Що таке вибір методів покриття?

Що таке вибір методів покриття?

Способів нанесення покриття багато. Методи покриття зануренням включають покриття зануренням, покриття валиком, покриття леза та покриття дроту-намотаного стрижня тощо. Методи попередньо заданої кількості покриття включають покриття ковзанням, покриття-шліфом, покриття екструзією та покриття шторкою тощо. Ми вже обговорювали декілька методів покриття детально вище. Нижче ми коротко представимо інші методи покриття.

Покриття зануренням — це метод нанесення покриття, при якому полотно безперервно занурюється в резервуар для гною та витягується з нього, а надлишок суспензії стікає назад у резервуар, як показано на малюнку 5-89. Покриття зануренням зазвичай має двостороннє покриття, тому напрямок витягування полотна зазвичай перпендикулярний до поверхні рідини, щоб забезпечити однакову товщину покриття з обох боків полотна. Зазвичай товщина покриття залежить від в'язкості, щільності, швидкості лінії та кута висмикування. Товщина шару суспензії на поверхні полотна стає густішою, оскільки в’язкість суспензії та швидкість нанесення покриття збільшуються. Звичайно, покриття зануренням також підходить для періодичної роботи складних заготовок, але коли швидкість випаровування розчинника висока, буде потік.

Fig 5-89 Dip Coating Method

Покриття лезом — це метод нанесення покриття, який використовує лезо для зменшення товщини покриття суспензії на валику або полотні для покриття до заданої товщини, як показано на малюнку 5-90. Серед них товщина та вага покриття повітряного-ножового покриття залежать від тиску повітряного-ножа та швидкості повітряного струменя, і воно особливо підходить для нанесення суспензій на водній{-основі низької-в’язкості або середньої{5}}низької-в’язкості-. При використанні шламів на основі органічних розчинників необхідно стежити, щоб уникнути утворення вибухонебезпечних сумішей з великої кількості повітря та парів легкозаймистих розчинників.

Fig 5-90 Blade Coating

Покриття завісою — це спосіб нанесення покриття, при якому суспензія екструдується з отвору та падає безпосередньо на рухоме полотно у вигляді рідкої завіси. Він відноситься до попередньо встановленого кількісного методу покриття, як показано на малюнку 5-91. Оскільки відстань між кромкою екструзійної матриці та полотном є великою, а на завісі немає бульбашок повітря, це має надзвичайні переваги в усуненні таких дефектів, як струни та подряпини. Завдяки більшій кінетичній енергії завіси це допомагає стабілізувати меніск, тому можна досягти більш високої швидкості покриття. Швидкість лінії може досягати понад 100 м/хв і все частіше використовується у високоточних рішеннях для покриття акумуляторів.

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

Нанесення покриття на дротяну -стрижню – це метод покриття, у якому використовується дротяна-дозуюча штанга для рівномірного покриття рідини на м’якому полотні, як показано на малюнку 5-92. Дріт-намотаний стрижень виготовляється шляхом щільного намотування полірованого дроту з нержавіючої сталі навколо сердечника. Дріт-намотаний стрижень також називають стрижнем для покриття або ракелем. Коли намотувальний дріт дуже тонкий, точність товщини покриття може досягати кількох мікрон. Оскільки рідина з низькою{9}}в’язкістю легко тече по намотаному металевому дроту, вона підходить для покриття рідин із низькою в’язкістю. Використовуючи спеціальні стрижні для покриття, в’язкість покриття може бути відносно високою, а товщина покриття може досягати 225 мкм. Швидкість нанесення покриття стрижня зазвичай обмежена 304 м/хв.

Вибір методу покриття є систематичним проектом, у якому слід враховувати багато факторів. Нижче перераховані основні фактори, які слід враховувати при виборі способу покриття:

Більшість методів покриття придатні для нанесення одного шару за раз, а інший шар наноситься після висихання попереднього. Деякі методи можуть покривати кілька шарів одночасно, наприклад, нанесення на ковзання, яке може покривати принаймні 9 шарів одночасно кольоровим плівковим покриттям. Головка покриття шторного покриття є головкою для нанесення ковзного покриття, і шар покриття також стікає вниз по краю, тому також можна наносити багатошарове покриття. Нанесення-шліфового покриття та екструзійне покриття зазвичай виконують одно-шарове покриття, але вони також можуть мати два або три екструзійні щілини для багатошарового покриття, яке широко вимагається виробниками літій-іонних акумуляторів.

Покриття дроту-намотаного стрижня підходить для-тонкошарового покриття; Екструзійне покриття, зворотне валкове покриття та навісне покриття підходять для товстого покриття, яке може досягати 400–750 мкм. Загалом, чим тонше покриття, тим складніше покриття. Слід зазначити, що товщина, згадана тут, є товщиною мокрого покриття, і різниця між сухим покриттям і мокрим покриттям дуже велика.

В'язкість і в'язкопружність - фізичні величини, що відображають реологічні властивості. Кожен метод покриття має певний діапазон відповідної в’язкості та швидкості зсуву. В’язкість суспензії найкраще вибирати відповідно до в’язкості, виміряної за швидкістю зсуву покриття, оскільки в’язкість змінюється зі швидкістю зсуву. Для складу суспензії для літієвих акумуляторів, який надають провідні постачальники матеріалів для літій-іонних акумуляторів, точний контроль в’язкості став ключовим фактором стабільності процесу. Однак у процесі нанесення покриття з попередньо встановленою кількістю швидкість зсуву, якій зазвичай піддається суспензія, є занадто високою, тому важко досягти такої високої швидкості зсуву за допомогою поточних інструментів, тому оцінка в’язкості є грубою, і, зрештою, перевагу мають експериментальні результати. Хоча в’язкопружність дуже важлива, її важко передбачити. Деяка в’язкопружність допомагає покращити роботу певних покриттів, але висока в’язкопружність може спричинити дефекти відстроченого тягнення.

Прецизійне нанесення покриття під -штамп, ковзне покриття та навісне покриття мають вищу точність покриття, тоді як точність інших методів покриття залежить від властивостей рідини, геометрії ролика, швидкості обертання та інших факторів. Кожний спосіб нанесення покриття має широкий діапазон нанесення покриття, який залежить від конструкції та режиму роботи пристрою для нанесення покриття. Лише шляхом дуже тонкої оптимізації обладнання для нанесення покриття на електроди акумулятора можна отримати хороші результати покриття.

Мережа може бути -непроникною або проникною. Для проникного полотна пори можна закрити перед нанесенням покриття. Також необхідно враховувати шорсткість і поверхневий натяг на полотні. Поверхневий натяг суспензії має бути нижчим, ніж полотно.

Швидкість нанесення покриття залежить від ефективності виробництва. Якщо це можливо, чим швидша швидкість нанесення покриття, тим краще. Усі методи нанесення покриття мають обмеження швидкості нанесення покриття, але деякі методи є кращими для високо-швидкісного нанесення покриття. Покриття завіси вимагає мінімальної швидкості потоку, щоб гарантувати, що завіса не розірветься, тому високо-швидкісне покриття не можна виконувати, коли шар тонкий. У ковзному покритті, коли шар покриття дуже тонкий, шар покриття буде нестабільним. Вища швидкість і більш товстий шар покриття допомагають уникнути нестабільності покриття. Подібним чином на гладке та не-проникне полотно можна наносити покриття з більшою швидкістю. Швидкість нанесення покриття також залежить від довжини ділянки сушіння. Чим довша секція сушіння, тим сприятливіша швидкість сушіння.

Методи покриття та їх застосовні діапазони наведені в таблиці 5-6.

Категорія	Спосіб нанесення покриття	Швидкість зсуву /с⁻¹	В'язкість /Па·с	Волога товщина /мкм	Точність покриття /%	Максимальна швидкість /(м/хв)	Вплив шорсткості полотна
Вирівнювання	Вирівнювання	0.01-0.10	-	-	-	-	-
	Повітряний ніж	-	0.005-0.5	2-40	5	500	Високий
	Покриття дроту-	-	0.02-1	5-50	10	250	Високий
Одношаровий	Покриття леза	1000-10000	0.5-40	1-30	-	1500	Високий
		20-40000
	Зворотне рулонне покриття	100-10000	0.1-50	5-400	5	300	Незначний
		1000-100000
	Покриття щілини-	3000-100000	0.005-20	15-250	2	400	Незначний
	Екструзійне покриття	-	50-5000	15-750	5	700	-
Багатошарові	Слайд покриття	1000-10000	0.005-0.5	15-250	2	300	Незначний
		3000-12000
	Шторне покриття	1000-10000	0.005-0.5	2-500	2	300	Незначний

Методи нанесення покриттів на листи електродів літій-{0}}іонних акумуляторів передбачають нанесення покриття валком і екструзію. Покриття зворотним валком вимагає більшої швидкості зсуву, підходить для суспензії з трохи вищою в’язкістю, забезпечує товщу плівку покриття та гарну якість покриття, і наразі це найпоширеніший метод покриття для літій-іонних акумуляторів. Екструзійне покриття є відносно передовою технологією покриття в промисловості. Під час нанесення покриття до суспензії прикладається певний тиск, який можна використовувати для покриття суспензії з більшою в’язкістю. Отриманий електродний лист має більш високу точність і швидку швидкість нанесення покриття. З безперервним розвитком технології літієвих акумуляторів і зростаючим попитом виробників літій-іонних акумуляторів на вищу щільність енергії та консистенцію екструзійне покриття, яке підтримується ---сучасним-обладнанням для покриття електродів акумуляторів і високо-прецизійними рішеннями для покриття акумуляторів, буде ширше використовуватися на виробничих лініях наступного-покоління.