鋰離子動力電池擠壓式涂布研究 (1) ——基本介紹篇【轉(zhuǎn)發(fā)】

2017-04-20 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

本文主要對鋰離子動力電池制造過程的擠壓式涂布工序進(jìn)行簡單介紹,后邊會結(jié)合Abaqus軟件對其涂布工藝進(jìn)行研究。

一、擠壓式涂布類型

關(guān)于擠壓涂布我理解為通過流體通過擠壓經(jīng)過有特殊流道的涂布頭涂覆在運動的基材上。整個系統(tǒng)如下圖所示(圖片來自于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.)。

鋰離子動力電池擠壓式涂布研究 (1) ——基本介紹篇【轉(zhuǎn)發(fā)】abaqus有限元資料圖片1

根據(jù)涂布頭與基材距離及形成的涂布頭與基材之間的流體形態(tài)分為狹縫式擠壓涂布(Slot Coating)和擠壓式涂布(Extrusion Coating),如下圖所示。兩者的區(qū)別主要在于流體有無潤濕唇口,前者潤濕唇口,后者沒有。鋰離子動力電池的涂布工藝采用的是狹縫式擠壓涂布(Solt Coating)。

鋰離子動力電池擠壓式涂布研究 (1) ——基本介紹篇【轉(zhuǎn)發(fā)】abaqus有限元資料圖片2

兩者的區(qū)別主要在于流體有無潤濕唇口,前者潤濕唇口,后者沒有。鋰離子動力電池的涂布工藝采用的是狹縫式擠壓涂布(Solt Coating),涂布系統(tǒng)

二、狹縫式擠壓涂布原理介紹

狹縫式擠壓涂布的流動分布二維示意圖如下:圖片來自于Prof. Marcio 的一篇文章《Fundamentals of Slot Coating Process 》

鋰離子動力電池擠壓式涂布研究 (1) ——基本介紹篇【轉(zhuǎn)發(fā)】abaqus有限元資料圖片3

決定涂布質(zhì)量的因素主要包括:涂布頭與基帶的間隙、流量、基材速度、涂布頭結(jié)構(gòu)、流體特性等。

根據(jù)平行板間艾庫特流(可參閱上海交通大學(xué)工程力學(xué)教學(xué)基地查找流體力學(xué)教學(xué)資源進(jìn)行深入了解)與Prof. Marcio 的潤滑近似模型,可得厚度 t 公式如下:

鋰離子動力電池擠壓式涂布研究 (1) ——基本介紹篇【轉(zhuǎn)發(fā)】abaqus有限元資料圖片4

可知涂布厚度與涂布頭與基帶的間隙、流體粘度、基材速度、涂布頭唇口尺寸、流體及外部壓力有關(guān)。由公式可知,涂布頭與基帶的間隙為機(jī)械配合、流體粘度跟來料漿料有關(guān)、基材速度為電機(jī)控制、涂布頭唇口尺寸由涂布頭決定,以上因素比較容易保證一致,影響涂布質(zhì)量厚度均勻性就突出表現(xiàn)在流體及外部壓力,外部壓力一般為室內(nèi)常壓,則涂布頭唇口內(nèi)及出口處的壓力均勻性就顯得異常重要。涂布頭唇口內(nèi)及出口壓力分布均勻性與供料系統(tǒng)穩(wěn)定性和涂布頭結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系。

二、擠壓式涂布頭結(jié)構(gòu)介紹

涂布頭結(jié)構(gòu)其實比較簡單,主要包括上模、下模、墊片三部分。下膜有特殊的型腔(例如梯度式、衣架式、單腔式和雙腔式等),上模相對比較簡單,墊片位于上下模之間可根據(jù)不同的涂布形式進(jìn)行選擇(例如斑馬線、全涂等)。下圖為三菱的一款涂布頭模具。