涂布工藝在鋰離子電池電極制造中占據(jù)至關(guān)重要的地位，其質(zhì)量和穩(wěn)定性直接影響到電池的性能和壽命。為了優(yōu)化涂布過(guò)程，原寧德時(shí)代涂布技術(shù)專(zhuān)家劉玉青博士提出了一種創(chuàng)新的模型—“劉玉青涂珠六力模型”， 該模型為理解和解決涂布問(wèn)題提供了全新的視角。本文將深入探討這一模型以及與之緊密相關(guān)的涂布操作窗口，并對(duì)涂布過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析。

“劉玉青涂珠六力模型”與對(duì)應(yīng)影響工藝參數(shù)

一、劉玉青涂珠六力模型

劉玉青博士在其博士論文中，總結(jié)了涂布液珠(簡(jiǎn)稱(chēng)涂珠)在涂布過(guò)程中所受的六種主要作用力：靜壓力、拖曳力、阻尼力、毛細(xì)管力、抽真空力和重力。這些作用力共同決定了涂珠在涂布過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和穩(wěn)定性，

1、靜壓力：涂珠在涂布模頭內(nèi)部受到的壓力。

2、拖曳力：涂珠在基材上移動(dòng)時(shí)受到的阻力。

3、阻尼力：涂珠在流動(dòng)過(guò)程中因摩擦而受到的阻力，劉玉青博士創(chuàng)新性地將阻尼力從泊肅葉方程中單獨(dú)提煉出來(lái)，作為受力分析的重要依據(jù)。

4、毛細(xì)管力：涂珠與基材之間因表面張力而產(chǎn)生的力。

5、抽真空力：涂布過(guò)程中用于排除氣泡和多余漿料的力。

6、重力：涂珠受到的地心引力。

這六種作用力在涂布過(guò)程中相互平衡或競(jìng)爭(zhēng)，共同決定了涂珠的運(yùn)動(dòng)軌跡和涂層的均勻性。

根據(jù)“劉玉青涂珠六力模型”，當(dāng)出現(xiàn)涂布問(wèn)題時(shí)，根據(jù)靜壓力和拖曳力不平衡時(shí)的不同表現(xiàn)可以得出“推力”和“拉力”哪個(gè)其主導(dǎo)作用。然后根據(jù)涂布現(xiàn)場(chǎng)條件(例如涂布速度降低是否會(huì)影響后續(xù)工序產(chǎn)能)，分析是采用對(duì)“推力”和“拉力”直接進(jìn)行平衡，還是加強(qiáng)表面張力和阻尼力的緩沖作用，抑或是通過(guò)重力和抽真空力的調(diào)節(jié)來(lái)施加平衡作用。

確認(rèn)好相關(guān)策略后，可以從表1中依據(jù)相關(guān)工藝參數(shù)對(duì)各種作用力的影響，尋找對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整以便使涂珠受力穩(wěn)定性增強(qiáng)。例如靜壓力“推力”小于拖電力“拉力”導(dǎo)致涂珠不穩(wěn)定時(shí),我們可以減小上下唇間隙以增強(qiáng)靜壓力使涂珠更容易平衡穩(wěn)定。

二、涂布操作窗口

涂布機(jī)操作窗口是指在涂膜品質(zhì)可接受的前提下，各種工藝參數(shù)(如進(jìn)料速度、真空壓力、基材間隙、漿料黏度和表面張力等)能夠調(diào)整的范圍。在這個(gè)范圍內(nèi)，流體處于穩(wěn)態(tài)流動(dòng)狀態(tài)，涂層質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

1、工藝參數(shù)的影響

進(jìn)料速度：影響涂層的厚度和均勻性。

真空壓力：影響氣泡的排除和涂層的緊密度。

基材間隙：影響涂珠的流動(dòng)狀態(tài)和涂層的平整度。

漿料黏度：影響涂珠的流動(dòng)性和涂層的厚度。

表面張力：影響涂珠與基材之間的相互作用和涂層的均勻性。

2、操作窗口的表征

涂布操作窗口通常通過(guò)無(wú)量綱數(shù)來(lái)表征，如毛細(xì)管數(shù)(Ca)和基材間隙與濕膜厚度的比值等。這些無(wú)量綱數(shù)可以幫助我們重好地理解涂布過(guò)程中的物理現(xiàn)象和工藝參數(shù)的優(yōu)化方向。

三、涂布問(wèn)題分析

利用"劉玉青涂珠六力模型”，我們可以對(duì)涂布過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行深入分析，并找出相應(yīng)的解決方法。

1、涂層氣泡

原因：當(dāng)涂珠兩側(cè)的受力平衡被破壞時(shí)，如阻尼力減小或表面張力不足，涂珠容易在流動(dòng)過(guò)程中卷入空氣形成氣泡。

解決方法：調(diào)整工藝參數(shù)，如增加真空壓力、優(yōu)化基材間隙或提高漿料黏度，以改善涂珠的受力平衡和流動(dòng)狀態(tài)。

2、涂層橫條道

原因：當(dāng)涂珠在流動(dòng)過(guò)程中受到不均勻的拖電力時(shí)，會(huì)形成橫條道。

解決方法：優(yōu)化涂布模頭的幾何形狀和涂層速度，以確保涂珠在流動(dòng)過(guò)程中受到均勻的拖曳力。

3、涂層收縮和條紋：

原因：當(dāng)涂珠在流動(dòng)過(guò)程中受到過(guò)大的靜壓力或拖電力時(shí)，會(huì)發(fā)生收縮和條紋現(xiàn)象。

解決方法：調(diào)整漿料黏度和涂布速度，以平衡涂珠所受的靜壓力和拖曳力。

四、結(jié)論

劉玉青涂珠六力模型”為我們提供了一種全新的視角來(lái)理解和解決涂布問(wèn)題。通過(guò)深入分析涂珠在涂布過(guò)程中所受的六種作用力以及它們之間的平衡關(guān)系，我們可以更好地理解涂布過(guò)程中的物理現(xiàn)象和工藝參數(shù)的優(yōu)化方向。同時(shí)，利用涂布操作窗口的概念，我們可以更精確地控制涂布過(guò)程中的各種工藝參數(shù)從而生產(chǎn)出均勻無(wú)缺陷的電極涂層。

總之，"劉玉青涂珠六力模型”和涂布操作窗口為涂布工藝的優(yōu)化和質(zhì)量控制提供了有力的工具和方法。未來(lái)，隨著涂布技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，我們有理由相信，涂布復(fù)合機(jī)工藝將變得更加高效、穩(wěn)定和可靠。