极片涂布打皱原因全面解析及相应解决方案
在锂电池制造过程中，涂布工序是极为关键的一环，直接影响极片质量和电池性能。然而，涂布过程中极片打皱是一个常见但令人头痛的问题。如果未能妥善解决，不仅会导致材料浪费，还可能影响生产效率和产品一致性。本文将深度解析涂布极片打皱的成因，并为锂电行业从业者提供实用的解决方案。
一、涂布极片打皱的影响
涂布极片打皱不仅影响外观，还可能导致电池性能下降，包括：
极片短路：褶皱区域可能导致局部短路。
析锂现象：涂布不均导致电极厚度差异，影响电池一致性。
循环性能下降：起皱的极片可能导致电池容量和循环寿命的下降。
二、涂布极片打皱的来源及解决方案
1. 浆料问题
1）浆料粘度不合适
浆料粘度过高或过低会导致涂布不均匀。
解决方案：
·根据涂布工艺要求，调整浆料粘度到最佳范围，通常通过改变溶剂比例或添加增稠剂/稀释剂实现。
·使用流变仪测试粘度曲线，确保浆料在剪切速率下的流动性符合要求。
2）固含量波动
固含量过高，浆料干燥时收缩应力增大，导致涂层张力不均，引发褶皱。固含量过低，浆料薄弱，容易滑移或无法附着，导致基材受力不均。
解决方案：
·严格控制浆料配方中的固含量比例，通过精密计量设备确保投料准确性。
·定期检测浆料的固含量波动，调整搅拌和混合时间，保证均匀性。
3）浆料分散不均
颗粒局部聚集，涂布层局部厚度增加，引发基材弯曲或褶皱。
解决方案：使用高效分散设备（如高速搅拌机）或者优化匀浆工艺确保浆料分散均匀，无颗粒团聚。
2. 基材问题
1）基材张力不均匀
涂布过程中，基材可能存在横向宽幅单边松紧差异或纵向松紧波动，导致张力分布不均，进而引发起皱。
解决方案：
·更换基材或适当加大基材的放卷张力，但不可过大。
·基材在生产时发生的形变
2）基材张力不匹配
基材张力不匹配可能引发竖向和斜向褶皱。
解决方案：
·遵循“基材越薄、门幅越窄，张力越小”的原则。
·采用恒张力放卷、锥度张力收卷的设定方式。
3）基材自身形变
不同基材（如超薄铜铝箔、复合铜铝箔等）在温度或张力作用下可能发生不可逆的形变，导致橘皮或鼓起等起皱现象。
解决方案：
·不影响烘干效果的前提下降低热辊或烘箱温度。
·减小放卷张力，同时适当增大收卷张力。
4）基材严重塌边
基材轻微塌边在降低张力和调整调节辊作用下能勉强生产，但严重塌边物料经过过辊容易出现打皱。
解决方案：更换质量更高的基材物料。
3. 操作和工艺问题
1）接带不规范
接带时操作不当会导致箔带张力不平衡，从而产生褶皱。
解决方案：按照标准操作规程进行接带，确保箔带张力平衡。
2）穿带错误
穿带时未居中模式穿带会导致放卷机构不稳定，从而引起褶皱。
解决方案：确保穿带时居中模式穿带，避免放卷机构不稳定。
3）张力波动引起的变化
张力辊速度设定不合理或设备电机频率波动大，容易导致涂布过程中张力变化，引发起皱。
解决方案：
·确保牵引辊速度与涂布速度匹配，避免因速度差异引发张力波动。
·定期检查设备电机的运行状态，确保电机频率波动在允许范围内。若发现频率波动异常，应及时维修或更换问题部件，如电机控制器或驱动系统。
·安装实时张力监控系统，可在运行中检测张力变化并自动调整。采用闭环控制技术，确保张力始终维持在稳定范围内。
·定期润滑机械部件，减少设备磨损对张力波动的影响。检查张力辊及其相关部件是否存在异常松动或磨损，并及时更换。
4）加热温度过高
当浆料固含量低和涂布层厚时，干燥浆料需要高温和高风频率。在快速干燥过程中，箔材和浆料表面张力发生变化，尤其浆料受温度影响会发生收缩起皱现象。
解决方案：降低涂布速度、降低加热温度。
5）风频过大
烘箱上下出风口风量不平衡，导致极片在烘箱内受力不均匀，在烘箱内抖动大，造成极片开裂，严重时出现打卷。
解决方案：调整涂布上、下风嘴开合量，控制出风量，直至涂布带料经过每段烘箱时平稳无抖动。
6）涂层过厚
涂层厚度过大或黏度偏高可能引发基材滑动，导致起皱。
解决方案：降低涂层厚度，或选择黏度偏低的粘结剂。
4. 设备问题
1）导向辊不平行
从设备安装角度来看，不论精度多高的设备，在运行了一段时间后，由于涂布片材在运行中各张力的作用下会导致导向辊发生偏移。在实际生产中，当发生褶皱时，经验不足的生产班组及技术人员往往第一时间会调整导向辊，而忽视了真正引起褶皱的其他原因，从而导致导向辊的上下或左右不平行成为影响起皱的主要问题。
解决方案：
·测量观察不平行的单根导向辊的左右直径是否一致，若不一致则需直接更换导辊；若左右直径一致则需要调整。
·具体调整方法：选择好基准点，先目测平行度，观察导向辊之间的间隙，之后再用辅助工具测量。工程上最实用的测量方法是用卷尺绕过两根导向辊形成闭环椭圆读取周长，根据数据差异做出相应调整。
2）辊紧固螺钉松动
辊紧固螺钉松动原因造成各辊的平行状态被破坏，此时会出现打皱现象。
解决方案：及时调整并紧固好即可。
3）辊面粗糙或粘有异物
辊面粗糙度超差，辊面不够光滑，有明显的加工纹理时也会造成箔带打皱，需要请厂家给予更换。如果是背辊及各过辊表面粘有异物，则需要及时清理，并注意不要损伤辊面。
4）复合压力问题
设备上，气缸、结构及胶辊设计可能存在不合理或安装不到位的情况，导致胶辊两侧的压力不一致。此外，不同门幅产品的生产切换（尤其从窄门幅切换到宽门幅）也会引发胶辊受力不均，导致压痕印甚至起皱。
解决方案：
·定期做复写纸测试，检查复合压力是否一致，并根据结果调整。
·适当减少复合压力，避免过大的压力设置。
·合理安排生产计划，避免长时间仅生产窄幅产品。
5）两端间隙不一致
如果是转移式涂布，两端间隙指的是涂辊和背辊之间的。如果是狭缝挤压式涂布，两端间隙指的是唇口和基材之间的。两端间隙不一致会导致极片打皱。
解决方案：
·不管涂第一面还是第二面，操作员都要仔仔细细地调整两端间隙。通过精密工具（如塞尺、间隙规）测量并调整来确保两端间隙一致性。
·检查辊表面磨损情况，及时修复或更换。
·引入传感设备，实时检测涂布过程中两端间隙状态及压力分布，及时调整。
·在换产或调整工艺时，增加间隙校准环节，确保设备始终处于最佳状态。
6）强制性纠偏
基材运行时若纠偏装置匹配不当或校正不合理，会导致强制性纠偏，特别是放卷与收卷位置不在一条线的情况下，容易引发蛇形现象或强制性起皱。
解决方案：
·关掉放卷或收卷纠偏装置，让其通过自然走位到稳定位置后再打开纠偏。
·做好纠偏位置标识，固定放卷和收卷的基准位置。
7）气涨轴偏心
气涨轴发生一侧有气一侧无气时，整体卷姿会变成“子弹头形”，导致受力松紧不均而产生褶皱。
解决方案：
· 及时更换有问题的气涨轴：使用前，检查气涨轴是否存在漏气、充气不均的情况，特别是气囊和密封部件是否损坏。一旦发现气涨轴不能保持均匀充气，应立即更换，以避免影响生产连续性。
·加强充气操作管理：操作时，应从两端均匀充气，确保气涨轴内的压力平衡。根据基材的厚度和卷材张力要求，设定合适的气压，避免充气不足或过度。
