Kuru mallarTarihteki en eksiksiz lityum pil kaplama teknolojisi özeti
Kaplama prosesi, sıvının fiziksel özelliklerinin çalışmasına dayalı olarak bir substrat üzerine bir veya daha fazla sıvı katmanının kaplanması işlemidir Substrat genellikle esnek bir film veya astardır ve daha sonra uygulanan sıvı kaplama Fırında kurutma veya özel işlevlere sahip bir film oluşturmak için kürleme. Şu anda, lityum iyon pil kutup parçalarının kaplama yöntemleri esas olarak virgül rulo transfer kaplama ve yarık ekstrüzyon kaplama içerir.
(Kaynak: WeChat genel hesabı: "Material Craftsman" Kimliği: cailiaojiang123)
Bulamaç özelliklerinin kaplama üzerindeki etkisi
Kaplama Solüsyonunun Viskoelastisitesinin Kaplama Sonuçlarına Etkisi
Kaplama çözeltisinin özellikleri, kaplama sonuçları üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Kaplama çözeltisinin kesme hızı-viskozite verileri, kaplamaya başlamadan önce çok önemli bir husustur. Kaplama çözeltisi, genel olarak konuşursak, çok güçlü viskoelastisiteye sahip olduğunda, kaplama işlemine daha fazla zorluk getirecektir.
Viskoelastisite, bir akışkan deforme olduktan sonra viskozite ve elastikiyetin reaksiyon performansıdır.Bazı akışkanlar, sadece kesme gerilimi altında viskozitede bir değişiklik gösterirken, daha karmaşık akışkanlar, kesme deformasyonundan sonra güçlü bir esnekliğe sahiptir. Bir sıvının viskoelastik özellikleri nasıl yargılanır? Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, kesme kuvveti ve viskozite eğrisi ile değerlendirilebilir. Kesme kuvvetine maruz kaldığında viskozite histerezis fenomenine sahiptir ve viskoelastiktir.
Basınç serbest bırakıldıktan sonra sıvıdaki bu değişiklik kaplamanın etkisini büyük ölçüde etkileyebilir.
Peki etkisi nedir?
Yuva kaplamada, çözelti kaplama kafasının ağzından daha büyük bir kesme kuvveti ile ekstrüde edilirse veya daha hızlı bir hızda uygulanırsa, çünkü çözelti kaplama tamamlandıktan sonra basınç tahliyesi koşulu altında serbest bırakılır. sonunda benzer dikey şeritlerin oluşumuna yol açacak olan geri çekilme olabilir. Şiddetli vakalarda bile solüsyonun geri çekilmesi membranın kırışmasına ve kıvrılmasına neden olabilir.
Peki bu kusurlardan nasıl kaçınılır?
Yuva kaplama işleminde, çözeltinin dudaklardan çok düzgün bir şekilde akması ve çözeltinin kesme kuvvetinin minimumda kontrol edilmesi için kaplama kafasının içindeki sıvı akışını çok dikkatli bir şekilde kontrol etmemiz gerekir.
Genel olarak konuşursak, genel kaplama çözümü kendi kendini tesviye etme yeteneğine sahiptir ve viskoelastik gövdenin akması kolay değildir, bu nedenle filmin düzlüğü daha düşük olacaktır.
Viskoelastik bir cismi kaplamak istediğinizde, kaplama işlemi sırasında süreci daha iyi kontrol edebilmek için, öncelikle polimerin daha yüksek moleküler ağırlıklı kuvvet altındaki reaksiyonunu tam olarak anlamalısınız, ortaya çıkan kusurları telafi etmelisiniz.
Genel olarak, bu tür akışkanların daha düşük kesme kuvvetlerinde uygulanması, kusur olasılığını azaltmanın yoludur!
Kaplama işleminin temel sorunları
Slot Kalıp Kaplamada Vakum Kutusunun Önemi
Slot Die kaplama işlemindeki akışkan, basınç, viskoelastik kuvvet, atalet kuvveti, yüzey gerilimi vb. içerir. Çeşitli kuvvetlerin etkisi altında, tüm akışkan sistemi bir dengeye ulaşır ve stabil bir kaplama işlemi oluşturur.
Kalıp yarığı ve boşluğundaki sıvının kuvvetini ve akışını analiz ederken, yağlama teorisine dayalı modele yaklaşacağız:
Bunlar arasında Pc, kalıp yarığı veya boşluk basıncıdır, PD, kalıbın üst dudağındaki basınçtır ve PE ve PU, alt dudağın farklı bölgelerindeki basınçlardır.
Daha sonra, Couette sıvısı ve Poiseuille akış rejimine dayalı olarak Stokes denklemine göre hesaplanabilir:
Kalıp yarığında sıvı akışı:
Kalıbın alt dudağındaki sıvı akışı:
Stabil bir kaplama işleminde, kalıbın alt dudağının akış hızı 0 olmalıdır ve yalnızca 0 olduğunda alt dudağın damlacık konumu stabildir.
Yukarıdaki türetmeye dayanarak, PU'nun PE'den daha küçük olduğu hesaplanabilir.
Sonra kalıbın üst dudağının akışına bakın, göreceli olarak konuşursak, çok daha karmaşık olacaktır.
Yukarıdaki şematik diyagrama göre kalıbın üst dudağının akış hızı hesaplanabilir:
Yukarıdaki formüle göre elde edilebilir:
Daha ince kaplama ağırlıkları elde etmek istiyorsanız, t'nin HD'nin 1/2'sinden az olmasını istiyorsunuz ve öyleyse şunları yapmanız gerekir:
yani
Sonuç, Po'nun atmosfer basıncından daha az olmasıdır. Atmosferik basınçtan daha azına nasıl ulaşılır, yani vakum kutusu arttırılır. Yani daha ince bir kaplama kalınlığı elde etmek istiyorsanız vakumlu kutu kullanımı oldukça gereklidir. Yukarıdakiler, tüm kalıp kaplamasında bir vakum kutusunun kullanılması gerekliliğinin teorik temelidir.
Partikül İçeren Çözümlerle Kalıp Kaplama Problemleri
Genel basit araştırma yöntemi, çözümü ilk önce bir Newton sıvısı olarak kabul etmek ve ortalama parçacık konsantrasyonu ile viskozite arasındaki ilişkiyi analiz etmektir. Bununla birlikte, deneysel veriler, bir yarık kalıp ile kaplandığında parçacık içeren çözeltilerin gerçekliğinin düşünülenden daha karmaşık olduğunu göstermektedir. 1987'de Leighton ve Acrivos, deneylerinde, çözelti belirli bir kesme kuvvetine maruz kaldığında, çözeltideki parçacık dağılımının eşit olmayacağını buldu. Birçok fonksiyonel kaplama için kaplamanın mikro yapısı, kaplamanın fonksiyonel performansı için çok önemlidir.
Bu nedenle, kaplama prosesinde kaplama partiküllerinin dağılımını anlamak ve tahmin etmek çok önemlidir.
matematiksel model
Kalıp kaplama işlemindeki akışkan modelinin her zaman daha karmaşık bir model olduğunu düşündüm çünkü birçok farklı arayüzün analizini içeriyor. Aşağıda gösterildiği gibi:
Momentumun korunumuna göre:
Kütlenin korunumu:
Çözeltideki parçacıkların göç mekanizması:
Yukarıdaki formül varsayar:
- Parçacıklar sert kürelerdir, sıkıştırılamaz
- Brownian difüzyonu ihmal edildiğinde, partikül çapı 0,5 mikrondan küçüktür
Yukarıdaki formüllere ve varsayımlara dayanarak, aşağıdaki sonuçlar çıkarılmıştır:
(1) Kaplama yarığında partikül içeren çözeltinin durumu
Parçacık konsantrasyonu, yüksek kesme kuvveti nedeniyle yarık duvarın yakınında nispeten düşüktür.
Yarık ortasındaki parçacıkların konsantrasyonu en yüksektir ve aglomerasyon meydana gelebilir.
(2) Partikül içeren solüsyon kaplanmış dudaklara yakın olduğunda
Sıvı parçacıkların konsantrasyonu, kesme kuvveti nedeniyle dudağın yakınında daha düşüktür.
Parçacıklar, parçacıkların alt tabakanın yüzeyine yakın biriktiği düşük kesme bölgelerine göç eder.
Çok Katmanlı Birlikte Kaplama Teknolojisi
Aynı anda birden fazla katmanı bir alt tabaka üzerine kaplamak, çoklu katmanlar karıştırılmaz ve kurutulabilir.Bu işlem çok iyidir. Bu makale, Slot Die ile aynı anda 2-3 katman uygularken dikkat edilmesi gereken bazı şeylerden bahsediyor. Bir seferde 3'ten fazla katman kaplamanız gerekiyorsa, çok katmanlı birlikte kaplamadan önce kapak resminde gösterildiği gibi yalnızca slayt kalıbını kullanabilirsiniz, esas olarak ışığa duyarlı film filmlerinin üretiminde kullanılmıştır, bu nedenle ilgili birçok patent de o zamanlar Kodak'ındı.
Çok katmanlı birlikte kaplama işleminde, aynı anda birden fazla çözüm katmanı uygulanması gerektiğinden, her bir çözüm katmanının bağımsız bir pompalama sistemine sahip olması gerekir ve her pompalama sistemi aynı zamanda bir ölçüm sistemidir. .Elbette pompa tipi ve boyutu her çözümün özelliklerine göre seçilmelidir.
Çok katmanlı birlikte kaplamanın anahtarı, çözeltilerin kaplama kafasından alt tabakaya karışmamasıdır. Nasıl yapılır?
Yüzey enerjisi...
Üst katman çözeltisinin yüzey enerjisi, yüzey aktif maddenin ayarlanmasıyla elde edilebilecek olan alt katman çözeltisininkinden daha düşük olmalıdır. Çözümler arasında Tabakalaşmaya ulaşmak için her bir çözüm katmanı arasında yeterli yüzey enerjisi farkı olmalıdır.
üst < alt
Çok katmanlı birlikte kaplamanın zorlukları temel olarak aşağıdakileri içerir:
(1) Kaplamalar arasındaki temas arayüzü Kaplama boşluğunda kaplamanın karışık akışı nasıl önlenir
(2) Çözeltinin bir tabakanın diğer dudaklara girmemesi veya ayrılmaması için kaplama kafası ve dudaklardaki çözeltinin ayrılma noktasının, çözeltinin kaplama kafasının ve dudakların pahında ayrılması için nasıl ayarlanır? orta çapraz karıştırma üretmek için.
(3) Viskozite farkı, katmanlar arasında çapraz karıştırma olup olmayacağını etkileyecektir.Kaplama ve kürleme sürecinde, çözelti stresinin salınımının dikkate alınması gerekir, bu da katman karışımına neden olur.
(4) Yüzey enerjisindeki farklılıklar, yukarıda belirtilenlere ek olarak, dikkate alınması gereken son şey, çözeltinin farklı katmanlar arasında ıslanması ve çözelti ile altlık arasındaki ıslanmadır.
Ayrıca dikkate alınması gereken çok kritik bir faktör vardır, yani kaplama kalınlığı kaplama aralığının 1/3'ünden az olduğunda kaplamanın karışması kolaylıkla gerçekleşecektir.
Şimdi, çok katmanlı birlikte kaplama için, işlemin ayrıntılarından daha az çözümün özellikleri hakkında daha fazla düşünüyoruz. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte yakın gelecekte çok katmanlı birlikte kaplama maliyet tasarrufu için tek seçenek haline gelecektir.
Kaplama Hata Analizi
1. "Jel" kusurlarının oluşumu ve çözümü
Kaplama işlemlerinde "jel" kusurları yaygındır. Kusurun görünümü, genellikle çıplak gözle görülebilen küçük yuvarlak veya oval bir noktadır veya noktanın merkezinde kusurun mikroskop altında görülebileceği jelatinimsi bir parçacık vardır.
Jel esas olarak tutkal hazırlama işlemi sırasında oluşur, bazı polimer parçacıkları çözücü içinde çözülmez, sadece şişer ve sonunda yumuşak jel parçacıkları oluşturur. Bu partiküller oldukça büzülebilir ve sıkıştırılması kolaydır, bu nedenle filtreden süzülmek zordur.Filtre sisteminde belirli bir basınç koşulu altında, jel partikülleri deforme olur ve sonunda filtrenin filtre süzgecinden geçer. 15 mikronluk bir jel partikülü sıkıştırılabilir ve 5 mikronluk bir filtreden geçirilebilir.
Jel için en iyi çözüm, elbette, yapıştırıcı hazırlama aşamasında polimeri mümkün olduğu kadar çözücü içinde tamamen çözmektir. Polimerlerin yeterli çözünmesi genellikle özel işlem gerektirir. Bazı durumlarda, çözücü ve polimerin önceden karıştırılması gerekir ve iki bileşenli çözücü bazen polimerin çözülmesine yardımcı olur.Ayrıca, yapıştırıcının hazırlanmasında bileşenlerin ilave edilme sırasına kesinlikle uyulmalıdır. Optimize edilmiş reaksiyonun sıcaklık eğrisi de jeli kontrol etmektir. Son olarak, kaplama işlemi sırasında, pompa tutkal sistemi basıncı mümkün olduğunca düşük tutar, böylece filtre mümkün olduğunca fazla jeli etkili bir şekilde filtreleyebilir.
2. Yüzey gerilimindeki kusurlar
Kaplama işleminin ana sorunu, son analizde, temel olarak, katı substrat ve kaplama sıvısı arasındaki çeşitli yüzeylerin/arayüzlerin özelliklerini incelemektir. Bugün, yüzey gerilimi ile ilgili bazı kaplama kusurlarını veya fenomenlerini kısaca tanıtacağım:
(1) Portakal kabuğu fenomeni
Kaplama işlemi sırasında, kaplama çözeltisindeki çözücünün uçması nedeniyle farklı alanlarda sıcaklık farkı oluşur.Aynı zamanda çözücünün çözelti yüzeyindeki ve alt tabakasındaki farklı uçma oranları nedeniyle, çözücü içeriği de yüzey gerilimi gradyanı ile sonuçlanan bir konsantrasyon farkına sahiptir.Ve doğal konveksiyon olgusu, kaplama çözeltisi, düşük yüzey gerilimi yerinden yüksek yüzey gerilimi yerine akar, bu da sonunda pürüzlülüğe veya turuncuya neden olur. kaplama yüzeyinin soyulması. Fırının kuruma hızının çok yüksek olması veya fırının sıcak hava hızının çok yüksek olması, çözeltinin tesviye edilmeden zamanından önce sertleşmesine neden olarak bu kusura neden olur.
Gerçek portakal kabuğu ve kaplamalı portakal kabuğu
Bu tür kusurları azaltmanın yolları:
Çözeltinin tesviye edilmesi için yeterli zaman vermek için kuruma hızını azaltın
başka bir çözücü dene
Çözeltiye biraz düşük uçuculukta çözücü ekleyin
yüzey aktif madde ekle
(2) Kalın kenar
Kaplamadan sonra, kaplama solüsyonunun kenarındaki solvent buharlaşma hızı da iç alandakinden daha hızlı olduğu için, düşük yüzey gerilimi alanındaki kaplama solüsyonu kenara doğru akar ve birikerek kenar alanını çok kalın hale getirir.
(3) İğne delikleri ve kraterler
Kaplama substratı, kaplama işlemi sırasında yağ damlacıkları, toz vb. gibi yüzey gerilimi düşük olan nesneler tarafından kirlendiğinden, kirleticilerin etrafındaki kaplama çözeltisi, krater gibi bir krater oluşturarak daha yüksek yüzey gerilimi yönüne doğru akar. kusur. Kaplamadan önce alt tabaka üzerinde kontaminasyon varsa, iğne delikleri gibi kusurlar oluşabilir.
3. Düzenli dikey şerit kusurları
Genellikle "düzenli dikey şeritler" (Ribbing) kusurları dediğimiz şey, makine yönü boyunca görünen paralel şeritleri ifade eder ve tüm kaplama ağı bu kusura sahiptir. Aplikatör kafasından yeni çıkmış bir yüzeyde makine yönünde bir tarak veya tırmık tutarsanız, aynı kusurları yapay olarak kazırsınız. (Aşağıda gösterildiği gibi)
Bu kusurun en tiksindirici yanı, bir kez gerçekleştiğinde ürün veriminizin bir anda %0'lara düşmesi çünkü kullanabileceğiniz bir yer bulamıyorsunuz ve darbeler, çizgiler gibi diğerleri siz büyük olduğunda büyük oluyor. onları kes, sadece bloğu kaldır.
Düzenli dikey şeritler "(Kaburga) nasıl üretilir:
Hidrodinamik bir bakış açısından, bu kusur, kaplama sıvısının farklı konumlardaki kararsız kuvvetinden kaynaklanır. Bu kararsızlık, kaplanmış substrat üzerinde enine doğrultuda sinüzoidal dalga dağılımı ile tek tip olmayan bir kaplama kalınlığı sunar.
Akışkanın kuvvetindeki fark, viskoelastik kuvvet, atalet kuvveti ve kaplama sıvısının kendisinin farklı yönlerde yüzey gerilimi gibi kuvvetlerin üst üste binmesinin neden olduğu kaplama kalınlığının eşit olmayan dağılımına neden olur. Genel olarak, bu çizginin, kurutma işlemi sırasında tesviye edilerek ortadan kaldırılması zordur. Kaplama kalınlığındaki bu fark, çoğu durumda veya belirli bir açıda nispeten küçük olabilse de, bu kusur çıplak gözle kolayca gözlemlenebilir. Tabii ki üretim mekanizmasını anlarsanız, bu tür kusurların oluşması yine de süreç ayarlaması ile önlenebilir.Başka bir açıdan, belirli bir işlem çalışma penceresine sahip olması gerekir.Örnek olarak yarık kaplama yöntemini alın:
Kaplamak için tel çubuk gibi oluklu bir rulo kullanıyorsanız, ilk önce kusurun tel çubuğun oluğundan kaynaklandığını hissettiğinizde, ancak şeridin boşluk genişliğini ölçtüğünüzde ve sonra oluğu karşılaştırmaya gittiğimde tel çubuğun genişliği, ikisinin aynı olmadığını buldum, bu tamamen oluğun hatası değil!
Bu kusurdan etkili bir şekilde nasıl kaçınılır:
Sorunu çözmenin ilk adımı, mevcut sürecinizin makul bir süreç penceresi içinde olup olmadığını belirlemektir, çünkü nasıl ayarlayacağınızı bilmeden önce süreç penceresini bilirsiniz. Sadece şansını kullanamazsın! Kaplama sırasında birçok proses parametresi ayarlanabilir ve istediğiniz efekti ayarlayarak elde edebilirsiniz.
İkinci adım, eğer süreç penceresini gerçekten bilmiyorsanız, bazı genel yöntemler vardır.
Çözeltinin viskozitesini azaltmak için kaplama çözeltinizi seyreltin (aslında çözeltinin Ca'sını azaltın)
Bakalım biraz sürfaktan ekleyebilecek misin?
Rulo kaplama ise rulo çapının küçültülmesi de etkili bir yöntemdir.
Üçüncü adım, daha iyi bir çalışma koşulu bulursanız, bu çalışma dosyasını standart bir çalışma prosedürü haline getirmelisiniz, böylece sürdürülebilir ve tekrarlanabilir bir şekilde iyi ürünler yapabilirsiniz!
4. Yatay şerit hatası
Dikey şeritlerden daha önce bahsetmiştik.Bugün yatay şeritlerden bahsedelim.Çizgiler kaplama endüstrisinde her zaman popüler bir şekil olmuştur ve her zaman farklı şekillerde kendini gösterir.
Genellikle ortak yatay şeritlerimiz düzenli olarak görünür veya sıklıkla görünür ve tüm zar yüzeyinde enine bir şekilde uzanır.
Neden sadece bu kusurdan bahsediyoruz, çünkü uzun yıllardır herkes bu kusurun oluşmasından kaplama kafasını sorumlu tutuyor ve çoğu durumda bu kusurun oluşmasının kaplama kafasıyla hiçbir ilgisi yok. Daha fazla dayanamadım ve çıkardım ve güzelce sohbet ettim.
Çünkü kaplama kafasından çıkan solüsyonu izliyormuşsunuz gibi bir izlenim verir ve ardından alt tabakaya uygulayın.Uygulandığında yatay şeritler çıkacaktır.En büyük şüpheli kaplama kafası olmalı! Aslında yatay çizgilerin oluşmasının iki ana nedeni vardır, ancak bu iki ana neden daha iyi gizlenir ve sizin tarafınızdan keşfedilmesi kolay değildir.
İlk olasılık pompadır. Pompanın kendisinde darbeler varsa, üretilen çözeltinin akış hızı sabit ve sürekli olmayacak ve kaplama kafasından gelen çözelti de kararlı olmayacaktır.
Bu nedenle, bir ölçüm pompası seçerken, kaplama kafasına bağlanmak için darbesiz bir dişli pompa, basınç tankı, vidalı pompa vb. seçmek en iyisidir. Bu stabil pompalama sistemleri, aplikatör kafasından gelen akışınızın da stabil olmasını sağlar. Yukarıdaki darbesiz pompa prosesiniz için uygun değilse, darbeyi en aza indirmek için en azından pompaya bir tampon cihazı takın.
Ek olarak, pompayı aplikatör kafasına bağlayan sıkıştırılabilir boru da kaplama dalgalanmalarının nedeni olabilir. Kısacası, iyi bir kaplama çözümü dağıtım sistemi, kaplamanızın ilk adımıdır.
İkinci olasılık, kaplama ekipmanınızdaki parazitin kusura neden olmasıdır.
Doğrulamanın en kolay yolu, tutarlı olup olmadıklarını görmek için yatay şeritlerin frekansını cihazın titreşim frekansıyla karşılaştırmaktır. Eğer tamamen aynıysa, mümkünse arızanın kaybolup kaybolmadığını görmek için cihazı durdurun, öyleyse cihazı taşımanın veya değiştirmenin bir yolunu bulun.
Kaplama silindiri tahrik edilen motora iyi bağlanmadığında, bu kusurun olasılığı çok yüksektir, örneğin, yuva pafta kafası ekipmanındaki arka silindirde büyük bir sıçrama vardır.Bu koşullar altında, bu tür kusurlara eğilimlisiniz. kaplama yaparken.
Şimdi aslında silindirin salgısını test edebilecek birçok ekipman var, bu nedenle iyi bir kaplama kalıbı almaya karar verirseniz, kalıbın arkasındaki arka silindiri de satın almanız önerilir ve iyi bir tedarikçi bunu ayarlamanıza yardımcı olacaktır. fabrikadan çıkıyor Silindirin vuruşu iyi, sadece pafta kafasının yüksek hassasiyeti değil.
Yatay şerit hatası nasıl çözülür?
Peki, sadece balık vermekle kalmayıp onlara balık tutmayı öğretelim. Ekipmandan kaynaklanıyorsa silindiri ve motoru değiştirin, pompadan kaynaklanıyorsa pompayı nabızsız değiştirin.
Bununla birlikte, bazen yukarıdaki çabaları yaptıktan sonra yatay şeritlerin hala orada olduğunu görürsünüz. Denemek için kaplama kafasına (slot kalıbı) bir vakum kutusu takılması önerilir.Kaplama çözeltisi alt tabakaya uygulandığında, kaplama damlacıklarınızı iyi stabilize edebilecek bir negatif basınç varsa, uçuculuğu büyük ölçüde azaltabilir.
Vakum kutusu her derde deva değildir.Doğru kullanılmazsa, yatay şeritlerin suçlusu olur.Vakum negatif basıncının ne zaman kararsız olduğunu veya darbeler olduğunu hayal edebilirsiniz.
Bazen, kaplama çözeltisinin alt tabaka üzerinde daha iyi ıslanmasını sağlamak için kaplanmış alt tabakanın yüzeyine biraz işlem yaparsanız, diğer bir deyişle, seviyelendirme daha iyi olur ve bu da bu kusuru azaltmaya yardımcı olur.
Yukarıdakilerin hepsini söyledikten sonra en çok vurgulamak istediğim şey kaplama işleminin aslında birçok birim işlemden oluşan ve ekip çalışmasının sonucu olan bir işlem olduğudur, bu nedenle yatay şerit kusurlarının kara potası şirket tarafından taşınamaz. kaplama kafası yalnız.
Çoğu zaman kaplama kusurlarını analiz ederken en olası nedene odaklanamazsınız.Bazen düşündüğünüzden daha karmaşıktır veya nedeni düşündüğünüz kadar açık değildir.
