Co je výběr metod povlakování?

Co je výběr metod povlakování?

Existuje mnoho způsobů potahování. Mezi metody nanášení máčením, nanášení válečkem, natírání čepelí a nanášení drátu -navíjení drátu atd. patří přednastavené metody potahování s kluzným nanášením,-štěrbinové potahování, vytlačování a potahování clonou atd. Několik metod potahování jsme již podrobně probrali výše. Níže stručně představíme další způsoby nanášení.

Potahování máčením je metoda potahování, při které je pás nepřetržitě ponořen a vytahován z nádrže na kaši a přebytečná kaše teče zpět do nádrže, jak je znázorněno na obrázku 5-89. Nanášení máčením je obvykle oboustranné-potahování, takže směr tažení pásu je obecně kolmý k povrchu kapaliny, aby byla zajištěna konzistentní tloušťka povlaku na obou stranách pásu. Tloušťka povlaku obvykle závisí na viskozitě, hustotě, rychlosti linky a úhlu vytažení. Tloušťka potahu kaše na povrchu sítě se stává silnější, jak se zvyšuje viskozita kaše a rychlost potahování. Potahování máčením je samozřejmě také vhodné pro přerušovaný provoz složitých obrobků, ale když je rychlost odpařování rozpouštědla vysoká, dojde k proudění.

Fig 5-89 Dip Coating Method

Potahování čepelí je metoda potahování, která využívá čepel ke snížení tloušťky potahování kaše na potahovacím válci nebo pásu na specifikovanou tloušťku, jak je znázorněno na obrázku 5-90. Mezi nimi závisí tloušťka povlaku a hmotnost povlaku vzduchového-nožového povlaku na tlaku vzduchu-nože a rychlosti proudu vzduchu a je zvláště vhodný pro nanášení nízkoviskózních nebo středně viskózních kalů-nízké-vody-. Při použití suspenzí na bázi organických rozpouštědel je třeba dbát na to, aby nevznikaly výbušné směsi z velkého množství vzduchu a výparů hořlavých rozpouštědel.

Fig 5-90 Blade Coating

Potahování záclon je způsob potahování, při kterém je kaše vytlačována ze štěrbiny a padá přímo na běžící pás ve formě tekuté záclony. Patří k metodě nanášení přednastaveného množství, jak je znázorněno na obrázku 5-91. Vzhledem k tomu, že vzdálenost mezi břitem vytlačovací hubice a pásem je velká a na závěsu nejsou žádné vzduchové bubliny, má vynikající výhody při eliminaci defektů, jako je výplet a škrábance. Díky větší kinetické energii clony pomáhá stabilizovat meniskus, lze tak dosáhnout vyšší rychlosti potahování. Rychlost linky může dosáhnout více než 100 m/min a je stále více používána ve vysoce přesných řešeních pro lakování baterií.

Figure 5-91 Falling curtain coating; Figure 5-92 Wire rod coating

Nanášení-navinuté tyče je metoda nanášení, která využívá-navinutou dávkovací tyč k rovnoměrnému potažení kapaliny na měkkém pásu, jak je znázorněno na obrázku 5-92. Navinutá tyč-je vyrobena pevným navinutím leštěného drátu z nerezové oceli kolem tyče s jádrem. Drát-navinutá tyč se také nazývá potahovací tyč nebo natíraná tyč. Když je navíjecí drát velmi tenký, přesnost tloušťky povlaku může dosáhnout několika mikronů. Protože kapalina s nízkou viskozitou snadno teče po navinutém kovovém drátu, je vhodná pro nátěry kapalin s nízkou viskozitou. Pomocí speciálních potahovacích tyčí může být viskozita povlaku relativně vysoká a tloušťka povlaku může dosáhnout 225 μm. Rychlost potahování tyče je obecně omezena na 304 m/min.

Výběr metody nátěru je systematický projekt s mnoha faktory, které je třeba zvážit. Při výběru metody nátěru je třeba vzít v úvahu následující hlavní faktory:

Většina metod potahování je vhodná pro potahování jedné vrstvy po druhé a další vrstva se nanáší po vysušení předchozí vrstvy. Některé metody mohou potahovat více vrstev současně, jako například skluzové potahování, které může potahovat alespoň 9 vrstev současně v potahování barevným filmem. Potahovací hlava clonového potahování je skluzová potahovací hlava a potahová vrstva také stéká dolů na okraji, takže lze také provádět vícevrstvé potahování. Potahování štěrbin-vstřikovací tryskou a potahování vytlačováním obvykle provádějí jednovrstvé potahování{5}}, ale mohou mít také dva nebo tři vytlačovací sloty pro vícevrstvé potahování, které je široce vyžadováno výrobci lithium-iontových baterií.

Povlak-navinutých drátů je vhodný pro tenké-vrstvy; extruzní povlakování, reverzní válcování a clonové povlakování jsou vhodné pro silné povlaky, které mohou dosáhnout 400–750 μm. Obecně řečeno, čím tenčí je povlak, tím větší je obtížnost povlakování. Je třeba poznamenat, že zde uvedená tloušťka je tloušťka mokrého povlaku a rozdíl mezi suchým povlakem a mokrým povlakem je velmi velký.

Viskozita a viskoelasticita jsou fyzikální veličiny, které odrážejí reologické vlastnosti. Každá metoda povlakování má určitý rozsah vhodné viskozity a smykové rychlosti. Viskozita suspenze se nejlépe volí podle viskozity měřené při smykové rychlosti povlaku, protože viskozita se mění se smykovou rychlostí. Pro složení suspenze lithiových baterií od předních dodavatelů materiálů pro lithium-iontové baterie se přesná kontrola viskozity stala klíčovým faktorem stability procesu. V procesu povlékání předem nastaveného množství je však smyková rychlost, které je suspenze obvykle vystavena, příliš vysoká, takže je obtížné dosáhnout tak vysoké smykové rychlosti se současnými přístroji, takže odhad viskozity je hrubý a nakonec převáží experimentální výsledky. Přestože je viskoelasticita velmi důležitá, je obtížné ji předvídat. Určitá viskoelasticita pomáhá zlepšit fungování určitých povlaků, ale vysoká viskoelasticita může způsobit opožděné defekty tažení.

Přesné štěrbinové-potahování, kluzné potahování a potahování clonou mají vyšší přesnost potahování, zatímco přesnost jiných metod potahování závisí na vlastnostech kapaliny, geometrii válce, rychlosti otáčení a dalších faktorech. Každá metoda povlakování má široký rozsah povlakování, který závisí na struktuře a provozním režimu povlakovacího zařízení. Pouze velmi jemnou optimalizací zařízení pro potahování elektrod baterie lze dosáhnout dobrých výsledků potahování.

Web může být -propustný nebo propustný. U propustné sítě mohou být póry před potažením utěsněny. Je také nutné vzít v úvahu drsnost a povrchové napětí na pásu. Povrchové napětí kaše musí být nižší než povrchové napětí rouna.

Rychlost potahování souvisí s efektivitou výroby. Pokud je to možné, čím vyšší je rychlost nanášení, tím lépe. Všechny metody potahování mají limity rychlosti potahování, ale některé metody jsou lepší u vysokorychlostního potahování-. Potahování záclon vyžaduje minimální průtok, aby se zajistilo, že se záclona neroztrhne, takže při tenké vrstvě nelze natírání vysokou rychlostí{4}}provádět. Při skluzném potahování, kdy je potahová vrstva velmi tenká, bude potahová vrstva nestabilní. Vyšší rychlost a silnější vrstva povlaku pomáhá předcházet nestabilitě povlaku. Podobně lze hladkou a -propustnou síťovinu potahovat vyšší rychlostí. S délkou sušící sekce souvisí i rychlost potahování. Čím delší je sušící úsek, tím je výhodnější zvýšit rychlost sušení.

Metody povlakování a jejich použitelné rozsahy jsou uvedeny v tabulce 5-6.

Kategorie	Způsob potahování	Smyková rychlost /s⁻¹	Viskozita /Pa·s	Mokrá tloušťka /μm	Přesnost povlaku /%	Maximální rychlost /(m/min)	Vliv drsnosti pásu
Nivelace	Nivelace	0.01-0.10	-	-	-	-	-
	Vzduchový nůž	-	0.005-0.5	2-40	5	500	Vysoký
	Povlak-navinutého drátu	-	0.02-1	5-50	10	250	Vysoký
Jedna vrstva	Potah čepele	1000-10000	0.5-40	1-30	-	1500	Vysoký
		20-40000
	Reverzní válcování	100-10000	0.1-50	5-400	5	300	Mírný
		1000-100000
	Povrchová úprava-štěrbin	3000-100000	0.005-20	15-250	2	400	Mírný
	Extruzní nátěr	-	50-5000	15-750	5	700	-
Vícevrstvé	Skluzavka	1000-10000	0.005-0.5	15-250	2	300	Mírný
		3000-12000
	Záclonový povlak	1000-10000	0.005-0.5	2-500	2	300	Mírný

Metody potahování elektrod lithiových-iontových baterií jsou primárně nanášení válečkem a vytlačování. Reverzní válcování vyžaduje vyšší smykovou rychlost, je vhodné pro kaši s mírně vyšší viskozitou, získává silnější povlakový film a dobrou kvalitu povlaku a je v současnosti nejběžněji používanou metodou povlakování pro lithium-iontové baterie. Extruzní povlak představuje v průmyslu poměrně pokročilou technologii povlakování. Při potahování je na kaši vyvíjen určitý tlak, který lze použít pro potahování kaše s vyšší viskozitou. Získaný elektrodový plát má vyšší přesnost a vysokou rychlost potahování. S neustálým vývojem technologie lithiových baterií a zvyšující se poptávkou výrobců lithium-iontových baterií po vyšší hustotě energie a konzistenci se bude na výrobních linkách příští{12}}generace více používat extruzní potah podporovaný-nejmodernějším{9}}-zařízením pro potahování elektrod baterií a vysoce přesnými{11}}řešeními potahování baterií.