如何抑制锂电池涂布厚边现象？

2025-07-21 11:13

大家好！我是不言，这是我的第166篇原创文章。

今天来聊一聊锂离子电池涂布工艺的常见异常——涂布厚边现象。

今天这篇文章主要是基于刘玉青博士的新书《锂电工艺密码：揭秘粉体与流体的微观世界》的总结。

涂布厚边由浆料边缘优先挥发（咖啡环效应）引发，温度降低导致表面张力梯度（温度↓→张力↑），驱动浆料向边缘迁移。本文解析表面活性剂添加（如CMC）、分段控温（预热区低温慢干）及模头垫片削薄等改善措施的作用机制。

1. 厚边现象的产生原理

咖啡环效应（边缘优先挥发）

涂布后，浆料边缘的表面积更大，溶剂挥发速度比中心区域更快。

挥发过程吸热导致边缘温度降低，根据 表面张力与温度的反比关系（温度↓→表面张力↑），边缘区域表面张力显著高于中心区域。

毛细作用加剧堆积

边缘的毛细管力（Young-Laplace方程）进一步吸附浆料，加剧边缘增厚。

2. 改善措施2.1 调控浆料性质

降低表面张力：添加非极性表面活性剂（如油性涂料中的流平剂），破坏表面张力梯度。示例：负极浆料中CMC的疏水端可降低水的表面张力。

优化流变性能：提高浆料粘度（如增加CMC含量），抑制流动迁移；但需避免粘度过高导致涂布困难。

2.2 优化干燥工艺

分段控温控风：

预热区：低温慢速干燥，减少边缘与中心的温差。降速干燥区：降低风速，避免边缘过度挥发。示例：水系浆料因表面张力高（72 dyn/cm），需更严格的温控。2.3 改进涂布设备参数

调整模头设计：

减小唇口间隙，增加浆料挤出压力（泊肃叶方程），抑制边缘扩散。

采用垫片削薄设计，补偿离模膨胀导致的边缘增厚（Type 3垫片）。

控制涂布速度：降低速度可减少动态润湿线波动，避免边缘浆料堆积（刘玉青涂布六力模型）。

2.4 基材预处理

提高基材亲水性：对铜箔/铝箔进行电晕处理，增加表面能（达因值），改善浆料铺展性。

通过上述措施，可有效抑制表面张力梯度驱动的浆料迁移，从而改善厚边问题。实际生产中需根据浆料体系（水系/油性）调整参数组合。

以上内容均为本人日常工作，交流，阅读文献所得，由于本人能力有限，文中阐述观点难免会有疏漏，欢迎业内同仁积极交流，共同进步！

参考资料：

我是不言

锂电池技术老兵 × AI提效实践者

左手死磕锂电池技术，右手玩转AI提效！

-End-

原文标题 : 如何抑制锂电池涂布厚边现象？

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