锂电池生产工序过程-搅拌/涂布

锂电池的生产流程在不同的电池制作厂家都会有所不同，大体上来讲， 一般分为前，中，后三段工序。

1.前段：极片制作

（搅拌、涂布、压片、烘烤、分条、制片、 极耳成型）

（核心环节：涂布）

2.中段：电芯组装

（卷绕或叠片、电芯预封装(入壳)、注电解 液、封口）

（核心环节：卷绕）

3.后段：后处理 (激活电芯)

（电芯化成、分容、静置、检测、分选）

（核心环节：化成、分容、检测）

前段极片制作的过程：

一、搅拌

利用正极（负极）活性物质、导接剂制备正极（负极）浆料，也就是搅拌。

（一）搅拌的原理

通过搅拌叶和公转框相互转动，在机械搅拌的情况下，产生与维持悬浮液，以及增强液固相间的质量传递。

（二）搅拌的作用

配料过程实际上就是把浆料中的各种组成按标准比例混合在一起，调制成浆料，有利于均匀涂布，保证极片的一致性。

配料大致包括五个过程，即：原料的预处理、掺和、浸湿、分散和絮凝。

（三）浆料参数

粘度

‌粘度‌是浆料的一个重要参数，它反映了浆料中摩擦或黏度的特性，是鉴定浆料是否适合涂布的关键参数之一。浆料的粘度太高会导致流动性差，不利于涂布工序的进行，容易出现极片外观异常；而粘度过低则会导致储存性能差，容易沉降，涂布烘干困难，涂层龟裂等问题‌1。一般浆料的粘度控制在4000～8000mPa·s之间，未来随着加工工艺的提升，粘度可能会更高‌。

温度

‌温度‌对浆料的性能有显著影响。在浆料的制备过程中，混合、捏合和高速分散等工序会产生大量热量，导致浆料内部温度分布不均匀，这会影响浆料的流动性、粘度和涂布效果。温度的变化会引起粘度的变化，从而导致涂布厚度不均匀。因此，需要对浆料的温度进行测试和控制，确保温度的稳定性‌。

固含量

‌固含量‌是指浆料中固体成分的含量。固含量对电池的性能有重要影响，例如三元材料锂浆料的固含量标记为622-x，表示不同配比的电极浆料及其电池性能‌。

颗粒度

浆料样品的累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径

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（四) 如何判断浆料的混合搅拌效果是否均匀

1.直接测量

1)粘度法

从体系不同位置取样,用粘度计测量浆料的粘度;偏差越小,混合越均匀;

2)颗粒度法

A.从不同位置取样,用颗粒度刮板仪观察浆料的颗粒度;粒度越接近原材料粉末大小,混合越均匀;

B.从不同位置取样,用激光衍射颗粒度测试仪观察浆料的颗粒度;粒度分布越正态,大颗粒越小,混合越均匀;

3)比重法

从体系不同位置取样,测量浆料的密度,偏差越小混合越均匀

2.间接测量

1)固含量法(宏观)

从体系不同位置取样,经过适当的温度和时间的烘烤,测固体份的重量,偏差越小混合越均匀;

2)SEM/EPMA(微观)

从体系不同位置取样,涂布到基材上,烘干,用SEM(电子显微镜) /EPMA(电子探针)观察浆料干燥后膜片内颗粒或元素的分布;(体系固体份通常为导体材料)

（五）搅拌机

搅拌这一工序所需要用到的设备是搅拌机。

国内制作搅拌机的厂商有：大族激光、金银河、北方华创、先导智能

二、涂布

前段极片制作中最为核心的步骤：正极（负极）涂布。

（一）涂布的原理

‌涂布是一种将流体均匀涂覆在基材上的技术，主要用于制造复合材料或赋予基材特定功能。‌涂布的原理涉及将糊状聚合物、熔融态聚合物或聚合物熔液通过涂布设备均匀地涂覆在纸、布、塑料薄膜等基材上，形成一层具有特殊功能的膜层。

（二）涂布的价值量

在前段工艺流程中，浆料搅拌所需要的真空搅拌机20-40万一台，而涂布所需要的涂布机在国内是1200-2500万一台，在国外2500-3000万一台，辊压所需要的辊压机是200-400万一台，分切所需的分切机是50-100万一台，极耳成型所需要的制片模切机则是50-100万一台，由此可见，涂布也是锂电池前段工艺中价值量最高的步骤。

（三）涂布工艺对锂电池性能有什么影响

极片涂布对锂电池电池的容量、一致性、安全性、内阻、循环寿命等的具有重要的意义。涂布方式的选择和控制参数对锂离子电池性能的有重要影响，主要表现在：

1.涂布干燥温度控制

涂布干燥温度控制既不能太高也不能太低，如果涂布时干燥温度太低，就不能保证极片完全干燥，如果温度过高，就可能因为极片内部的有机溶剂蒸发太快，极片表面涂层出现龟裂、脱落等现象。

2.涂布面密度

涂布面密度也需要精确掌控，如果涂布面密度太小，那么电池容量就可能达不到标称容量，如果涂布面密度太大，就容易造成配料浪费，严重时如果出现正极容量过量，锂就会析出，形成锂枝晶刺穿电池隔膜发生短路，引发安全隐患。

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3.涂布尺寸大小

涂布尺寸过小或者过大可能导致电池内部正极不能完全被负极包住，在充电过程中，锂离子从正极嵌出来，移动到没有被负极完全包住的电解液中，正极实际容量不能高效发挥，严重的时候，也会在电池内部会形成锂枝晶，容易刺穿隔膜导致电池内部短路；

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4.涂布厚度

涂布厚度太薄或者太厚会对后续的极片轧制工艺产生影响，不能保证电池极片的性能一致性。

5.浆料粘度

浆料基本物性与涂布之关系:实际工艺过程中，浆料的粘度对涂布效果有一定影响，电极原材料，浆料配比比例，选取粘结剂种类不同时所制备的浆料粘度也不同。浆料粘度太高时，涂布往往无法连续稳定的进行，涂布效果也受到影响涂布液的均匀性、稳定性、边缘和表面效应受到涂布液的流变特性影响，从而直接决定涂层的质量。

6.铜箔和铝箔的表面张力

铜铝箔的表面张力必须高于所涂覆的溶液的表面张力，否则溶液在基材上将很难平整地铺展开而导致比较差的涂布质量。

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7.静电

在涂布线上，涂在放卷及经过辊筒时会在基材表面产生很多的静电。产生的静电有很容易吸附空气及辊筒上的灰层，从而造成涂布缺陷。静电在放电的过程中，同样在涂布表面上会造成静电状的外观缺陷，更严重的甚至会引起火灾。如果在湿度较低的冬天，涂布线上的静电问题会更凸显严重。减少这类缺陷的最有效办法就是尽量保持环境湿度在一个比较高的状态，对涂布线接地，并且装一些抗静电的装置。

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8.清洁度

基材表面上的杂质会导致一些物理性的缺陷，如突点，污质等。所以在基材的生产工艺中需要比较好的控制原材料的清洁度。

‌浆料搅拌对涂布面波动的影响主要体现在浆料的流动性和流变性上‌。浆料的流动性不佳会导致涂布过程中出现搓泥、起皮、刮痕等现象，而流动性过好则会导致流挂、流淌的现象，这些都会影响涂布质量和表面平整度‌。

浆料流动性对涂布面波动的影响机制

‌流动性不佳‌：当浆料的流动性不佳时，涂布过程中容易出现搓泥、起皮、刮痕等现象。这是因为流动性不佳的浆料在涂布后不能充分均匀地分布在基材表面，形成一层流平挂坠不良的涂层，导致表面不平整‌。

‌流动性过好‌：流动性过好的浆料在涂布过程中会出现流挂、流淌的现象，导致涂层过厚、涂布质量不良，反复涂布缺点显现，严重影响产品的质量‌。

浆料流变性对涂布面波动的影响机制

浆料的流变性决定了其粘度和流动性，直接影响涂布过程中的均匀性和稳定性。如果浆料的流变性不佳，可能会导致涂层不均匀或产生气泡等缺陷，从而影响电池的性能和质量‌。此外，浆料内部的颗粒分布与特性也会影响流变性，进而影响涂布工艺的加工性‌。

改善浆料搅拌效果的方法

‌控制稀料和溶剂含量‌：在油墨配方中控制稀料和ISO溶剂的含量，以调整浆料的粘度和流动性‌。

‌研磨适中‌：采用适当的研磨方法和研磨介质，调整颗粒的大小、分布和形状，从而改善浆料的流动性‌。

‌加入流平剂‌：加入流平剂有助于提高浆料的流动性和流平性，增加涂层液体的表面张力，控制涂料在表面的流动，均匀形成一层涂层‌。

来源：锂电派