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優化鋰電池隔膜陶瓷涂層品質的方法

2014-09-03 13:540佚名鋰電世界

隔膜是鋰離子電池四大關鍵材料之一,隨著鋰離子電池在電動汽車、儲能等領域的不斷延伸,對隔膜的性能要求愈來愈高。無機陶瓷改性功能性隔膜的陶瓷涂層結構(包括連續性、孔隙率、孔徑等)對隔膜性能起到關鍵作用。但是解決粉塵和毛刺的影響、隔膜的機械性能與安全性能是目前鋰離子電池廠商最重要的事情,因為陶瓷粉體具有親水的表面,因此與疏水的聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等隔膜基材的相容性能差;同時陶瓷涂覆過程中因基材運行張力誤差大、烘干效果不良等造成的涂層粘結力不強、干燥不均勻、含水量高、表面龜裂與老化、孔隙率變化等影響產品質量的情況產生。此除了改良陶瓷漿料的特性外,還需要解決陶瓷涂層在涂布過程中的隔膜基材運行的穩定性,涂布量的均勻性、涂層干燥的一致性等涂布核心技術。詳細的涂布設備控制技術描述如下:
1、隔膜內應力的消除技術。首先要解決涂布前的隔膜基材的內應力,同時又不能破壞基材的物理特性。此要求放卷系統在穩定的低張力運行基礎上,還需要消除卷材的內應力;同時在收卷前,陶瓷隔膜內應力的消除也非常關鍵。而采用高精度的多輥儲料技術是有效消除隔膜材料內應力的有效途徑之一。
2、正確的、精準的選擇涂布系統及其控制技術。根據陶瓷漿料的特性及隔膜基材的物理特性,合理選擇涂布方式。目前主流涂布方式有微凹涂布系統、狹縫擠出涂布系統、浸涂梅爾棒涂布系統。同時涂布時隔膜基材運行張力的穩定性非常關鍵,除了涂布系統的精度影響外,此將直接影響涂布量的精確度及均勻度。
3、涂層干燥的一致性技術是涂布加工過程中的關鍵中的關鍵。目前國內涂布機械行業的烘箱技術參差不齊,烘箱的效果相差甚遠。歐格公司研發的烘箱干燥技術,具有實現了隔膜基材在低溫、低張力狀態下運行、烘箱內的溫度、風量的熱量交換值、濕度場、氣壓場具有99%的一致性及其卓越的、持續穩定的高品質涂層產品;保證了隔膜陶瓷涂層不老化,涂層附著力好,耐折度高,抗拉強度和透氣性能更好;同時對隔膜基材的微孔徑及孔隙率均不變化(此已經過十多套設備的生產驗證,生產過程采用數字化監控,比日韓設備更優);
歐格公司擁有自主的陶瓷隔膜精密涂布設備系列產品(如圖一)。張力控制技術及烘箱干燥技術的有效應用使涂布設備生產出的陶瓷隔膜的物理性能與安全性能一致性都極高。除了對陶瓷隔膜基材的厚度、面密度、力學性能等這些物理特征不破壞之外,還對隔膜基材的微孔尺寸和分布的均一性保持原特征。

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