狹縫擠壓涂布技術(shù)是一種先進(jìn)的預(yù)計(jì)量涂布技術(shù)，能獲得較高精度的涂層，目前，鋰離子動(dòng)力電池行業(yè)已經(jīng)普遍采用狹縫擠壓式涂布技術(shù)制造電池極片。

狹縫擠壓式涂布示意圖如圖1所示，一定流量的漿料從擠壓頭上料口進(jìn)入模頭內(nèi)部型腔，并形成穩(wěn)定的壓力，漿料最后在模頭狹縫出口噴出，涂覆在箔材上。 

圖1 狹縫擠壓式涂布示意圖 

擠壓模頭是鋰電池涂布的關(guān)鍵部件，直接決定涂布極片的質(zhì)量和均勻性，因此，模頭成本一般大于整個(gè)涂布機(jī)的30%。涂布模頭結(jié)構(gòu)主要包括上模、下模、墊片三部分。下膜有特殊的型腔，上模相對(duì)比較簡(jiǎn)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，如圖2所示。影響涂布厚度均勻性的因素主要有擠壓模頭型腔出口速度的均勻性、基材的平面度、漿料的均勻性以及表面張力等，其中擠壓模頭出口速度的均勻性是主要因素之一。擠壓模頭型腔的幾何結(jié)構(gòu)直接影響型腔的流場(chǎng)形態(tài)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)能有效提高出口速度分布的均勻性。目前，國(guó)內(nèi)也有不少公司自主研發(fā)設(shè)計(jì)涂布模頭，其設(shè)計(jì)優(yōu)化包括： 

（1）涂布模頭內(nèi)部流道設(shè)計(jì)，比如梯度式、衣架式、單腔式和雙腔式等料槽結(jié)構(gòu)。目標(biāo)就是維持涂液在模具內(nèi)的流動(dòng)速度，不產(chǎn)生靜止區(qū)域或沉降等問(wèn)題，從而確保模頭狹縫出口速度均勻保證涂層的均勻性。（后面再撰文詳細(xì)總結(jié)） 

（2）進(jìn)料位置優(yōu)化設(shè)計(jì)，比如模頭下部進(jìn)料，模頭側(cè)面進(jìn)料等，改變流體流動(dòng)狀態(tài)確保模頭狹縫出口速度均勻。

（3）墊片結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

圖2 擠壓涂布模頭

其中，涂布模頭的刃口是又是整個(gè)模頭的關(guān)鍵，如圖2所示，涂布時(shí)漿料不斷流經(jīng)刃口，從狹縫噴出，刃口的性能指標(biāo)會(huì)直接影響涂布效果。根據(jù)鋰離子電池涂布的特點(diǎn)，擠壓模頭刃口應(yīng)該滿足以下要求： 

（1）刃口尺寸精度要求高。鋰離子電池涂布一般漿料濕厚100-300 μm，精度要求<1%，因此，對(duì)刃口的尺寸要求也很高，比如刃口要求鋒利，達(dá)到微米級(jí)精度；刃口直線度高（小于2μm/m）。 

（2）噴口面表面光潔，粗糙度?。≧z0.2μm以下）。漿料是活物質(zhì)顆粒懸浮液，流經(jīng)刃口然后從狹縫噴出，如果固體在某處停滯堆積，會(huì)造成涂布厚度不均勻，形成豎直條道等缺陷。這就要求噴口面表面光潔，粗糙度小，不造成固體顆粒堵塞。 

（3）刃口材料硬度高，耐磨損，使用壽命長(zhǎng)。正負(fù)極漿料是由固體顆粒組成的懸浮液，在涂布過(guò)程中漿料在壓力作用下不斷從刃口狹縫噴出，固體顆粒會(huì)對(duì)刃口噴出面形成磨粒磨損，這就要求刃口材料硬度高，耐磨，能夠長(zhǎng)期使用。 

（4）耐腐蝕。鋰離子電池漿料里面往往包含有機(jī)溶劑，聚合物粘結(jié)劑等組分，正極漿料往往還成弱堿性，因此，要求刃口耐腐蝕。 

（4）刃口鋒銳，要求具備一定韌性，不會(huì)發(fā)生斷裂，要求抗壓強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度高，不會(huì)發(fā)生彎曲變形。 

考慮到具體的使用環(huán)境和成本因素，我們應(yīng)該根據(jù)需要合理選擇擠壓模頭的材料，如表1所示可以考慮這些不同的材料組合方案。 

表1  擠壓模頭材料選擇方案

硬質(zhì)合金是一種主要由硬質(zhì)相和粘結(jié)相組成的粉末冶金產(chǎn)品。硬質(zhì)相很硬，主要是各種碳化物，其主要碳化物有：碳化鎢(WC)、碳化鈦、碳化鉭和碳化鈮，鈷作為粘結(jié)相使用。日本的TF15是一種鎢鋼硬質(zhì)合金，這種材料晶粒尺寸細(xì)小，小于1μm，兼顧了硬度及韌性，易形成鋒利刃口，刀尖強(qiáng)度又高，其基本性能參數(shù)見(jiàn)表2。圖3是超硬合金刃口與不銹鋼刃口精度對(duì)比，相應(yīng)地使用這兩種不同刃口材料的模頭進(jìn)行涂布，涂布厚度均勻性也不同，如圖4所示。刃口采用耐磨損性優(yōu)異的硬質(zhì)合金，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命、高品質(zhì)。   

表2  TF15材料基本性能參數(shù)

圖3 超硬合金刃口與不銹鋼刃口對(duì)比 

圖4 碳化鎢硬質(zhì)合金與不銹鋼刃口模頭涂布厚度均勻性對(duì)比 

要生產(chǎn)高質(zhì)量電池需要高精度的設(shè)備，設(shè)備開(kāi)發(fā)也需要不斷精進(jìn)。以上總結(jié)，錯(cuò)誤之處請(qǐng)大家指正。