锂离子动力电池挤压式涂布研究 (1) ——基本介绍篇【转发】

2017-04-20 by:CAE仿真在线来源:互联网

本文主要对锂离子动力电池制造过程的挤压式涂布工序进行简单介绍,后边会结合Abaqus软件对其涂布工艺进行研究。

一、挤压式涂布类型

关于挤压涂布我理解为通过流体通过挤压经过有特殊流道的涂布头涂覆在运动的基材上。整个系统如下图所示(图片来自于Quinones D M, Carvalho M D S. EFFECT OF DIE LIP CONFIGURATION ON THE OPERATING WINDOW OF SLOT COATING PROCESS[J]. Abcm.org.br, 2006.)。

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根据涂布头与基材距离及形成的涂布头与基材之间的流体形态分为狭缝式挤压涂布(Slot Coating)和挤压式涂布(Extrusion Coating),如下图所示。两者的区别主要在于流体有无润湿唇口,前者润湿唇口,后者没有。锂离子动力电池的涂布工艺采用的是狭缝式挤压涂布(Solt Coating)。

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两者的区别主要在于流体有无润湿唇口,前者润湿唇口,后者没有。锂离子动力电池的涂布工艺采用的是狭缝式挤压涂布(Solt Coating),涂布系统

二、狭缝式挤压涂布原理介绍

狭缝式挤压涂布的流动分布二维示意图如下:图片来自于Prof. Marcio 的一篇文章《Fundamentals of Slot Coating Process 》

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决定涂布质量的因素主要包括:涂布头与基带的间隙、流量、基材速度、涂布头结构、流体特性等。

根据平行板间艾库特流(可参阅上海交通大学工程力学教学基地查找流体力学教学资源进行深入了解)与Prof. Marcio 的润滑近似模型,可得厚度 t 公式如下:

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可知涂布厚度与涂布头与基带的间隙、流体粘度、基材速度、涂布头唇口尺寸、流体及外部压力有关。由公式可知,涂布头与基带的间隙为机械配合、流体粘度跟来料浆料有关、基材速度为电机控制、涂布头唇口尺寸由涂布头决定,以上因素比较容易保证一致,影响涂布质量厚度均匀性就突出表现在流体及外部压力,外部压力一般为室内常压,则涂布头唇口内及出口处的压力均匀性就显得异常重要。涂布头唇口内及出口压力分布均匀性与供料系统稳定性和涂布头结构有很大的关系。

二、挤压式涂布头结构介绍

涂布头结构其实比较简单,主要包括上模、下模、垫片三部分。下膜有特殊的型腔(例如梯度式、衣架式、单腔式和双腔式等),上模相对比较简单,垫片位于上下模之间可根据不同的涂布形式进行选择(例如斑马线、全涂等)。下图为三菱的一款涂布头模具。