锂离子电池极片涂布的方式目前重要有逗号辊挤压涂布

涂敷工艺是基于对流体物理特性的研究，在基材上涂敷一层或多层液体的工艺。涂层经烘干或固化形成具有特殊功能的薄膜。目前，锂离子电池极片涂布最主要的方法是逗号辊转移涂布和狭缝挤压涂布。

一、浆料性能对涂层的影响

1.1、涂层溶液的粘弹性对涂层效果的影响

涂层溶液本身的性质对涂层效果有很大影响。在开始涂层之前，涂层溶液的剪切速率-粘度数据是一个非常重要的考虑因素。当包衣溶液具有很强的粘弹性时，一般来说包衣过程会带来更多的困难。

粘弹性是流体变形后粘度与弹性的反应性能。有些流体在剪切力作用下只发生粘度变化，而更复杂的流体在剪切变形后具有较强的回弹性。如何判断流体的粘弹性能？可以通过剪切力和粘度的曲线来判断，如下图所示。受到剪切力时，粘度有滞后现象，具有粘弹性。

压力释放后，这种流体的变化会极大地影响涂层的效果。

这会产生什么样的影响？

在狭缝式涂布中，如果溶液以较大的剪切力从涂布头唇部挤出，或以较快的速度涂布，由于涂布完成后溶液释放，压力释放。在某些情况下，会出现回缩，最终会导致形成类似的垂直条纹。即使在严重的情况下，溶液的回缩也会导致膜起皱和卷曲。

如何预防这些缺陷？

在狭缝涂布过程中，我们必须非常小心地控制涂布头内部的流体流动，使溶液非常均匀地流出唇部，并将溶液的剪切力控制在最低限度.

一般来说，一般的涂料溶液具有自流平能力，粘弹性体不易流动，所以涂膜的平整度会较低。

当你要包覆粘弹性体时，首先要充分了解分子量较高的聚合物在受力作用下会如何反应，这样才能在包覆过程中更好的通过工艺。控制以抵消由此产生的缺陷。

一般来说，以较低的剪切力涂覆此类流体是降低缺陷概率的方法！

二、镀膜工艺的基本问题

2.1、真空箱在SlotDie镀膜中的重要性

SlotDie涂布过程中的流体涉及压力、粘弹性力、惯性力、表面张力等，在各种力的作用下，整个流体系统达到平衡，形成稳定的涂布过程。

在分析模缝和间隙中流体的受力和流动时，我们将根据润滑理论近似模型：

其中Pc为模缝或模腔压力，PD为模具上唇的压力，PE和PU为下唇不同区域的压力

基于库埃特流体和泊肃叶流态，可根据斯托克斯方程计算：

模缝中液体的流速：

模具下唇处液体的流速：

在稳定涂布过程中，模具下唇的流速应为0，只有在为0时下唇的液滴位置才稳定。

根据以上推导，可以计算出PU小于PE。

然后看模具上唇的流量。相对来说会复杂很多。

根据上图可以计算出模具上唇的流量：

根据上面的公式，我们可以得到：

如果您想要更薄的涂层重量线棒涂布器怎么用，那么您希望 t 小于 HD 的 1/2，如果是这样，您必须：

那是

结论是Po小于大气压。如何做到低于大气压，就是加一个真空箱。也就是说，如果想要得到更薄的镀层厚度，真空箱的使用是非常有必要的。以上就是整个模具镀膜必须使用真空箱的理论依据。

2.2、含颗粒解决方案的模具涂层问题

一种通用而简单的研究方法是首先将溶液视为牛顿流体，分析平均粒子浓度与粘度之间的关系。然而，实验数据表明，当涂有槽模时，含有颗粒的溶液的实际情况比想象的要复杂。 1987年，Leighton和Acrivos在实验中发现，当溶液受到一定的剪切力时，溶液中的颗粒分布会不均匀。对于许多功能性涂层而言，涂层的微观结构对涂层的功能性能非常重要。

因此，了解和预测涂层过程中涂层颗粒的分布情况非常重要。

数学模型

我一直认为模涂工艺中的流体模型是一个比较复杂的模型，因为它涉及到很多不同界面的分析。如下图：

根据动量守恒：

质量守恒：

溶液中粒子的迁移机制：

以上公式假设：

-粒子是硬球，不可压缩

-忽略布朗扩散，粒径小于0.5微米

根据以上公式和假设，得出以下结论：

1.镀膜槽内含颗粒溶液

*由于高剪切力，狭缝壁附近的颗粒浓度相对较低

*狭缝中间的颗粒浓度最高，可能发生团聚

2.涂唇附近的含颗粒溶液

*由于剪切力，唇部附近的液体颗粒浓度较低

*粒子转移到低剪切区域，粒子会在基材表面附近堆积

以上文章内容主要来自Carvalho《SlotCoatingofParticleSuspension》

2.3、多层共涂技术

在一张基材上同时涂布多层，多层不混合，可烘干。这个过程非常好。这篇文章讲一下使用 SlotDie 同时应用 2-3 层时的一些注意事项。如果一次涂3层以上，只能在坡面涂层（SlideDie）上进行，如封面图所示，在多层共涂之前，主要用于生产感光胶卷胶片，当时很多相关的专利也是柯达的。的。

CLOERENMultiLayerSlotDie

因为在多层共涂过程中，要同时施涂多层溶液，所以每一层要涂布的溶液都应该有一个独立的泵送系统，每个泵送系统也是一个计量系统同时进行，当然泵的类型和尺寸要根据每个解决方案的特点来选择。

多层共涂的关键是溶液从涂布头涂布到基材上时不能混合。怎么样？

表面能...

上层溶液的表面能必须低于下层溶液的表面能，这可以通过调节表面活性剂来实现。每一层溶液之间必须有足够的表面能差才能实现溶液之间的分层。

多层共涂的挑战如下：

涂层之间的接触界面

如何防止涂层间隙中涂层的混流。

溶液在涂布头和唇部的分离点

如何调整使溶液在涂布头唇的倒角处分离，使一层溶液不会侵入另一唇或在中间分离时发生交叉混合。

粘度

粘度的差异会影响层与层之间是否会发生交叉混合。在涂布固化过程中，应考虑固溶应力的释放，造成层间混合。

表面能的差异

除了上面提到的之外，最后要考虑的是不同层之间溶液的润湿以及溶液对基材的润湿。

还有一个很关键的因素需要考虑，那就是当涂层厚度小于涂层间隙的1/3时，很容易发生涂层的混合现象。

现在，对于多层共涂，我们更多地考虑解决方案本身的特性，而较少考虑工艺的细节。随着技术的发展，在不久的将来，多层共涂将成为节省成本的唯一选择。

本节重要内容翻译自CoatingTechSlotDies。

三、涂层缺陷分析

3.1、“凝胶”缺陷形成及解决方法

“凝胶”缺陷在涂层工艺中很常见。缺陷外观为圆形或椭圆形的小点，通常肉眼可见，或点中心有凝胶状颗粒线棒涂布器怎么用，显微镜下可见缺陷。

凝胶主要是在制胶过程中形成的，一些聚合物颗粒在溶剂中不溶解，只是膨胀，最终形成软凝胶颗粒。这些颗粒具有高度的收缩性且易于压缩，因此很难通过过滤器进行过滤。在过滤系统中有一定压力的情况下，凝胶颗粒会发生变形，最终通过过滤器的滤网。 15微米的凝胶颗粒可以被压缩并通过5微米的过滤器。

解决凝胶最好的办法当然是在制胶阶段使聚合物尽可能完全溶解在溶剂中。聚合物的充分溶解通常需要特殊处理。例如，在某些情况下，需要将溶剂和聚合物进行预混合，而双组分溶剂有时有助于溶解聚合物。此外，在配制胶水时，必须严格遵守各组分的添加顺序。优化反应的温度曲线也是为了控制凝胶。钥匙。最后，在涂布过程中，泵胶系统将压力保持在尽可能低的状态，使过滤器能够有效地过滤出尽可能多的凝胶。

3.2、表面张力缺陷

涂布过程中的一个重要问题基本上是研究固体基材和涂布液之间的各种表面/界面的性质。今天就简单介绍一些与表面张力有关的涂层缺陷或现象：

(1）橘皮现象

在涂布过程中，由于涂布液中溶剂的挥发，不同区域会出现温差。同时，由于溶液表面和底层的溶剂挥发速度不同，溶剂含量也存在浓度差异，造成表面张力梯度和自然对流现象，涂层溶液从表面张力低的地方流向表面张力高的地方，最终造成涂层表面的不均匀或橘皮现象。如果烘箱的干燥速度过快，或者烘箱的热风速度过快，都会导致溶液在整平前过早凝固，从而产生这种缺陷。

真正的橘皮和包覆的橘皮

减少此类缺陷的方法：

降低干燥速度，让溶液有足够的时间流平

尝试另一种溶剂

在溶液中加入一些低挥发性溶剂

添加表面活性剂

(2）厚边

涂布后，由于涂布液边缘的溶剂挥发速度比内部区域快，因此低表面张力区的涂布液流向边缘并积聚，使边缘过厚。现象。

(3）针孔和陨石坑

由于被涂基材在涂装过程中被表面张力较低的物体，如油滴、灰尘等污染，污染物周围的涂装溶​​液向表面张力较高的方向流动，形成相同的表面张力。像火山口一样的缺陷。如果在涂层之前基材上存在污染，则会形成类似于针孔的缺陷。

3.3、规则垂直条纹缺陷

通常我们所说的“规则垂直条纹”（Ribbing）缺陷是指沿机器方向出现的平行条纹，整个涂布卷筒纸都有这种缺陷。假设您在刚从涂布头伸出的表面上沿机器方向抓取一把梳子或耙子，并人为地拾取外观相同的缺陷。 （如下图）

这个缺陷最恶心的地方就是一旦发生了，你的产品良率一下子就降到0%了，因为你找不到可以用的地方，其他的比如磕碰、线等都是你削减的没什么大不了的。是时候删除这件作品了。

“罗纹”是如何出现的：

从流体力学的角度来看，这种缺陷是由于不同位置的涂液受力不稳定造成的。这种不稳定性使涂层厚度不均匀，涂层基体横向呈正弦波分布。

流体作用力的差异导致涂层厚度分布不均匀。力的差异是由涂布液本身的叠加造成的，如粘弹性力、惯性力、表面张力等不同方向的力。一般来说，这种条纹很难在干燥过程中通过平整来消除。虽然这种涂层厚度的差异可能比较小，但在很多情况下或者在一定的角度，这种缺陷可以很容易被肉眼观察到。当然，如果了解其出现的机理，通过工艺调整还是可以防止此类缺陷的发生的。从另一个角度来看，它必须有一定的流程操作窗口。以狭缝涂布法为例：

如果你使用带槽的滚轮如线棒进行敷贴，当出现这种缺陷时，你的第一印象是线棒的凹槽导致了缺陷，但是当你测量条带的间隙宽度然后比较线材槽宽，发现两者不一样，不完全是槽的错！

如何有效防止这个缺陷：

解决问题的第一步是确定你当前的进程是否在合理的进程窗口（process window）之内，因为你了解了进程窗口，然后你就知道如何调整它。你不能只看运气！在涂装过程中，很多工艺参数都是可调的，通过调整就可以达到想要的效果。

第二步，如果实在不知道进程窗口，有一些通用的方法。

稀释你的涂层溶液以降低溶液的粘度（实际上是降低溶液的Ca）；

看看能不能加点表面活性剂；

如果是辊涂，减小辊径也是一种有效的方法；

第三步，如果找到更好的操作条件，一定要把这个操作文件做成标准操作程序，这样才能以可持续、可重复的方式做出好的产品！

原文来自 Edward Cohen “Howcantherribbingdefectbeeliminatedinwebcoating”。

3.4、横条纹缺陷

我们之前讨论过垂直条纹。今天我们来聊聊横条纹。条纹一直是涂料行业的流行造型，而且一直在变化和炫耀。

通常我们常见的横纹有规律地出现，或者经常出现，横向贯穿整个膜面。

为什么只说这个缺陷呢，因为很多年大家都会把这个缺陷的出现归咎于喷头，而且很多时候这个缺陷的出现与喷头无关。 实在受不了了，拿出来好好聊聊。

因为它给人一种错觉，即您正在看着溶液从涂布头中流出，然后将其涂抹在基材上。一旦应用，水平条纹就会出来。最大的嫌疑一定是镀膜头！其实横条纹的出现主要有两个原因，但是这两个主要原因隐藏的比较好，不容易被你发现。

第一种可能是泵。如果泵本身有脉冲，则产生的溶液流速将不稳定和连续，从涂布头出来的溶液也将不稳定。

所以在选择计量泵时，最好选择无脉冲齿轮泵、压力罐、螺杆泵等与涂布头连接。这些稳定的泵送系统确保您从涂抹头流出的流量也很稳定。如果上述非脉动泵不适用于您的工艺，那么至少要为泵安装一个缓冲装置，以尽量减少脉动。

此外，连接泵和涂布头的可压缩管也可能是涂层波动的原因。简而言之，良好的涂料溶液输送系统是涂料的第一步。

第二种可能性是您的涂层设备的干扰导致了缺陷。

最简单的验证方法是将水平条纹的频率与设备的振动频率进行比较，看看它们是否匹配。如果完全一样，如果可能的话，停止设备，看看缺陷是否消失。如果是这样，请尝试移动或更换设备。

当涂布辊与驱动电机连接不好时，出现这种缺陷的概率非常高，例如槽模头设备上的后辊有较大的跳动。在这种情况下，您在涂装时很容易出现此类缺陷。

现在有很多设备可以测试滚筒的跳动，所以如果您决定购买好的涂层模具，建议您也购买模具后面的后辊。它可以帮助您调整滚轮的跳动，而不仅仅是模头的高精度。

横条纹缺陷如何解决？

好吧，我们不仅要给鱼，还要教他们钓鱼。如果是设备原因，则更换滚筒和电机。如果是泵的原因，则更换无脉冲的泵。

但是，有时你会发现，做完上面的操作后，横纹还在。建议在涂布头（slotdie）上安装真空箱试一试。当涂料溶液涂在基材上时，如果有一个负压可以稳定你的涂料液滴，它可以大大减少。波动。

真空箱不是灵丹妙药。如果使用不当，就会成为横条纹的罪魁祸首。想象一下当真空负压不稳定或有脉冲时。

有时如果对被涂基材的表面做一些处理，使涂料溶液更好地润湿基材，也就是说流平性更好，也有助于减少这种缺陷。

说了这么多，我最想强调的是，涂装工艺其实是一个由很多单元操作组成的过程，是团队合作的结果。因此，横条纹缺陷的黑锅不能单独由涂布头承载。 .

在分析涂层缺陷时，您无法专注于最可能的原因。有时它比你想象的要复杂，或者原因并不像你想象的那么明显。