리튬{0}}이온 배터리 코팅의 결함은 코팅 슬러리, 코팅 창, 코팅 건조 공정의 세 가지 주요 부분에서 발생합니다.
슬러리 준비 과정에서 불완전한 분산으로 인해 응집된 입자가 유입됩니다. 철 제거 여과가 불충분하면 금속 잔해가 유입됩니다. 불완전한 진공 탈기는 수많은 거품을 남깁니다. 해당 코팅 결함에는 응집체, 금속 입자 오염, 핀홀, 오렌지 껍질 등이 포함됩니다.
코팅 창을 초과하는 코팅 공정 매개변수(슬러리 체적 유량, 코팅 속도, 슬롯 간격 등)는 공기 연행, 처짐, 주기적인 가로 줄무늬 및 세로 줄무늬를 유발할 수 있습니다. 또한 공급 펌프, 코팅 롤 등의 주기적인 진동으로 인해 주기적인 가로 줄무늬가 나타날 수도 있습니다.
코팅 건조 과정에서 건조 온도가 지나치게 높으면 바인더 마이그레이션, 두꺼운 모서리, 균열 등의 결함이 발생할 수 있습니다.
안정적이고 균일한 코팅을 형성하려면 코팅 과정에서 다음 조건이 동시에 충족되어야 합니다.
① 슬러리 특성이 안정적이고 침전이 없으며 점도, 고형분 함량 등의 변화가 없습니다.
② 안정적인 슬러리 공급 공급으로 다이 내부에 균일하고 안정적인 흐름 상태를 형성합니다.
③ 코팅 공정은 코팅 창 내에서 이루어지며, 다이와 코팅 롤 사이에 안정적인 유동장을 형성합니다.
④ 포일의 움직임이 안정적이며 웹 미끄러짐, 진동, 주름이 심하지 않습니다.
코팅막 결함에는 다양한 원인으로 인해 다양한 유형이 있습니다. 이 문서에서는 리튬-이온 배터리용 슬롯{1}}다이 코팅에 중점을 두고 몇 가지 일반적인 결함을 분석하고 해당 솔루션을 제공합니다. 일반적인 결함에는 점 결함, 가장자리 효과 및 들쭉날쭉한 결함이 포함됩니다.
I. 점결함
1. 핀홀
정의:코팅 건조 과정에서 재료의 기공 내부에서 빠져나가는 공기가 구멍을 형성하는 결함입니다. 젖은 필름의 기포는 내부 층에서 필름 표면으로 이동하여 파열되어 핀홀 결함을 형성합니다. 기포는 주로 교반, 코팅액 이송, 코팅 공정에서 발생합니다.
개선 조치:진공을 가하고 분산성이 좋고 성능이 안정적인 CMC를 선택하고 고형분, CMC 및 SBR 비율 등을 조정하고 교반 속도와 시간을 조정합니다.
2. 크레이터(수축구멍)
정의:기판 표면의 표면 장력이 낮은 반점으로 인해 발생하는 결함입니다.
다양한 입자(먼지, 기름 얼룩, 금속 입자 등)로 인해 발생합니다. 이물질이 존재하면 입자 표면의 습윤 필름에 낮은 표면 장력 영역이 생성됩니다. 액체 필름은 입자 주위로 방사상으로 이동하여 아래와 같이 점결함과 같은 크레이터-를 형성합니다.
개선 조치:철분 제거를 위해 코팅액을 필터링하고 환경 먼지를 제어하며 기판 표면을 청소합니다.
3. 양극 코팅 기포
응집 입자 돌출:슬러리가 균일하게 교반되지 않고, 도전재가 분산되지 않아 뭉쳐진 형태가 발생하게 되면 이러한 불량이 발생하게 된다. 아래 그림과 같이 전극 표면에 넓은 면적의 돌출부가 나타납니다. 이들 영역을 확대하여 관찰하면 이것이 전도성 물질의 덩어리임을 알 수 있습니다.
개선 조치:이를 제거하려면 슬러리 교반 공정을 개선하십시오.
4. 오렌지 껍질
정의:코팅이 오렌지 껍질의 질감과 유사한 표면 외관 결함입니다.
원인:코팅하는 동안 용매 증발로 인해 서로 다른 영역에서 온도 차이가 발생하여 슬러리의 상층과 하층 사이에 농도 차이가 발생합니다. 이로 인해 표면 장력 구배와 자연 대류 현상이 형성되어 코팅 용액이 이동하게 되고 결국 코팅 표면이 고르지 않게 되고 오렌지 껍질 결함이 발생하게 됩니다. 오븐의 건조 속도가 지나치게 빠르거나 뜨거운 공기 속도가 높으면 레벨링 전에 용액이 조기에 응고되어 오렌지 껍질 결함이 발생할 수 있습니다.
개선 조치:
건조 속도를 줄여 용액의 수평을 맞추는 데 충분한 시간을 허용합니다.
온도와 농도 차이를 줄이기 위해 저-휘발성 용매, 계면활성제 등을 용액에 추가합니다.
II. 라인 결함
1. 긁힘
정의:코팅 표면은 아래 그림과 같이 날카로운 물체와의 접촉으로 인해 다양한 길이와 불규칙한 측면의 선형 홈으로 긁히게 됩니다.
가능한 원인:슬롯 틈새나 코팅 틈새에 큰 입자 덩어리, 이물질 또는 큰 입자가 끼어 있는 경우; 코팅 롤과 백킹 롤 사이의 코팅 갭을 이물질이 막게 만드는 열악한 기판 품질; 다이 립의 손상. 또한 장비 작동 중에 장력이 고르지 않거나 오븐 공기량이 부적절하면 이동 중에 전극이 긁힐 수 있으며 스크래치 라인 결함이 발생할 수도 있습니다.
개선 조치:립이나 코팅 틈에서 입자를 제거하고, 필터를 교체하고, 다이 립을 검사하십시오. 긁힘으로 인해 발생한 문제의 경우 라인을 중지하여 문제를 해결하고 긁힌 위치를 찾고 장애물을 제거하거나 오븐 공기량을 적절하게 조정하여 전극 건조를 보장하면서 긁힘 라인 결함을 해결하십시오.
슬러리의 큰 입자:CMC를 조정하고 교반 시간을 늘립니다. 용해도가 좋고, 섬유 잔여물이 최소화되며, 겔화, 수화 효과가 좋은 균일한 CMC를 사용하면 재료 입자를 잘 분산시킬 수 있습니다. 교반 시간을 늘리고, 스크린에서 잔여 부드러운 입자를 제거하고, 슬러리를 스크린합니다.
2. 수직선
정의:아래 그림과 같이 코팅에 나타나는 줄무늬 결함은 기판의 진행 방향과 평행하고 길이 방향으로 연속적으로 늘어납니다.
가능한 원인:일반적으로 코팅 창의 상한 속도 근처에서 발생하며 얇은 코팅의 경우 더욱 분명합니다. 호일 표면에 슬러리가 고르지 않게 분포되어 있습니다.
개선 조치:슬러리 점도를 조정합니다(균일한 분산을 위해 과도한 분산제를 첨가하면 점도가 너무 높아질 수 있습니다. 비-뉴턴 유체 거동으로 인해 슬러리가 코터에서 포일 표면으로 전달된 후 레벨링이 불량해 고르게 퍼지지 못합니다.) 코팅 속도를 줄입니다(속도를 줄이면 슬러리가 "탄성"과 레벨을 즉시 잃을 수 있음). 코팅 롤과 백킹 롤 사이의 코팅 간격을 줄입니다. 적절한 양의 분산제를-사용하세요.
3. 수평 줄무늬
정의:코팅에 나타나는 줄무늬 결함은 기재의 진행 방향에 수직이며 웹 폭을 가로지릅니다.
가능한 원인:기계적 진동; 웹 속도 변동; 슬러리 공급 흐름의 주기적인 변동.
개선 조치:기계적 외란 주파수와 가로선 발생 주파수가 일치하는지 확인하십시오.
4. 물결 모양의 가장자리
정의:코팅 가장자리에 물결 모양의 줄무늬가 나타나는 것이 특징인 결함입니다.
물결 모양 가장자리 선 결함을 일으키는 두 가지 주요 이유는 하나는 포일과 관련되어 있습니다. 예를 들어 허용할 수 없는 포일 표면 거칠기, 포일 산화, 운송 중 또는 풀림 중 2차 오염은 모두 물결 모양 가장자리 문제를 일으킬 수 있습니다. 이러한 문제가 있는 경우 새 코팅용 포일로 교체하세요. 또 다른 이유는 슬러리 점도와 심 확장 사이의 불일치입니다. 코팅시 공급탱크의 장시간 교반으로 인해 점도가 저하될 수 있으며, 교반시 전도성제의 젖음성이 좋지 않아 슬러리 점도에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 점도 변화(감소)는 현재 심 확장이 더 이상 적합하지 않음을 의미합니다. 점도 감소로 인한 물결 모양 가장자리를 해결하려면 더 큰 확장 심으로 교체하십시오.
5. 크래킹
정의:코팅 표면에 얽힌 균열이 나타나는 결함입니다.
원인:과도하거나 지나치게 빠른 건조. 정지 중에 전극의 여러 부분이 고르지 않게 가열되므로 일부 가장자리는 너무 빨리 건조되고 다른 가장자리는 건조 중에 너무 느리게 건조됩니다. 코팅 내부에 발생한 내부 응력이 완전히 방출되지 않으면 균열이 발생합니다.
개선 조치:건조 시간과 속도를 조정하세요. 고형분 함량을 조정합니다(고형분 함량이 낮으면 코팅이 너무 빠르고 과도하게 건조되어 말림과 균열이 발생할 수 있음). 코팅재의 장력으로 인해 오븐 공기 흡입구를 조정하여 균열을 제어하십시오.
III. 가장자리 효과
1. 두꺼운 가장자리(가장자리 축적)
정의:코팅 폭의 양쪽 가장자리의 코팅 두께가 평균 두께보다 높은 결함입니다. 종종 가장자리는 두껍고 중앙은 얇습니다. 즉 가장자리가 두꺼운 경우가 있습니다.
원인:표면 장력에 의한 대량 이동. 아래 그림과 같이 처음에는 젖은 필름의 가장자리가 얇아지고 중앙보다 용매가 더 빨리 증발하여 가장자리의 고형분 함량이 급격히 증가합니다. 가장자리의 표면 장력은 중앙 습윤 필름의 표면 장력보다 훨씬 커집니다. 가장자리의 표면 장력이 크고 용매 증발 속도가 빨라 액체가 안쪽 부분에서 가장자리 쪽으로 이동하여 건조 후 두꺼운 가장자리가 형성됩니다.
가장자리가 두꺼운 현상은 불리한 결함이다. 이를 예방하고 완화하기 위한 조치는 다음과 같습니다.
① 슬러리 유량이 일정한 경우 슬롯 크기를 줄이면 다이에서 슬러리 출구 속도가 증가하여 슬러리의 항력 비율이 감소하여 두꺼운 가장자리의 두께가 감소합니다. 그러나 슬롯 크기가 작을수록 다이 내부 압력이 높아져 다이 립 팽창이 더 쉽게 발생하고 코팅 가로 두께 균일성이 고르지 않아 더 높은 정밀도의 코팅 장비가 필요합니다.
② 코팅 간격을 줄이면 두꺼운 모서리의 두께와 너비가 제한적으로 줄어들 수 있습니다.
③ 건조 중에 슬러리가 가장자리로 흘러가는 것을 방지하기 위해 계면활성제를 첨가하는 등 슬러리의 표면 장력을 줄입니다.
④ 슬롯 심의 출구 형상을 최적화하여 슬러리의 유속 방향과 크기를 변경하고, 가장자리 슬러리의 응력 상태를 줄이고, 슬러리의 가장자리 팽창 효과를 약화시킵니다.
[내부 링크 제안: 정밀 코터 제품 페이지에 "고정밀 코팅 장비"를 링크하고 재료 공급 또는 기술 지원 페이지에 "슬러리 특성"을 링크]
2. 가장자리 함몰
정의:가장자리 함몰형 선 결함과 유사합니다.
원인:모서리 함몰선 불량을 일으키는 주요 요인은 코팅 압력과 관련이 있습니다. 다이 캐비티 내부의 코팅 압력이 상대적으로 낮은 경우 전극 코팅의 가장자리 위치에서 가장자리 함몰이 발생합니다.
개선 조치:한 가지 방법은 다이 캐비티 양쪽에 테프론을 첨가하여 엣지 코팅 압력을 높이고 엣지 코팅량을 향상시키며 엣지 함몰을 해결하는 것입니다. 다른 하나는 심 두께를 줄이고 캐비티 코팅 압력을 높이고 가장자리 함몰을 방지하는 것입니다.
3. 주름
정의:건조과정에서 코팅에 주름이 나타나는 불량입니다.
주요 요인으로는 풀기/되감기 장력, 롤 비율, 동박 사양(넓고 얇은 유형에서 더 일반적임), 되감기 샤프트 직경, PET 필름 감기 밀도 등이 있습니다.
개선대책:장력 곡선을 최적화하고, 롤 비율을 변경하고, 조절 롤을 조정하고, 롤에 대한 PET 필름의 권취 밀도를 높입니다.
4. 약한 에지/퍼지 에지
정의:코팅된 재료와 가장자리 재료의 색상 차이가 작고 명확한 경계가 없습니다. 약한 에지로 인한 부정확한 에지 감지는 부정확한 거리 측정으로 이어질 수 있으며, 결과적으로 후속 편차 수정 연결에 영향을 미칠 수 있습니다.-
원인:좌우로 흔들리는 소재; 재료/슬러리가 다르면 그레이스케일도 다릅니다. 코팅 가장자리의 외관 결함으로 인한 간섭 등
개선 조치:이미징 시스템과 가장자리 감지 알고리즘을 최적화합니다.
기타 일반적인 코팅 결함으로는 공기 연행, 횡파, 처짐, 개울, 팽창, 고임 등이 있습니다.
코팅 결함의 복잡성
코팅 결함의 원인부터 제거 방법, 제어 방법까지 매우 복잡합니다.
첫째, 불량을 일으키는 요인이 복잡하다. 코팅 공정의 모든 단위 작업이나 공정 단계는 코팅 품질에 영향을 미쳐 최종 제품의 품질 결함으로 이어질 수 있습니다. 결함을 유발하는 요인의 직접적인 영향 외에도{2}}다양한 요인 간의 상호작용으로 인해 결함이 발생할 수도 있습니다.
둘째, 결함의 원인을 정확히 찾아내는 것이 복잡합니다. 결함은 동일한 프로세스 단계에서 나타날 수도 있고 여러 작업 후에만 나타날 수도 있습니다. 때때로 코팅 줄무늬가 코팅 스테이션에서 발견되지만 혼합 또는 오염 결함은 건조가 끝난 후에야 눈에 띄게 나타납니다. 최종 제품을 되감거나 슬리팅할 때까지는 기판 결함도 감지되지 않을 수 있습니다.
셋째, 결함의 발생은 무작위적이다. 결함은 실험실 규모의 슬러리 준비부터 파일럿 코팅, 대규모-생산에 이르기까지 제품 개발 주기의 모든 단계에서 발생할 수 있습니다. 각 단계마다 결함이 다를 수 있으며, 초기 단계에서 제거한다고 해서 다음 단계에서 결함이-없다는 보장은 없습니다. 더 복잡하게는 유사한 외관 결함에도 여러 가지 원인이 있을 수 있으며 기포, 반점, 잔물결 등 원인이 매번 다를 수 있습니다.
마지막으로, 코터의 초기 설계와 코팅 생산 라인의 각 하드웨어 장치의 성능에 따라 결함이 결정될 수도 있습니다. 코터는 처음에 맞춤 제작된 제품에 적합할 수 있지만 제품 변경이나 비용 변화로 인해 코터가 요구 사항을 충족할 수 없게 됩니다.
위의 분석은 리튬{0}}이온 배터리 전극 코팅의 복잡한 문제를 강조합니다. 일관되고 높은{2}}품질의 결과를 얻으려면 심층적인 기술 지식뿐만 아니라 정밀 장비, 안정적인 재료 및 원활하게 통합된 생산 라인이 필요합니다.
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