Vad är val av beläggningsmetoder?

Vad är val av beläggningsmetoder?

Det finns många beläggningsmetoder. Doppbeläggningsmetoder inkluderar doppbeläggning, valsbeläggning, bladbeläggning och tråd-lindad beläggning, etc. Förinställda beläggningsmetoder för kvantitet inkluderar glidbeläggning, slits-formbeläggning, extruderingsbeläggning och gardinbeläggning, etc. Vi har redan diskuterat flera beläggningsmetoder i detalj ovan. Nedan presenterar vi kort de andra beläggningsmetoderna.

Doppbeläggning är en beläggningsmetod där banan kontinuerligt nedsänks i och dras ut ur slamtanken och överskottsslam rinner tillbaka in i tanken, som visas i figur 5-89. Doppbeläggning är vanligtvis dubbel-beläggning, så banans dragriktning är i allmänhet vinkelrät mot vätskeytan för att säkerställa att beläggningens tjocklek på båda sidor av banan är konsekvent. Vanligtvis beror beläggningens tjocklek på viskositet, densitet, linjehastighet och utdragningsvinkel. Slambeläggningens tjocklek på banytan blir tjockare när slurryns viskositet och beläggningshastigheten ökar. Naturligtvis är doppbeläggning också lämplig för intermittent drift av komplexa arbetsstycken, men när lösningsmedlets förångningshastighet är hög kommer det att finnas flöde.

Fig 5-89 Dip Coating Method

Bladbeläggning är en beläggningsmetod som använder ett blad för att reducera slurrybeläggningens tjocklek på beläggningsvalsen eller banan till den specificerade tjockleken, som visas i figur 5-90. Bland dem beror beläggningstjockleken och beläggningsvikten för luft-knivbeläggning på luft-knivens tryck och luftstrålehastigheten, och den är särskilt lämplig för beläggning av låg-viskositet eller medel-låg-viskös vatten-uppslamning. Vid användning av organiskt lösningsmedelsbaserad uppslamning bör man vara försiktig så att det inte bildas explosiva blandningar från stora mängder luft och brandfarlig lösningsmedelsånga.

Fig 5-90 Blade Coating

Gardinbeläggning är en beläggningsmetod där slammet extruderas från en slits och faller direkt på den löpande banan i form av en flytande gardin. Den tillhör den förinställda beläggningsmetoden för kvantitet, som visas i figur 5-91. Eftersom avståndet mellan strängsprutningsmunstyckets läpp och banan är stort och det inte finns någon luftbubbla på gardinen, har den enastående fördelar när det gäller att eliminera defekter såsom strängningar och repor. På grund av den större kinetiska energin hos gardinen hjälper den till att stabilisera menisken, så högre beläggningshastighet kan uppnås. Linjehastigheten kan nå mer än 100 m/min och används i allt högre grad i batteribeläggningslösningar med hög precision.

Figure 5-91 Falling curtain coating; Figure 5-92 Wire rod coating

Tråd-lindad beläggning är en beläggningsmetod som använder en tråd-sårdoseringsstav för att jämnt belägga vätska på en mjuk bana, som visas i figur 5-92. Tråd-lindad stav är gjord genom att tätt linda polerad rostfri ståltråd runt en kärnstång. Tråd-lindad stav kallas också en beläggningsstav eller rakelstav. När lindningstråden är mycket tunn kan beläggningens tjockleksnoggrannhet nå inom några mikrometer. Eftersom vätska med låg-viskositet lätt flyter på den lindade metalltråden är den lämplig för beläggning av lågviskösa vätskor. Med hjälp av speciella beläggningsstavar kan beläggningsviskositeten vara relativt hög och beläggningstjockleken kan nå 225 μm. Stångbeläggningshastigheten är i allmänhet begränsad till 304 m/min.

Valet av beläggningsmetod är ett systematiskt projekt med många faktorer att ta hänsyn till. Följande är de viktigaste faktorerna som bör beaktas när du väljer en beläggningsmetod:

De flesta beläggningsmetoder är lämpliga för beläggning av ett skikt i taget, och ett annat skikt beläggs efter att det föregående skiktet har torkats. Vissa metoder kan belägga flera skikt samtidigt, till exempel glidbeläggning, som kan belägga minst 9 skikt samtidigt i färgfilmbeläggning. Beläggningshuvudet för gardinbeläggning är glidbeläggningshuvudet, och beläggningsskiktet rinner också ner i kanten, så flerskiktsbeläggning kan också utföras. Spår-formbeläggning och extruderingsbeläggning utför vanligtvis enkel-beläggning, men de kan också ha två eller tre extruderingsplatser för flerskiktsbeläggning som i stor utsträckning krävs av litium-jonbatteritillverkare.

Tråd-lindad beläggning är lämplig för tunna-skiktsbeläggning; extruderingsbeläggning, omvänd valsbeläggning och gardinbeläggning är lämpliga för tjock beläggning, som kan nå 400–750 μm. Generellt sett gäller att ju tunnare beläggningen är, desto större är beläggningssvårigheten. Det bör noteras att den tjocklek som nämns här är den våta beläggningens tjocklek, och skillnaden mellan torr beläggning och våt beläggning är mycket stor.

Viskositet och viskoelasticitet är fysikaliska storheter som återspeglar reologiska egenskaper. Varje beläggningsmetod har ett visst intervall av lämplig viskositet och skjuvhastighet. Uppslamningens viskositet väljs bäst enligt viskositeten uppmätt vid beläggningens skjuvhastighet, eftersom viskositeten ändras med skjuvhastigheten. För slamformulering av litiumbatterier från ledande leverantörer av litium-jonbatterimaterial har exakt viskositetskontroll blivit en nyckelfaktor för processstabilitet. Men i den förinställda mängdbeläggningsprocessen är skjuvhastigheten som slurryn vanligtvis utsätts för för hög, så att det är svårt att uppnå en så hög skjuvhastighet med nuvarande instrument, så viskositetsuppskattningen är grov, och slutligen ska de experimentella resultaten råda. Även om viskoelasticitet är mycket viktigt, är det svårt att förutsäga. Viss viskoelasticitet hjälper till att förbättra funktionen hos vissa beläggningar, men hög viskoelasticitet kan orsaka försenade släpfel.

Precisionsbeläggning med spår-, glidbeläggning och gardinbeläggning har högre beläggningsprecision, medan precisionen hos andra beläggningsmetoder beror på vätskeegenskaper, rullgeometri, rotationshastighet och andra faktorer. Varje beläggningsmetod har ett brett beläggningsområde, vilket beror på beläggningsanordningens struktur och funktionssätt. Endast genom en mycket fin optimering av batterielektrodbeläggningsutrustningen kan goda beläggningsresultat erhållas.

Webben kan vara icke-permeabel eller permeabel. För permeabel bana kan porerna tätas före beläggning. Det är också nödvändigt att ta hänsyn till grovheten och ytspänningen på banan. Ytspänningen för slammet måste vara lägre än banans.

Beläggningshastigheten är relaterad till produktionseffektiviteten. När det är möjligt, ju snabbare beläggningshastighet, desto bättre. Alla beläggningsmetoder har beläggningshastighetsgränser, men vissa metoder är bättre vid beläggning med hög-hastighet. Gardinbeläggning kräver en lägsta flödeshastighet för att säkerställa att gardinen inte går sönder, så hög-beläggning kan inte utföras när skiktet är tunt. Vid glidbeläggning, när beläggningsskiktet är mycket tunt, kommer beläggningsskiktet att vara instabilt. Högre hastighet och tjockare beläggningsskikt hjälper till att undvika beläggningsinstabilitet. På samma sätt kan slät och icke-permeabel väv beläggas med högre hastighet. Beläggningshastigheten är också relaterad till längden på torkpartiet. Ju längre torkningssektionen är, desto mer fördelaktigt är det att öka torkhastigheten.

Beläggningsmetoderna och deras tillämpliga intervall visas i Tabell 5-6.

Kategori	Beläggningsmetod	Skjuvhastighet /s⁻¹	Viskositet /Pa·s	Våttjocklek /μm	Beläggningsprecision /%	Maxhastighet /(m/min)	Inverkan av vävens grovhet
Utjämning	Utjämning	0.01-0.10	-	-	-	-	-
	Luftkniv	-	0.005-0.5	2-40	5	500	Hög
	Tråd-lindad beläggning	-	0.02-1	5-50	10	250	Hög
Enkelt lager	Bladbeläggning	1000-10000	0.5-40	1-30	-	1500	Hög
		20-40000
	Omvänd rullbeläggning	100-10000	0.1-50	5-400	5	300	Lätt
		1000-100000
	Slitsbeläggning-	3000-100000	0.005-20	15-250	2	400	Lätt
	Extruderingsbeläggning	-	50-5000	15-750	5	700	-
Flera lager	Glidbeläggning	1000-10000	0.005-0.5	15-250	2	300	Lätt
		3000-12000
	Gardinbeläggning	1000-10000	0.005-0.5	2-500	2	300	Lätt

Beläggningsmetoderna för litium-jonbatterielektrodark är i första hand valsbeläggning och extruderingsbeläggning. Omvänd valsbeläggning kräver en högre skjuvhastighet, är lämplig för slurry med något högre viskositet, ger tjockare beläggningsfilm och god beläggningskvalitet och är för närvarande den mest använda beläggningsmetoden för litium-jonbatterier. Extruderingsbeläggning representerar en relativt avancerad beläggningsteknik inom branschen. Ett visst tryck appliceras på slammet under beläggningen, vilket kan användas för beläggning av slurry med högre viskositet. Det erhållna elektrodskiktet har högre precision och snabb beläggningshastighet. Med den kontinuerliga utvecklingen av litiumbatteriteknik och ökande efterfrågan från litium-jonbatteritillverkare på högre energidensitet och konsistens, kommer extruderingsbeläggning, med stöd av-den-moderna-tekniken för batterielektrodbeläggningsutrustning och hög-precisionslösningar för batteribeläggning, att användas mer i nästa generations produktionslinjer{12}}.