배터리 탭 절연 코팅에 초음파 분무 스프레이는 어떻게 사용됩니까?

배터리 탭 절연 코팅에 초음파 분무 분사를 사용하는 경우 먼저 적절한 절연 재료를 일치시키고 전처리한 다음-정확한 분무 및 증착 공정을 통해 필름을 형성합니다. 매개변수 제어를 통해 코팅 품질도 보장할 수 있어 대규모 생산에 적합합니다.- 구체적인 과정과 내용은 다음과 같습니다.

**사전 재료 준비 및 적용:** 배터리 탭은 대부분 알루미늄이나 구리로 만들어지므로 전해질 부식에 강한 절연 재료를 선택해야 합니다. 일반적으로 PVDF(폴리비닐리덴 플루오라이드), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)과 같은 폴리머 슬러리가 사용됩니다. 탭의 전해질 부식을 방지하기 위해 바인더와 무기 절연 재료를 포함하는 복합 슬러리를 사용할 수도 있습니다.
**후속 슬러리 전처리:** 재료의 점도를 초음파 분무에 적합한 범위로 조정합니다. 초음파 분산은 슬러리의 입자 응집을 제거하여 균일하고 안정적인 슬러리를 보장하고 분무 헤드의 후속 막힘을 방지하며 코팅 밀도를 보장합니다.

코팅하기 전에 전극 표면을 청소하여 오일, 버, 기타 불순물을 제거하여 코팅과 전극 ​​사이의 접착력에 영향을 주지 않도록 하고 절연 불량의 위험을 줄여야 합니다. 동시에 초음파 코팅 장비를 디버깅해야 합니다. 전극 치수(예: 폭 및 두께) 및 코팅 요구 사항에 따라 부식-저항성 분무 헤드가 선택되고 자동화된 3-축 모션 시스템 또는 로봇 팔이 스프레이 경로를 제어합니다. 초음파 주파수, 분무 속도 및 기판 온도는 분무 정확도를 보장하기 위해 컴퓨터 PLC 시스템을 통해 미리 설정됩니다.

 

분무 및 정밀 필름 증착: 전처리된 절연 슬러리는 먼저 공급 시스템을 통해 초음파 분무 노즐에 공급됩니다. 노즐 내부의 압전 세라믹 변환기는 고주파 전기 신호 여기에서 10-180kHz의 고주파-주파수 기계적 진동을 생성합니다. 이 진동 에너지는 슬러리 표면으로 전달되어 슬러리가 표면 장력을 극복하고 1-50μm의 균일한 미세-방울로 부서져 원자화 원뿔을 형성하게 됩니다. 그런 다음, 질소와 같은 불활성 운반 가스에 의해 이러한 미세 방울이 배터리 전극의 지정된 영역으로 방향성 있게 이동됩니다. 이 비접촉식 스프레이 공정은 탭의 물리적 손상을 방지합니다.

탭 표면에 액적이 침전된 후 저온 건조를 통해 슬러리 내의 용매가 제거되어 핀홀이 없는 고밀도 절연 코팅-이 형성됩니다. 분무 중에 분무력 및 공급 속도와 같은 매개변수를 조정하여 코팅 두께 오류를 ±5% 이내로 제어하여 탭 절연을 위한 초박형 코팅 요구 사항을 충족할 수 있습니다.- 동시에 초음파 분무는 85%-95%의 재료 활용률을 달성하여 단열재 낭비를 줄이고 생산 비용을 낮춥니다.

 

대규모{0}}대량 생산의 경우 다중-노즐 배열 설계를 사용하여 넓은 폭의 분사를 달성하고 다양한 사양의 탭을 일괄 처리할 수 있습니다. 또한 이 장비는 24-시간 연속 분사를 지원하며 자동화된 제어 시스템으로 수동 개입이 줄어듭니다. 이는 대량 생산 중 각 배치의 탭 코팅의 일관성을 보장하는 동시에 생산 효율성을 향상시켜 배터리 산업의 대규모 제조 요구를 충족시킵니다.

 

초음파 분무 스프레이는 배터리 탭 코팅 응용 분야에서 핵심 이점을 제공하여 배터리 제조의 핵심 요구 사항(안전성, 일관성, 비용 제어 및 확장성)을 해결합니다. 기존 스프레이(에어 스프레이, 고압-에어리스 스프레이), 딥 코팅 및 기타 공정에 비해 그 장점이 더 두드러지고 쉽게 적용할 수 있습니다. 특정 산업 시나리오 및 데이터를 기반으로 한 다음 설명은 이러한 장점을 보여줍니다.

I. 정확하고 제어 가능한 코팅 균일성과 두께 - "절연 실패"의 핵심 문제점 해결
배터리 탭(알루미늄/구리 소재, 일반적으로 폭 3~20mm, 두께 0.1~0.3mm)에는 핀홀이 없고 누락된 부분이 없으며 균일한 두께(일반적으로 5~50μm)의 절연 코팅이 필요합니다. 이를 달성하지 못하면 탭과 전해질 사이의 부식이 발생하거나 양극과 음극 사이의 단락이 발생하여 안전 위험이 발생할 수 있습니다.

초음파 스프레이의 장점: 균일한 미립자 크기(1-50μm에서 정밀하게 제어 가능), 탭 표면에 액적 침전 시 "액적 응집" 없음, 코팅 두께 오류 ±5% 이하(기존 에어 스프레이의 경우 ±15%-20%와 비교). "정확한 국소 스프레이"를 지원하여 탭 가장자리 및 용접 영역과 같은 중요한 영역에만 코팅이 가능하고 탭의 전도성 접촉 표면(예: 탭과 전극 시트 사이의 용접 지점)을 덮는 코팅을 피하여 후속 레이저 에칭 공정이 필요하지 않습니다.

사례 연구: 한 전력 배터리 제조업체는 PVDF 절연 슬러리 스프레이를 사용하여 15±2μm의 코팅 두께가 필요한 알루미늄 탭을 생산했습니다. 기존의 공기 분사 방식에서는 물방울 크기가 고르지 않아 탭의 30%에서 "지나치게 얇은 국지적 영역"이 나타났습니다.<10μm)" or "localized areas of excessive thickness (>20μm)." 전해액 침지 후 3개월 이내에 더 얇은 부분이 부식되었습니다. 초음파 분무 분사로 전환한 후 코팅 두께 균일성이 15±0.7μm로 향상되고 부식 실패율이 0.5% 이하로 떨어졌으며 배터리 사이클 수명이 1200사이클에서 1500사이클로 증가했습니다.

 

II. 비-비접촉 분사 + 낮은-손상막 형성 – 탭 구조의 ​​무결성 보호

배터리 탭은 상대적으로 얇습니다(특히 두께가 0.08mm에 불과한 파우치 배터리의 경우). 전통적인 접촉 코팅 방법(예: 롤러 코팅) 또는 고압{2}}분사(기류 충격 압력 > 0.3MPa)는 쉽게 탭 변형 및 주름을 유발하여 후속 캡슐 밀봉에 영향을 미칩니다. 또한, 탭 표면의 긁힘이나 패임은 응력 집중점이 되어 충방전 시 배터리의 팽창 및 수축 시 균열이 발생할 가능성이 있습니다.

초음파 스프레이의 장점: 원자화 공정은 초음파 진동(고압-기류에 영향을 주지 않음)에 의존하고 액적 전달은 저압 운반 가스(압력 < 0.05MPa)를 사용합니다. 탭에 가해지는 충격력은 기존 에어 스프레이의 1/10에 불과하여 탭 변형을 완전히 방지합니다.

분사 거리를 유연하게 조정할 수 있어(50~200mm) 탭 표면과의 밀착이 필요 없고 노즐과 탭 사이의 마찰 및 긁힘 위험이 줄어듭니다.

사례 연구: 연질 -팩 구리 탭(두께 0.1mm)을 생산하는 소비자 리튬 배터리 제조업체는 기존 롤러 코팅을 사용할 때 캡슐화 후 탭 변형률 8%와 누출률 3%를 경험했습니다. 초음파 분무 분사로 전환한 후 탭 변형률은 0.3% 미만으로 떨어졌고, 누출률은 0.1% 이내로 제어되었으며, 탭 표면 거칠기 Ra < 0.2μm(봉지 접착 접착 요구 사항 충족)를 달성했습니다.

 

III. 높은 재료 활용도 – 귀금속/고가치 페이스트 비용 절감 배터리 탭 절연 코팅은 일반적으로 PVDF 및 PTFE와 같은 폴리머 페이스트 또는 세라믹 분말(예: 알루미나)이 포함된 복합 페이스트를 사용합니다. 일부 고급- 응용 분야에서는 은, 니켈과 같은 귀금속이 포함된 전도성 절연 복합 페이스트를 사용하므로 재료 비용이 더 높아집니다(예: PVDF 페이스트 비용은 약 500RMB/kg).

초음파 분무의 장점: 방향이 강한 원자화된 물방울은 "비행 안개"를 제거하여 85%-95%의 재료 활용률을 달성합니다(기류로 인해 상당한 재료 낭비가 있는 기존 공기 분무의 경우 30%-50%에 불과한 것과 비교).

공급 속도(0.1-10mL/분)는 PLC 시스템을 통해 정밀하게 제어할 수 있어 다양한 탭 너비에 대한 코팅 요구 사항에 적응하고 "오버 코팅"을 방지할 수 있습니다.

사례 연구: 전력 배터리 회사는 매년 10GWh의 리튬 배터리를 생산하며, 약 2억 개의 알루미늄 탭 코팅이 필요합니다. 각 탭에는 0.01g의 절연 슬러리가 필요합니다(이론적 사용량). 전통적인 공기 분사는 단위당 0.02~0.03g의 슬러리를 소비하며 연간 총 4~6톤에 해당하며 비용은 2~300만 위안입니다. 초음파 분무 스프레이로 전환한 후 실제 슬러리 소비량은 단위당 0.011~0.013g에 불과해 연간 총 2.2~2.6톤에 달해 비용을 110~130만 위안으로 줄여 연간 약 100만 위안의 비용을 절감할 수 있습니다.

 

IV. 저온-온도 피막 형성 + 강력한 호환성 - 감열성/특수 절연 재료에 적합
일부 고급{0}}배터리 탭에는 감열성 절연 재료(예: 온도 저항이 80도 이하인 엘라스토머가 포함된 PVDF 복합 슬러리) 또는 부식성 슬러리(예: 불소중합체 분산액)가 필요합니다. 기존 열 분사(100도 이상 가열 필요)는 재료 분해를 일으킬 수 있으며 고압-압 분사는 노즐의 슬러리 부식으로 인해 장비 고장이 발생하기 쉽습니다.

초음파 분무의 장점: 초음파 분무는 분무 영역 온도가 50도 이하인 진동을 통해서만 열을 생성합니다. 이는 열-에 민감한 재료의 탄성과 절연 특성을 보존하여 폴리머 체인 파손을 방지합니다.

 

노즐은 PTFE, 세라믹, 하스텔로이 등 내부식성{0}}재료로 제작할 수 있으며 불소나 약산, 알칼리를 함유한 부식성 슬러리와 호환되므로 장비 부식 위험이 없습니다.

사례 연구: 한 전고체- 배터리 회사는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)(온도 저항 70도 이하)이 포함된 탄성 절연 슬러리를 사용했습니다. 기존의 열 분사 방식에서는 120도까지 가열하면 슬러리가 분해되어 코팅 절연 저항이 101²Ω에서 10⁸Ω으로 감소했습니다. 초음파 분무 분사(상온 피막 형성)로 전환하여 코팅 절연 저항은 101²Ω으로 유지되었으며, 탄성률은 탭 굽힘 요구 사항을 충족했습니다(1000번 굽힘 후에도 균열 없음).