超声喷涂机制备锂电陶瓷隔膜陶瓷层的工艺方案
超声喷涂机制备锂电陶瓷隔膜陶瓷层的工艺方案 – 驰飞超声波喷涂
基于锂电陶瓷隔膜对陶瓷层 “1-6μm 厚度、均匀致密、高结合力” 的核心需求，结合超声喷涂机 “低损伤雾化、精准控厚” 的技术优势，制定以下完整制备方案，覆盖从前期准备到性能验证的全流程。
一、前期准备：浆料与设备调试
1. 陶瓷浆料制备（适配超声雾化特性）
组分设计：以 Al₂O₃（粒径 100-500nm）或勃姆石为主体（占比 60%-80%），搭配分散剂（如聚丙烯酸铵，占比 1%-3%）、粘结剂（如聚偏氟乙烯，占比 5%-10%），溶剂选用 N – 甲基吡咯烷酮（NMP）或去离子水，控制固含量 20%-60%（对应粘度 200-1000cP，适配超声雾化需求）。
分散处理：采用行星球磨（转速 200-400r/min，时间 2-4h）+ 超声分散（功率 300-500W，时间 30-60min），确保颗粒团聚粒径≤1μm，避免雾化时堵塞喷头或导致涂层缺陷。
2. 超声喷涂设备调试
核心参数设定：超声频率 20-80kHz（细颗粒选高频，如 60-80kHz；粗颗粒选低频，如 20-40kHz），喷头距基膜距离 50-100mm（过近易蹭膜，过远易导致雾滴飘散），浆料流速 0.5-5mL/min，喷头移动速度 1-5m/min（卷对卷生产时与基膜放卷速度同步）。
预处理系统校准：开启基膜预处理模块（等离子或电晕处理，功率 50-100W），提升 PE/PP 基膜表面张力（从 30mN/m 提升至 40-50mN/m），增强与陶瓷浆料的附着力，避免后续涂层脱落。
二、核心制备流程：卷对卷连续喷涂
1. 基膜连续输送与预处理
采用卷对卷（R2R）系统，将 PE/PP 基膜（厚度 10-20μm）从放卷辊放出，经张力控制（0.5-1.0N）确保基膜平整，无褶皱；随后进入预处理单元，通过等离子轰击去除基膜表面油污与弱边界层，活化表面基团，为陶瓷层结合奠定基础。
2. 超声雾化喷涂与涂层成型
预处理后的基膜进入喷涂腔，超声喷头通过高频振动将陶瓷浆料雾化成 5-50μm 的均匀雾滴，以低速（0.1-0.5m/s）沉积在基膜表面；通过 “多道次喷涂”（1-5 道）控制总厚度：单道喷涂厚度 1-2μm，如需 6μm 厚涂层，可分 3-5 道叠加，每道间隔 30-60s（确保前道溶剂初步挥发，避免涂层流挂）。
喷涂过程中实时监测：采用激光测厚仪（精度 ±0.1μm）在线检测涂层厚度，通过反馈系统自动调节浆料流速与喷头速度，确保厚度均匀性误差≤±5%，避免局部过厚导致离子传输阻力上升，或局部过薄引发热收缩风险。
3. 低温烘干与收卷
喷涂后的基膜进入烘干通道，采用分段控温（第一段 80-90℃，第二段 100-120℃，第三段 90-100℃），总烘干时间 3-5min，缓慢去除溶剂（升温速率 5-10℃/min），减少涂层内部应力；烘干后涂层含水率需≤0.5%，避免后续电池注液时产生气体。
最后经冷却辊（温度 25-30℃）降温后，由收卷辊收卷（张力 1.0-1.5N，与放卷张力匹配），完成陶瓷隔膜制备，收卷过程中需避免涂层划伤或褶皱。
三、关键工艺控制点：规避性能风险
1. 雾化稳定性控制
若出现雾滴不均匀（表现为涂层有针孔）：检查浆料粘度（若过高，添加溶剂稀释至适配范围；若过低，增加固含量），或调整超声功率（功率不足时适当提升，避免过载导致雾化紊乱）。
若出现涂层边缘堆积：调整喷头移动轨迹（采用 “回字形” 路径），或在喷涂腔两侧增加气流屏障（风速 0.1-0.2m/s），防止雾滴向边缘扩散。
2. 涂层结合力与结构致密性调控
结合力不足（弯折测试后涂层脱落）：优化预处理参数（延长等离子处理时间至 60-90s），或增加粘结剂占比（从 5% 提升至 8%-10%），但需避免粘结剂过多导致涂层孔隙率下降（影响离子传输）。
孔隙率异常（过高或过低）：通过调整浆料固含量（固含量高则孔隙率低，反之则高），或控制烘干速率（慢速烘干易形成均匀孔隙，快速烘干易导致孔隙塌陷），将孔隙率控制在 30%-50%（平衡离子传输与机械强度）。
四、性能验证：匹配锂电使用需求
基础性能检测：厚度（激光测厚仪，每 10cm 测 1 点，取 10 点平均值）、均匀性（误差≤±5%）、热收缩率（150℃烘烤 1h，纵向收缩≤3%，横向收缩≤5%，符合热稳定性需求）。
核心功能验证：抗穿刺强度（≥3N，采用直径 0.5mm 钢针，穿刺速度 10mm/min）、离子电导率（浸泡电解液后≥1×10⁻³S/cm，确保离子传输效率）、界面阻抗（与电极组装半电池后≤50mΩ，验证界面稳定性）。
关于驰飞
驰飞的解决方案是环保、高效和高度可靠的，可大幅减少过量喷涂，节省原材料，并提高均一性、转移效率、均匀性和减少排放。为企业提供围绕功能涂层的全套解决方案及长期技术支持，保证客户涂层稳定量产；针对特殊器械涂层需求，提供涂层定制研发服务；提供各类涂层代工服务。
杭州驰飞是超声镀膜系统开发商和制造商，产品主要应用于燃料电池质子交换膜喷涂、薄膜太阳能电池、钙钛矿、微电子、半导体、 纳米新材料、玻璃镀膜、 生物医疗、纺织品等领域。
