乾燥區、切割、分切、滾壓工序等。解決缺陷的一般邏輯方法是什麼？
1、從中試到生產的過程中，要最佳化產品配方、包衣和乾燥工藝，尋找更好或更寬的工藝視窗。
2。透過一些質量控制方法，統計工具（SPC）來控制產品的質量。透過線上監測控制穩定的塗層厚度，或透過視覺外觀檢測系統（Visual System）檢查塗層表面是否有缺陷。
3、當產品出現缺陷時，及時調整工藝，避免重複缺陷。
塗層均勻度
所謂塗層均勻性是指塗層厚度或塗膠量分佈在塗層區域的均勻性。塗層厚度或膠量的一致性越好，塗層均勻性越好，反之亦然。塗層均勻性沒有統一的測量指標。可以用塗層厚度或某一區域內各點的塗膠量相對於平均塗裝厚度或該區域塗膠量的偏差或偏差百分比來衡量，也可以用它來衡量是透過最大與最小塗層厚度的差值或某一區域的塗膠量來衡量的。塗層的厚度通常以微米表示。
塗層的均勻性用於評價一個區域的整體塗層狀況。但在實際生產中，我們通常更關注基板在水平和垂直方向上的均勻性。所謂橫向均勻度就是塗層寬度方向（或機器橫向）的均勻度。所謂縱向均勻性就是塗層長度方向（或基材行進方向）的均勻性。水平和垂直塗膠誤差的大小、影響因素和控制方法有很大不同。一般來說，基材（或膠水）的寬度越大，橫向均勻性越難控制。根據塗裝線多年的實踐經驗，當基材寬度在800mm以下時，橫向均勻性通常容易保證；當基材寬度在1300-1800mm之間時，橫向均勻度往往可以控制的很好，但難度大，需要專業水平；當基板寬度超過2000mm時，橫向均勻度的控制非常困難，只有少數廠家能處理好。當生產批次（即包衣長度）增加時，縱向均勻性可能會成為比橫向均勻性更大的困難或挑戰。