鋰電池涂布缺陷的來(lái)源包括三部分：涂布漿料、涂布窗口、涂布烘烤。

制漿過(guò)程中分散不徹底引入團(tuán)聚顆粒、除鐵過(guò)濾不徹底帶入金屬屑等、真空脫泡不完全殘留大量氣泡；對(duì)應(yīng)的涂布缺陷包括團(tuán)聚（水皰）、金屬顆粒污染、針孔（橘皮等）。

涂布工藝參數(shù)（漿料體流量、涂布速度、狹縫間隙等）超出涂布窗口可導(dǎo)致空氣卷入、垂流、周期橫條紋和豎條紋；此外喂料泵、涂布輥等周期振動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生周期橫條紋。

在涂布烘烤過(guò)程中，烘烤溫度過(guò)高導(dǎo)致粘結(jié)劑遷移、厚邊、龜裂等缺陷。

鋰電池極片制備工藝

要形成穩(wěn)定均勻的涂層，涂布過(guò)程中就需要同時(shí)滿足這幾個(gè)條件：

①漿料性質(zhì)穩(wěn)定，不發(fā)生沉降，粘度、固含量等不變化。

②漿料上料供應(yīng)穩(wěn)定，在模頭內(nèi)部形成均勻穩(wěn)定的流動(dòng)狀態(tài)。

③涂布工藝在涂布窗口范圍內(nèi)，在模頭與涂輥之間形成穩(wěn)定的流場(chǎng)。

④走箔穩(wěn)定，不發(fā)生走帶滑動(dòng)，嚴(yán)重抖動(dòng)和褶皺。

涂布膜出現(xiàn)的缺陷種類眾多，原因各異，本文主要針對(duì)鋰離子電池狹縫擠壓涂布，就幾種常見(jiàn)缺陷進(jìn)行分析，并給出相應(yīng)解決方案。常見(jiàn)缺陷有點(diǎn)缺陷、邊緣效應(yīng)、鋸齒缺陷等。

【1】點(diǎn)狀缺陷

① 針孔

定義：在涂布干燥過(guò)程中，材料空隙內(nèi)的空氣逸出并形成孔的缺陷。濕膜中的氣泡從內(nèi)層向膜表面遷移，在膜表面破裂形成針孔缺陷。氣泡主要來(lái)自攪拌、涂液輸運(yùn)以及涂布過(guò)程。

改善措施：抽真空，選擇分散性好，性能穩(wěn)定的CMC，調(diào)整固含量，CMC和SBR配比等，調(diào)整攪拌速度、時(shí)間。

針孔缺陷

② 縮孔

定義：由基材表面上的低表面張力斑點(diǎn)引起的缺陷。

縮孔

注：若縮孔呈中心凸起，稱為火山口；若縮孔沒(méi)有中心凸起，稱為凹坑

各種顆粒(灰塵、油污、金屬顆粒等) 產(chǎn)生。外來(lái)顆粒的存在導(dǎo)致顆粒表面處的濕膜存在低表面張力區(qū)域，液膜向顆粒周圍發(fā)射狀遷移，形成縮孔點(diǎn)狀缺陷，如下圖所示。

改善措施：涂液過(guò)濾除鐵、環(huán)境粉塵控制、基材表面清潔。

異物顆粒處表面張力低，涂液向四周遷移

③ 負(fù)極涂布?xì)馀?/span>

左圖帶有氣泡的負(fù)極片、右圖掃描電鏡200倍放大圖

團(tuán)聚體顆粒凸起：如果漿料攪拌不均勻，導(dǎo)電劑沒(méi)有分散開(kāi)，形成團(tuán)聚體時(shí)就會(huì)產(chǎn)生此類缺陷，如下圖所示，極片表面出現(xiàn)大面積的凸起，放大這些地方觀察，發(fā)現(xiàn)這是導(dǎo)電劑的團(tuán)聚體。

改善措施：改善漿料攪拌工藝來(lái)消除。

團(tuán)聚體顆粒凸起SEM形貌

④ 橘皮

定義：涂層呈現(xiàn)似橘子表面紋理的外觀缺陷。

原因：在涂布過(guò)程中，由于溶劑揮發(fā)，不同的區(qū)域產(chǎn)生溫度差，漿料上層和底層形成濃度差，形成表面張力的梯度及自然對(duì)流的現(xiàn)象，涂布溶液就會(huì)發(fā)生遷移，最終造成涂布表面不平整、形成橘皮缺陷；烘箱的干燥速率過(guò)快或熱風(fēng)風(fēng)速過(guò)快，溶液在流平前就提早固化，也可形成橘皮缺陷。

改善措施：1、降低干燥速率，讓溶液可以有足夠的時(shí)間流平；2、在溶液里添加一些低揮發(fā)的溶劑、表面活性劑等，減小溫度差和濃度差。

橘皮缺陷

【2】線狀缺陷

① 劃傷

定義：涂層與尖銳物體接觸導(dǎo)致表面被刻劃成長(zhǎng)短不一，且側(cè)面參差不齊的線性溝槽，如下圖所示。

可能原因：大顆粒團(tuán)聚，異物或大顆?？ㄔ讵M縫間隙內(nèi)或涂布間隙上；基材質(zhì)量不佳，造成有異物擋在涂輥與背輥的涂布間隙上；模具模唇損傷，除此之外，在涂布設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，有時(shí)因張力不均或烘箱風(fēng)量不適引起電極在走帶過(guò)程中發(fā)生刮蹭，同樣引起劃痕線不良。

改善措施：清除唇口或涂布間隙的顆粒，更換過(guò)濾器、檢查模頭唇口以及對(duì)于刮蹭類引起的問(wèn)題需要停線逐一排查，找出刮蹭位置，清除障礙或適當(dāng)調(diào)節(jié)烘箱風(fēng)量，在保正電極干燥的情況下，解決刮蹭引起的劃痕線不良。

漿料內(nèi)大顆粒：調(diào)整CMC、增加攪拌時(shí)間。取代均勻的CMC溶解好，極少纖維殘留和凝膠，水合效應(yīng)好，能良好的分散材料顆粒；增加攪拌時(shí)間，清理篩網(wǎng)殘留軟顆粒、漿料過(guò)篩。

劃痕缺陷

②豎條道

定義：涂層中出現(xiàn)的與基材運(yùn)行方向平行，在長(zhǎng)度方向連續(xù)延長(zhǎng)的條帶狀缺陷。如下圖所示。

可能原因：通常發(fā)生于接近涂布窗口的速度上限，薄涂層更明顯。漿料在箔材表面分布不均勻。

改善措施：調(diào)整漿料粘度（為了均勻分散漿料加入了過(guò)多分散劑，漿料粘度過(guò)高，非牛頓流體導(dǎo)致漿料在涂布機(jī)到箔材表面后流平性變差，沒(méi)有均勻鋪開(kāi)。）；降低涂布速度（降低速度，讓漿料消除“彈性”，及時(shí)流平）；降低涂輥與背輥之間的涂布間隙使用分散良好的分散劑，合理使用加量。

涂布極片豎條道缺陷

③ 橫條道

定義：涂層中出現(xiàn)的與基材運(yùn)行方向垂直，橫貫幅面的條帶狀缺陷。

可能原因：機(jī)械震動(dòng)；走帶速度波動(dòng)；漿料供料的流動(dòng)發(fā)生周期性波動(dòng)。

改善措施：確認(rèn)機(jī)械擾動(dòng)頻率與橫紋發(fā)生頻率是否相同。

橫條道缺陷

④ 波浪邊

定義：涂層中出現(xiàn)的波浪狀條紋缺陷。

引起波浪邊類型線不良主要有兩個(gè)原因：一是與箔材有關(guān)，例如箔材表面的粗糙度NG、箔材氧化、運(yùn)輸、放卷過(guò)程中對(duì)箔材造成的二次污染都可能造成波浪邊問(wèn)題。針對(duì)此類問(wèn)題，更換新箔材進(jìn)行涂布；另一個(gè)原因就是漿液粘度和墊片拓展不匹配所致。涂布過(guò)程中供給罐因長(zhǎng)時(shí)間攪拌導(dǎo)致粘度下降，亦或者攪拌過(guò)程中因?qū)щ妱?rùn)濕性偏差嚴(yán)重影響漿液粘度，粘度變化（降低）導(dǎo)致當(dāng)前墊片拓展已不在適用，應(yīng)更換大拓展墊片來(lái)解決粘度降低引起的波浪邊類型線不良。

波浪邊缺陷

⑤ 龜裂

定義：涂層表面出現(xiàn)縱橫交錯(cuò)裂紋的缺陷。

原因：干燥過(guò)度、過(guò)快。由于極片在停機(jī)時(shí)各個(gè)部位受熱不均勻，造成受熱邊緣在干燥的過(guò)程中有的地方極片表面干燥過(guò)快，有的過(guò)慢，涂層內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力沒(méi)有完全釋放就會(huì)開(kāi)裂。

改善措施：調(diào)整干燥時(shí)間和速度，調(diào)整固含量固含量低，涂層干燥過(guò)快過(guò)度，導(dǎo)致打卷、開(kāi)裂，涂布材料張力原因，可通過(guò)調(diào)節(jié)烘箱進(jìn)風(fēng)大小進(jìn)行干裂控制。

龜裂缺陷

【3】邊緣效應(yīng)

① 厚邊

定義：涂幅兩側(cè)邊緣的涂布厚度高于平均厚度的缺陷。涂布過(guò)程，經(jīng)常出現(xiàn)邊緣厚，中間薄的現(xiàn)象，即厚邊。

原因：表面張力驅(qū)動(dòng)下的物質(zhì)遷移。如下圖所示，開(kāi)始時(shí)，濕膜的邊緣處較薄，溶劑揮發(fā)速度較中間快，導(dǎo)致邊緣固含量迅速升高，邊緣的表面張力遠(yuǎn)大于中間濕膜的表面張力，邊緣處較大的表面張力以及較快的溶劑揮發(fā)驅(qū)動(dòng)內(nèi)側(cè)液體向邊緣移動(dòng)，烘干后形成厚邊。

厚邊缺陷

干燥過(guò)程中厚邊現(xiàn)象產(chǎn)生過(guò)程

涂布厚邊現(xiàn)象是一種不利的缺陷，阻止和緩解厚邊現(xiàn)象的措施有：

①漿料流量一定時(shí)，減小狹縫尺寸能夠增加漿料在模頭的出口速度，從而降低漿料的拖曳力比值，進(jìn)而減小厚邊涂層的厚度，但是狹縫尺寸變小模頭內(nèi)部的壓力更大，更容易造成模頭出口形狀的膨脹，從而出現(xiàn)涂層橫向厚度不均勻性，這需要更高精度的涂布設(shè)備配合。

②涂布間隙減小能夠有限減小厚邊涂層的厚度和寬度。

③降低漿料的表面張力，如添加界面活性劑等，抑制干燥過(guò)程中漿料向邊緣的流延。

④優(yōu)化狹縫墊片出口形狀，改變漿料流動(dòng)速度方向和大小，降低邊緣漿料的應(yīng)力狀態(tài)，減弱漿料邊緣膨脹效應(yīng)。

厚邊缺陷

② 邊緣凹陷

定義：與邊緣凸起型線不良類似。

原因：造成邊緣凹陷型線不良一關(guān)鍵因子和涂布?jí)毫τ嘘P(guān)，模腔體內(nèi)的涂布?jí)毫^小時(shí)，在電極涂布的邊緣位置會(huì)出現(xiàn)邊緣凹陷情況。

改善措施：一是在模腔體兩側(cè)增加特氟龍，以此增加邊緣涂布?jí)毫Γ岣哌吘壨糠罅?，解決邊緣凹陷問(wèn)題；二是減小墊片厚度，同樣是為了增加腔體涂布?jí)毫?，避免邊緣凹陷發(fā)生。

③ 褶皺 

定義：涂層在干燥過(guò)程中出現(xiàn)皺紋狀缺陷。

褶皺缺陷產(chǎn)生的過(guò)程

主要因素包括：收放卷張力，輥比率，銅箔的規(guī)格（多存在于寬薄型號(hào)），收卷軸直徑，PET膜纏繞密度等。

改善對(duì)策：優(yōu)化張力曲線，更改輥比率，調(diào)整調(diào)節(jié)輥，以及增加過(guò)輥上PET膜的纏繞密度等方式進(jìn)行改善。

褶皺缺陷

④ 虛邊

定義：涂覆材料與虛邊材料顏色差異較小，沒(méi)有明顯界限；虛邊抓邊不準(zhǔn)確會(huì)導(dǎo)致測(cè)距不準(zhǔn)，繼而影響后續(xù)的糾偏聯(lián)動(dòng)。

原因：材料左右偏擺；材料漿料不同，灰度不同；涂覆邊緣存在外觀缺陷的干擾等。

改善措施：優(yōu)化成像系統(tǒng)及抓邊算法。

虛邊缺陷

其它常見(jiàn)涂布缺陷有：空氣滲入、橫向波、垂流、Rivulet、擴(kuò)張、水漥等。

其他缺陷

涂布缺陷的復(fù)雜性

涂布缺陷從成因到消除手段乃至控制方式，都具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性。

首先，缺陷產(chǎn)生的因素復(fù)雜。涂布加工過(guò)程中的每一個(gè)單元操作或工藝步驟，都會(huì)影響涂布質(zhì)量，導(dǎo)致最終產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量缺陷。除了導(dǎo)致缺陷的因素直接作用外，不同因素間的相互作用，也可能導(dǎo)致缺陷。

其次，缺陷來(lái)源定位復(fù)雜。缺陷可能在同一工藝步驟出現(xiàn)，也可能在若干操作后才出現(xiàn)。有時(shí)在涂布站發(fā)現(xiàn)涂層條紋，但干燥結(jié)束，才能看到混合或污染缺陷，甚至最終產(chǎn)品在收卷或完成裁切之前，都無(wú)法檢測(cè)到基材缺陷。

再次，缺陷的發(fā)生具有隨機(jī)性。缺陷可能在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期的任何階段發(fā)生，從實(shí)驗(yàn)室涂布液制備開(kāi)始，到涂布中試，再到規(guī)模化生產(chǎn)。每個(gè)階段都可能存在不同的缺陷，初始階段的消除并不能保證下一階段無(wú)缺陷。更復(fù)雜的是，類似的外觀缺陷可能有很多成因，且每次原因不同，如氣泡、污點(diǎn)或波紋等。

最后，缺陷還可能由涂布機(jī)的初始設(shè)計(jì)以及涂布生產(chǎn)線上各硬件單元性能決定。對(duì)于最初定制面向的涂布產(chǎn)品，涂布機(jī)可能是合理的，但產(chǎn)品變化或成本變化，會(huì)使涂布機(jī)無(wú)法滿足要求。