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新能源电池涂膜试验是电极制备的核心环节,需通过精确控制涂层均匀性和性能参数确保电池性能与安全。以下是基于行业实践的试验流程及关键要点:
一、涂膜试验流程
浆料制备
将正/负极活性材料(如钴酸锂、石墨)、导电剂、粘结剂按比例混合,通过高速分散设备制备成均匀浆料。浆料粘度需控制在1000-5000 mPa·s范围内,以确保涂布流动性。
基材预处理
铝箔(正极)或铜箔(负极)需进行清洗、干燥及表面粗糙化处理,增强涂层附着力。常用方法包括等离子处理或化学蚀刻。
涂布工艺
设备选择:采用线棒涂布机(精度±1μm)、刮刀式涂布机或狭缝挤压涂布机,根据浆料粘度选择。例如,高粘度浆料适用刮刀涂布(厚度0-10mm),低粘度浆料选用线棒涂布(纳米级薄膜)。
参数设置:涂布速度控制在0.1-40mm/s,真空吸附压力0.08-0.15MPa,加热温度50-180℃(视干燥需求调整)。
干燥与固化
涂布后需经多段热风干燥(80-120℃)去除溶剂,避免龟裂。部分材料需高温固化(如隔膜陶瓷涂层需200-300℃热处理)。
厚度与均匀性检测
使用激光测厚仪或β射线测厚仪检测涂层厚度,要求厚度偏差≤±2μm,边缘与中心厚度差≤1μm。
二、关键性能测试项目
附着力测试
通过百格法或拉伸试验(如ASTM D3359),涂层与基材的附着力需≥3B级,避免电池循环中脱落。
导电性测试
使用四探针法测量涂层电导率,正极涂层电导率需>10 S/cm,负极>50 S/cm,确保低内阻。
热稳定性测试
进行双85测试(85℃/85%RH,1000小时)和冷热循环(-40℃~85℃),观察涂层是否开裂、剥离。
安全性能验证
阻燃性:垂直燃烧测试(UL94 V-0级);
抗穿刺:模拟锂枝晶穿刺,隔膜涂层穿刺强度需>300g。
三、涂布试验机设备选型建议
设备类型 | 适用场景 | 代表型号与参数 |
超薄膜(纳米级)、钙钛矿电池 | 进口线棒,涂布速度0.1-40mm/s | |
高粘度浆料、厚膜(0-10mm) | 可调刮刀,真空吸附+加热功能 | |
狭缝挤压涂布机 | 大规模生产、均匀性要求高 | 涂布精度±0.5μm,速度10-30m/min |
四、常见问题与优化方向
涂层龟裂:调整浆料固含量(50-70%),降低干燥速率;
边缘效应:优化涂布头设计,增加气刀辅助成型;
导电不均:添加碳纳米管或石墨烯增强导电网络。
以上试验需结合具体电池类型(如三元锂、磷酸铁锂)调整参数,更多设备型号和测试标准可参考。
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