探讨HAWKER锂电池行业双面涂布技术

摘要：本文阐述了锂电池双面涂布技术具备一些优良特性，针对不同种类的双面涂布机，对其结构方面的特性展开了比较剖析，就双面涂布技术往后的发展情形给出了展望。

关键词：锂电池；双面涂布；涂布机

引言

在锂离子电池涂布生产这个过程当中，通常用的是单、双面分开去涂布的那种方式，也就是说呢，一开始得先开展单面涂布，之后再进行单面烘干，接下来又要实施双面涂布，最后还要进行双面烘干才可以完成整个全部过程。像这样的生产流程它是属于直线排列形态的，这种情况下所需要用到的设备、厂房以及人力方面的成本呢，都是比较大的。针对去解决上面所说的这些问题，这边开展了对应研究从而开发出了具备双面同时涂布功能的锂电池涂布机这么一种设备。而双面涂布机所采用的是单、双面同时进行涂布的方式，通过这种方式能够提高设备和空间那些利用的比率，还能够提升涂布的质量水准层次，并且能够降低生产所需要的成本投入，它的此项研究对于锂电池技术的进一步发展而言是有着非常重要的推动作用意义的。

1双面涂布机特点

双面涂布机相较于单面涂布机，具有这样一些优势：它能够同时进行单面和双面的涂布操作，其设备利用率以及生产效率是比较高的，而且设备投入成本低；它能使涂布机数量减少，对应的设备占用面积也会减小，进而厂房投入成本低；设备数量减少还会致使操作人员数量降低，人力成本也就随之降低；它的烘箱采用悬浮式烘箱，避免了单面涂布机在反面涂布时，正面涂层受到背辊挤压而造成涂层磨损的问题，从而提高了涂布质量；它还能使得能耗降低。

虽然如此，双面涂布之时会有一些技术方面的难点存在。在双面涂布进入烘箱以前，两面涂层居然都还没有烘干，在这个时候，极片的平整度以及张力的均匀程度是比较难以进行控制的，而这直接就决定了极片正反面重量的一致与否以及表面质量的好坏情况，这可是需要重点予以关注的技术要点；烘箱的结构采取的是全悬浮式烘箱，只有这样才能确保涂层的完好无损，因为没有过辊的支撑托举，所以基材在烘箱当中位置的精度是不容易把控的，对于机头结构、烘箱风嘴结构还有热风速度以及流向等方面的要求十分严苛 。

2双面涂布机分类

双面涂布机的设计，依据其烘箱结构的差异，分为两种类型，分别是双层烘箱式，以及单层烘箱式 。

2.1双层式烘箱

带有上下两层烘干通道的双层烘箱式双面涂布机被设置，相较于那种单双面分开进行涂布的传统方式而言呢，这种涂布机在平面这一方面能够节省空间，然而在高度方向上却要求空间变为原来的两倍。与此同时，因为烘箱数量保持不变，所以对于空间这一块、能耗，以及还有涂布质量的改善程度是有限的。

2.2单层式烘箱

单层烘箱式双面涂布机，其在烘箱同一侧设置有两个涂布模头，一个用于正面的涂布工作，另一个用于反面的涂布工作，相较于传统涂布机，这种涂布方式仅需额外增加一套涂布装置就行，以此能够在空间方面有所降低，在设备数量方面也有所降低，于人力成本方面同样有所降低，在能耗方面还是有所降低。并且，进行一次烘箱，正面涂层经过了烘箱一次，反面涂层也经过了烘箱一次，如此便可以消除二次烘烤针对正面涂层质量所产生的影响。

3双层烘箱式双面涂布机结构特点

黄志刚等人开展了一种双面涂布机的研发工作，该双面涂布机涵盖放卷机，有第一面涂布头、第二面涂布头，具备第一面烘干箱、第二面烘干箱，设有摆角纠偏装置、过辊装置、工作站台、浮动张力装置、放带机构以及炉口过辊组件，其中，第一面烘干箱跟第二面烘干箱呈现出相互平行的状态，第二面烘干箱处于上层位置，第一面烘干箱处于下层位置。第一面涂布头机构处在第一面烘干箱的入口之处，第二面涂布头机构处在第二面烘干箱的出口之处。

由钟智帆负责研发的一种涂布机结构，其中包含涂布装置，该装置由正向和反向涂布头共同构成，同时还有开卷机、收卷机以及加热烘干装置（图1）。加热装置呈现双独立运转姿态的烘箱，按上下相叠放置，并在之间以两烘箱上下排列关系设有提供支撑以及间隔功能的平台，开卷扬机、收缆机以及涂布装置分别被安置于上下烘箱的末端，依靠此种布局使得设备占地空间得以缩小，生产效率得以提升,。与此同时，上方的烘箱与下方的烘箱能够彼此间起到保温作用，上方的烘箱能够减少下方烘箱那向上散发的温度损耗情况，下方的烘箱能够减少上方烘箱那向下散发的温度损耗情形，进而使得加热功率得以降低，让能耗得以减小。

钟学安等人把上下两层烘干箱予以合并，于同一个烘干箱内部设置上下两层通道，烘干箱设有上下两层热风喷口 ，下层热风喷口进口处安装第一面涂布装置 ，上层热风喷口出口处安装第二面涂布装置 ，工作时 ，基材经过第一面涂布装置后进入下层热风通道烘干 ，之后经过第二面涂布装置再进入上层热风通道 ，最终达成双面涂布 。虽说此项技术已从双层烘箱变更为单层烘箱，可是它的单双面烘干通道是独立分开的，相较于双层烘箱而言，能节省一定的高度，然而从本质方面讲，它依旧能够被看作是双层烘箱。总括来讲，双层烘箱式双面涂布机没办法很好地处理传统涂布方式引发的不良影响，它主要是当作双面涂布技术研发的跳板，用来提供解决思路以及方向。

4单层烘箱式双面涂布机结构特点

4.1两个涂布头均位于机头

一种由植松育生等发明的双面涂布设计，两个涂布头都安装在了机头的位置，极片在第一面与第二面都涂覆涂层之后才进入烘箱，达成了真正具有实质性意义的双面涂布，它的尺寸分成三种类型 。

先在第一面进行涂布操作，接着在第二面开展涂布工作，从放卷机构一直延伸到烘箱的这个阶段，极片的张力是一样(见图示2)。第一涂布头以及第二涂布头，分别是在相对应的涂覆辊所产生的作用之下，来展开涂布动作的。紧接着，两面都已然完成涂覆之后的极片，进入烘箱实施干燥流程。其中，第二涂覆辊42它是有小径部42a与大径部42b共同构成的，以确保小径部能够对应涂覆区域，大径部能够对应留白区域，这样一来就能够确保第一面的涂布质量。与此同时，涂覆辊上面开设有空气送出口43，这个空气送出口可是能够对基材喷出空气来的，其目的在于防止第一面涂层跟涂覆辊相接触。

第一面与第二面同步进行涂布,来自放卷机构起直至烘箱阶段中的张力被划分成两个部分(参照图 3)。机头结构按顺序具体为夹人辊 21、张力传感器 22、两面涂布头 70、夹入机组 80、干燥装置。这样子的设计方式能够将夹人辊 21 跟夹入机构 80 这两者之间区域 Ql 的张力调整为适宜涂布所用的张力,然而夹入机构 80 跟干燥装置 50 之间的区域 Q2 也能够单独调整为适合干燥用途的张力,整个过程张力处于可控状态,从而更出色地确保了涂布的质量。

4.2确保基材位置固定

对涂布辊予以优化，于基材宽度方向向两侧施加自中间而来的张力，以此确保基材处于平整状态。中烟政臣等人针对涂布辊开展优化工作，致使基材于宽度方向承受一定程度的拉伸力，进而保证了涂布过程里基材表面的平整以及位置的固定。针对辊子结构，提出了四种优化方式，以及四种可行的涂布方式（图4），涂布辊轴体呈圆柱形，其轴向两侧的辊径比中间的辊径要大；涂布辊由四个圆柱形柱体构成，两侧辊径大于中间辊径，柱体之间借助等速万向节相连；涂布辊是齿轮结构，两侧的辊径大于中间的辊径；涂布辊是旋转结构，由四个圆锥台状辊子组成，两侧直径大于中间直径，两侧辊子经由轴体连接，中间辊子通过等速万向节连接。这四种结构，在涂布过程里，两侧辊子的圆周速度均是大于中间辊子的圆周速度的，于基材宽度方向会产生朝着两侧拉伸的作用力，以此保证基材位置的准确性以及表面的平整度。

渡边敦也设计了一种涂布装置，它能防止基材颤动，（2）在两侧留白区增加特殊装置，此装置在基材两侧留白区安装了一对旋转体，该旋转体能够在基材水平及垂直方向上进行距离的调整，进而较好地控制基材的张力，防止了运行过程中基材的抖动及涂层厚度不均的问题，该特殊装置保证基材平稳，该旋转体可放置在涂布头前，该旋转体可放置在涂布头后，该旋转体前后均设置。

在确保涂层厚度均匀性得以保证的状况下，对挤压模头结构予以优化，通过该优化由模头控制基材张力。黄春章提出了一种含有特殊结构的正反面涂布模头，此模头能够在不存在支撑辊的条件下确保涂层厚度以及基材张力。沿着基材前进的方向，于正、反面涂布模头上分别设置上唇以及下唇，上唇的外端呈现为直角形状，且上唇的高度比下唇低0.5至2mm。在进行涂布之时，基材与上唇相接触，而不与下唇相接触，在这个时候，上、下唇与基材之间形成了一定的空间，这个空间就是有效涂布空间，它直接对涂层的厚度起到决定性作用。有成效的涂布所占空间的尺寸大小 可借助改变正面以及反面的涂布模头 与处于的基材二者相互间的角度 进而达到调整的目的(图5) 。

5结束语

有一种较为成熟的双面涂布方式，是将正、反面涂布模头都安装在机头，它们分别处于基材的上下两侧，烘箱采用单层烘箱式。先是进行正面涂布，正面涂层经过过辊以及张力辊后，再开展反面涂布，正面和反面涂布相差大概1m。双面涂布技术当前对于提升产品质量、产能以及降低成本具备很大的优势。