在锂离子电池电极制造工艺中 ，挤压涂布是现在主流的电极涂敷工艺 。与逗号刮刀或辊涂相比 ，这种预计量涂布要领的优点是计量准确、工艺参数易于控制及其关闭式系统可以镌汰情形对浆料的影响 。
在挤压涂布系统中 ，涂布模头是最主要的一个组成部分 。如图1所示 ，涂布模头一样平常包括上模和下模 ，上模和/或下模中加工出一定几何形状的腔室 ，上模、下模和垫片组装在一起形成涂布狭缝 。浆料从进料口泵入模头内部腔室中 ，然后从涂布狭缝中流出 ，在模头唇口形成速率、流量和压力漫衍匀称的流体 ，再转移到箔材上 。
图1 挤压涂布及模头示意图
要制造匀称稳固的电极涂层 ，涂布历程中必需知足以下条件：
（1）浆料性子稳固 ，不爆发沉降 ，粘度、固含量等不爆发转变；
（2）浆料上料供应稳固 ，在模头内部形成匀称稳固的流动状态；
（3）涂布工艺在涂布窗口规模内 ，在模头与涂辊之间形成稳固的流� �；
（4）走箔稳固 ，不爆发走带滑动、严重颤抖和褶皱：需要有好的张力、纠偏控制 。
其中 ，挤压模头的设计对涂布精度有极其主要的影响 ，设计时还需要思量涂布浆料流变特征 ，按所提供的流变数据设计加工挤压模头 ，挤压模头内部型腔的几何结构直接影响型腔的流场形态 ，优化结构参数能有用提横跨口速率漫衍的匀称性 。现在 ，海内仅有利来集团官网等公司具有自主研发设计涂布模头的能力 ，其设计优化包括：
（1）涂布模头内部流道设计 ，好比梯度式、衣架式、单腔式和双腔式等料槽结构 。目的就是维持涂液在模具内的流动速率 ，不爆发静止区域或沉降等问题 ，从而确保模头狭缝出口速率匀称包管涂层的匀称性 。
（2）进料位置优化设计 ，好比模头下部进料 ，模头侧面进料等 ，改变流体流动状态确保模头狭缝出口速率匀称 。
（3）垫片结构的优化设计 。
虽然优化设计模头内部的型腔可以将浆料流体匀称地漫衍在模头狭缝 ，可是狭缝平台的外貌质量和上、下膜之间狭缝间隙最终控制流体流出狭缝模头时的流动状态 。匀称流动的要害是出口处的压力、速率和体积流量的漫衍和稳固 。体积流量V的控制方程如下所示：
其中 ，ΔP为通过狭缝模头的压降；b 为模头上下模之间狭缝间隙；μ为浆料的粘度；L为狭缝流动偏向的长度 ，如图2所示 。
图2 模头狭缝流量方程参数
由以上公式可知 ，模头上下模之间的狭缝间隙b是模头出口浆料体积流量的三次方变量 ，当这个变量稍微爆发转变时 ，可能就会对涂布效果爆发很大的影响 。因此 ，涂布模头的狭缝间隙又是整个模头的要害 ，涂布时浆料一直流经唇口 ，从狭缝喷出 ，唇口的性能指标会直接影响涂布效果 。凭证锂离子电池涂布的特点 ，挤压模头狭缝唇口应该知足以下要求：
（1）唇口尺寸精度要求高 。锂离子电池涂布一样平常浆料湿厚100-300 μm ，精度要求<1% ，因此 ，对刃口的尺寸要求也很高 ，好比唇口要求尖锐 ，抵达微米级精度；刃口直线度高（小于2μm/m） 。
（2）狭缝平台外貌光洁 ，粗糙度� 。≧z 0.02μm以下） 。浆料是活物质颗粒悬浮液 ，流经狭缝然后从唇口喷出 ，若是固体在某处障碍群集 ，会造成涂布厚度不匀称 ，形成竖直条道等缺陷 。这就要求喷口面外貌光洁 ，粗糙度小 ，不造成固体颗粒梗塞 。
（3）唇口质料硬度高 ，耐磨损 ，使用寿命长 。正负极浆料是由固体颗粒组成的悬浮液 ，在涂布历程中浆料在压力作用下一直从狭缝唇口喷出 ，固体颗�；岫韵练焱饷残纬赡チＤニ� ，这就要求唇口质料硬度高 ，耐磨 ，能够恒久使用 。
（4）耐侵蚀 。锂离子电池浆料内里往往包括有机溶剂 ，聚合物粘结剂等组分 ，正极浆料往往还成弱碱性 ，因此 ，要求唇口耐侵蚀 。
（5）唇口锋锐 ，要求具备一定韧性 ，不会爆发断裂 ，要求质料抗压强度和弯曲强度高 ，不会爆发弯曲变形 。
思量到详细的使用情形和本钱因素 ，我们应该凭证需要合理选择挤压模头的材质 ，通常模头材质选择计划包括模头主体选择不锈钢 ，要害的唇口部分选择硬质合金、钛合金或者耐侵蚀合金等；或者模头主体和要害的唇口部分都选择硬质合金、钛合金或者耐侵蚀合金等；或者模头接纳电镀耐磨镀层等 。现在不管接纳哪种方法的金属模头都有模头唇口磨损征象 ，也严重影响了模头的使用寿命 。因此 ，涂布装备去金属化势必成为生长趋势 。
2024年4月26日 ，利来集团官网以“陶瓷赋能 ，智能换新”为主题 ，宣布了全自动双层陶瓷新品模头 。这是海内首套自主研发的全陶瓷涂布模头 ，这是由全陶瓷上、中、下模、电动执行机构、垫片、点胶阀、控制系统等组成的全陶瓷闭环调理涂布模头 ，该模头具有高耐磨、高硬度、耐侵蚀、变形小、抗攻击等优点 ，通过全陶瓷质料实现涂布段去金属化 ，使得浆料在涂布历程中 ，涂布狭缝的狭缝成型面的耐磨性能以及耐侵蚀性能均有较大的提高 ，并且纵然有较少的陶瓷质料磨损进入浆料 ，也不会影响电池极片的性能 ，从而包管了制品电池极片的品质 。
图3 利来集团官网全陶瓷闭环调理双层涂布模头
利来集团官网在宣布会上批注 ，他们在开发全陶瓷全自动新品模头中具有5大焦点优势：
（1）强盛的陶瓷质料研发团队 ，具有博士、硕士、本科生等100名以上专业职员 ，申请了多项专利 。
（2）自研陶瓷质料配方 ，全陶瓷因素和胶合理配比 ，解决了大尺寸生坯加工和烧结的开裂难题 ，并且单质金属含量为0 ，没有任何对电池有害元素 。
（3）自研陶瓷加工工艺 ，接纳共沉淀法 ，合成纳米陶瓷粉体 ，通过砂磨机研磨 ，控制陶瓷粉体的粒径；接纳制浆加胶工艺 ，喷雾造粒工艺 ，高压成型工艺、毛坯加工工艺、烧结工艺、精加工等工艺 。
（4）拥有行业领先的4大陶瓷科研实验室 ，质料实验室、烧结实验室、质料加工实验室、盐雾实验室 。通过各项实验测试验证 ，包管陶瓷质料硬度、密度、韧性、耐磨、耐腐等性能 ，优化了成型、烧结和加工工艺 ，制作出具有高致密高性能的陶瓷模头 。
（5）完整的陶瓷生产线 ，具有混料-压制-线割-烧结-机加工-磨削全套产线 。能够实现全陶瓷模头批量化生产 。
现在 ，随着锂离子电池行业的快速生长 ，涂布模头也朝着双层涂布模头、智能化闭环调理涂布模头等偏向生长 。全陶瓷涂布模头的提出代表了涂布模头材质选择的一个立异偏向 ，得益于陶瓷质料的奇异性能 ，全陶瓷涂布模头一定会带来一些优势和新的生长趋势：
（1）高耐磨性：陶瓷质料以其高硬度和耐磨性著称 ，全陶瓷涂布模头的使用可以显著提高模头的使用寿命 ，镌汰替换频率 ，从而降低维护本钱 。
（2）优异的耐侵蚀性：陶瓷具有优异的化学稳固性 ，关于种种化学侵蚀介质具有很高的对抗能力 ，适适用于涂布具有侵蚀性的电池质料 。
（3）陶瓷外貌平滑 ，不易粘附涂布质料 ，有助于镌汰涂布历程中的质料消耗 ，并且清洁维护更为利便 。
（4）高精度涂布：陶瓷质料的高精度加工手艺相当成熟 ，可以制造出精度极高的涂布模头 ，有助于提升涂布质量和一致性 。
（5）市场应用拓展：除了在锂离子电池行业中应用 ，全陶瓷涂布模头的优良特征也使其有潜力拓展到其他涂布领域 ，如燃料电池、半导体、光伏等 。
利来集团官网先容 ，陶瓷模头和金属模头使用比照 ，在使用正极三元质料同样涂布工艺下 ，金属模头使用寿命在300万米左右 ，陶瓷抵达900万米以上 ，比照金属模头 ，陶瓷模头高耐磨方面具有显著优势 。
图4 利来集团官网全陶瓷全自动模头高精度
通过金属630质料和陶瓷质料干磨磨损数据比照 ，陶瓷质料磨损为0.001 ，金属的磨损抵达0.022 ，可以看出陶瓷磨损远远小于金属质料磨损 ，陶瓷磨损性能优于金属20倍以上 。
硬度方面 ，通过硬度检测 ，陶瓷硬度高于金属2倍以上 。
耐侵蚀方面 ，金属和陶瓷在同样工况下电化学侵蚀测试 ，金属有显着点侵蚀 ，陶瓷没有泛起侵蚀征象 。
形变方面 ，陶瓷质料弹性模量高于金属质料 ，相同条件下陶瓷模头受力变形小于金属模头变形 。
抗攻击方面 ，在相同工况下实验 ，金属受碰撞变形远大于陶瓷 ，陶瓷抗攻击性能力高于金属 。
以上先容了陶瓷模头全陶瓷质料、高耐磨、高硬度、耐侵蚀、抗变形、抗攻击等亮点 。针对行业的需求 ，他们优先推出了4个系列全陶瓷涂布模头产品 ，全陶瓷手动千分尺调理系列模头、全陶瓷电动执行机构闭环调理系列模头 ，全陶瓷双层上下层手动千分尺调理系列模头、全陶瓷双层上下层电动执行机构调理系列模头 ，可以匹配涂布机装置使用 ，模头长度2米以下均可生产 。
图5 利来集团官网全陶瓷涂布模头系列产品
除此之外 ，利来集团官网陶瓷质料在新能源行业尚有许多应用 ，包括陶瓷双螺杆、陶瓷疏散原件、陶瓷漫衍原件、陶瓷管件、螺杆泵陶瓷衬套、陶瓷搅拌浆等等 。
期望全陶瓷涂布模头作为一种新型质料选择 ，能够为涂布手艺带来显著前进 ，并推动锂离子电池等相关行业的生长 。
