Qu'implique le procédé de revêtement dans la fabrication de batteries au lithium-ion?

Il est bien connu que le substrat de l’électrode positive dans les batteries lithium-ion est une feuille d’aluminium, tandis que le substrat de l’électrode négative est une feuille de cuivre. Après le processus de revêtement, ces matériaux sont transformés en rouleaux de feuilles d'électrodes positives et négatives destinées à être utilisées dans les étapes de fabrication ultérieures. La qualité de ces feuilles d'électrodes détermine en grande partie les caractéristiques de performance spécifiques de la batterie ; par conséquent, le revêtement des électrodes est une étape critique dans le processus global de fabrication des batteries !

La technologie de revêtement a évolué depuis les premières méthodes telles que le revêtement par immersion et le revêtement par extrusion jusqu'au revêtement double face simultané de pointe, des progrès visant à améliorer la qualité et les performances du revêtement des feuilles d'électrodes. La production de batteries lithium-ion fiables nécessite généralement un équipement de revêtement d’électrodes de haute qualité et coûteux.

ACEY-HFC260machine de pelliculageest dédié au processus de revêtement continu des électrodes cathodiques et anodiques des batteries lithium-ion, adapté aux expériences à petite échelle dans les collèges et les entreprises.

Le déroulement général du processus de revêtement est le suivant : le substrat de revêtement (feuille métallique) est déroulé par une unité de déroulement et introduit dans la machine de revêtement. Une fois les extrémités du substrat reliées sur une table de jonction pour former une bande continue, le matériau passe par une unité de traction vers des systèmes de régulation de tension et de guidage automatique des bords. Une fois la tension de fonctionnement et l'alignement ajustés, le substrat entre dans l'unité de revêtement. À l’intérieur de l’unité de revêtement, la pâte d’électrode est appliquée sur le substrat par sections en fonction du poids de revêtement prédéfini et des spécifications de longueur d’espacement non revêtu. Pour le revêtement double face, le système suit et aligne automatiquement le deuxième côté en fonction de l'état du revêtement et de la longueur de l'espace du premier côté. Les feuilles d'électrodes revêtues humides sont ensuite transportées dans un tunnel de séchage ; les températures de séchage sont définies en fonction de la vitesse et de l'épaisseur du revêtement. Après séchage, les feuilles d'électrodes subissent un ajustement de tension et un guidage automatique des bords avant d'être enroulées en rouleaux pour l'étape suivante du processus.

Les revêtements de suspension d'électrodes sont relativement épais et présentent des poids de revêtement élevés, ce qui entraîne une charge de séchage importante. Actuellement, l’industrie utilise largement la technologie de séchage par impaction à air chaud. La feuille d'aluminium, utilisée comme substrat d'électrode positive, est chimiquement très réactive et sujette à l'oxydation ; cependant, un film d'oxyde dense se forme à sa surface lors de la fabrication, empêchant une oxydation ultérieure. Étant donné que ce film d'oxyde de surface est mince, poreux, mou et hautement adsorbant, l'exposition à des environnements à haute température et à forte humidité peut endommager le film et accélérer la réaction d'oxydation. Actuellement, la plupart des procédés de fabrication utilisent un revêtement sur une seule face ; pendant qu'une face est enduite, l'autre reste entièrement exposée à l'air chaud. La température de l'air chaud utilisée pour le séchage (dans les systèmes à base de solvants) est généralement d'environ 130°C. Si la teneur en humidité de l'air chaud n'est pas efficacement contrôlée, l'oxydation de la feuille d'aluminium s'intensifie, compromettant l'adhérence entre le matériau de la cathode et la feuille ou, dans les cas graves, provoquant le délaminage du matériau.

Pour résoudre les problèmes d'efficacité énergétique et d'oxydation des feuilles d'aluminium associés aux équipements de revêtement simple face, certaines entreprises leaders ont développé une technologie de revêtement double face simultanée. Bien que cette technologie résolve efficacement le problème de l’oxydation, l’équipement est d’un coût prohibitif pour de nombreux fabricants de batteries standard.

En résumé, le processus de revêtement des batteries lithium-ion est bien plus complexe qu’une simple séquence en deux étapes « d’application de suspension et de séchage ». Du déroulement du substrat à l'alignement double face en passant par le séchage à l'air chaud et la prévention de l'oxydation, la sélection de chaque paramètre de processus est essentielle à la qualité de la feuille d'électrode finale. Pour atteindre des performances, une sécurité et une longévité élevées dans les batteries lithium-ion, les entreprises doivent continuer à investir massivement dans les équipements de revêtement, le développement de technologies de processus et les capacités de contrôle environnemental. À mesure que la technologie de revêtement double face simultané évolue, le processus devrait atteindre un meilleur équilibre entre coût et performances, conduisant ainsi l'ensemble du secteur des batteries au lithium vers une qualité supérieure et une consommation d'énergie inférieure.

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