鋰離子電池極片涂布過程具有漿料粘度大，涂層厚，基材薄、精度要求高等特點，目前已經廣泛采用狹縫擠壓式涂布技術。本文主要介紹了狹縫擠壓式涂布預計量式的特點與涂布量的預估方法；流體的受力情況、流場無量綱參數的含義；以及流體力學有限元對涂布流場的分析。

　　鋰離子電池是目前性能最優的二次電池產品，在能量密度、功率密度、壽命、環境適應性、安全和成本方面均有較大的改進空間，鋰離子動力電池是混合動力車、純電動汽車、儲能系統等應用技術和工程技術的基礎。極片制作工藝是制造鋰離子動力電池的基礎工藝，所以對于此環節所用設備的精度、智能化水平、生產性能的可靠性等要求非常高。目前，鋰離子動力電池行業已經普遍采用狹縫擠壓式涂布技術制造電池極片。擠壓涂布技術能獲得較高精度的涂層，同時也可以用于較高粘度流體涂布，被廣泛應用于柔性電子、功能薄膜、平板顯示器、微納米制造、印刷等眾多領域。

　　實際工藝過程中，涂布液的均勻性、穩定性、邊緣和表面效應受到涂布液的流變特性影響，從而直接決定涂層的質量。采用理論分析、涂布實驗技術、流體力學有限元技術等研究手段可以進行涂布窗口的研究，涂布窗口就是可以進行穩定涂布，得到均勻涂層的工藝操作范圍，其受到三類因素的影響：

　?。?）流體特性，如粘度μ、表面張力σ、密度ρ；

　?。?）擠壓模頭幾何參數，如涂布間距H，模頭狹縫尺寸w；

　?。?）涂布工藝參數，如涂布速度v，漿料送料流量Q等。

　　對于擠壓式涂布，在固定的流量下，存在一個涂布速度上限和一個涂布速度下限，介于涂布速度上下限之間的范圍即為涂布窗口。涂布窗口上限主要受到涂布液穩定性的影響，如當流量不足，或者涂布速度太快時，涂布液珠開始不穩定，容易產生空氣滲入、橫向波等缺陷。涂布窗口下限發生時，如流量過大或者涂布速度過慢，流體無法及時被帶走，涂布液珠大量累積，容易形成水窒或者垂流。

　　而鋰離子動力電池極片涂布過程具有其自身的特點： 雙面單層依次涂布，即使現在市場上出現的雙面涂布機也是兩面依次進行涂布的； 漿料濕涂層較厚，一般為 100 ~ 300 μm； 漿料為非牛頓型高粘度流體；相對于一般涂布產品而言，極片涂布精度要求高， 和膠片涂布精度相近；涂布基材為厚度為6~ 30 μm的鋁箔或銅箔。

　　圖1 狹縫擠壓式涂布示意圖

　　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入模頭內部型腔，并形成穩定的壓力，漿料最后在模頭狹縫出口噴出，涂覆在箔材上，涂層經過烘箱進行干燥。

　　圖2 涂布外流場示意圖

　　圖2為涂布穩定后擠壓模頭到箔材之間的流場示意圖，如圖2所示，基本參數主要包括擠壓模頭到涂輥的間隙H、狹縫尺寸w、基材走帶速度v，上料流量Q、涂布濕厚h、以及涂層寬度B。狹縫擠壓涂布技術是一種先進的預計量涂布技術。