“刘玉青涂珠六力模型”与涂布操作窗口：深入解析涂布问题

涂布工艺在锂离子电池电极制造中占据至关重要的地位，其质量和稳定性直接影响到电池的性能和寿命。为了优化涂布过程，原宁德时代涂布技术专家刘玉青博士提出了一种创新的模型—“刘玉青涂珠六力模型”， 该模型为理解和解决涂布问题提供了全新的视角。本文将深入探讨这一模型以及与之紧密相关的涂布操作窗口，并对涂布过程中可能出现的问题进行分析。

“刘玉青涂珠六力模型”与对应影响工艺参数

一、刘玉青涂珠六力模型

刘玉青博士在其博士论文中，总结了涂布液珠(简称涂珠)在涂布过程中所受的六种主要作用力：静压力、拖曳力、阻尼力、毛细管力、抽真空力和重力。这些作用力共同决定了涂珠在涂布过程中的运动状态和稳定性，

1、静压力：涂珠在涂布模头内部受到的压力。

2、拖曳力：涂珠在基材上移动时受到的阻力。

3、阻尼力：涂珠在流动过程中因摩擦而受到的阻力，刘玉青博士创新性地将阻尼力从泊肃叶方程中单独提炼出来，作为受力分析的重要依据。

4、毛细管力：涂珠与基材之间因表面张力而产生的力。

5、抽真空力：涂布过程中用于排除气泡和多余浆料的力。

6、重力：涂珠受到的地心引力。

这六种作用力在涂布过程中相互平衡或竞争，共同决定了涂珠的运动轨迹和涂层的均匀性。

根据“刘玉青涂珠六力模型”，当出现涂布问题时，根据静压力和拖曳力不平衡时的不同表现可以得出“推力”和“拉力”哪个其主导作用。然后根据涂布现场条件(例如涂布速度降低是否会影响后续工序产能)，分析是采用对“推力”和“拉力”直接进行平衡，还是加强表面张力和阻尼力的缓冲作用，抑或是通过重力和抽真空力的调节来施加平衡作用。

确认好相关策略后，可以从表1中依据相关工艺参数对各种作用力的影响，寻找对应的工艺参数进行调整以便使涂珠受力稳定性增强。例如静压力“推力”小于拖电力“拉力”导致涂珠不稳定时,我们可以减小上下唇间隙以增强静压力使涂珠更容易平衡稳定。

二、涂布操作窗口

涂布机操作窗口是指在涂膜品质可接受的前提下，各种工艺参数(如进料速度、真空压力、基材间隙、浆料黏度和表面张力等)能够调整的范围。在这个范围内，流体处于稳态流动状态，涂层质量稳定可靠。

1、工艺参数的影响

进料速度：影响涂层的厚度和均匀性。

真空压力：影响气泡的排除和涂层的紧密度。

基材间隙：影响涂珠的流动状态和涂层的平整度。

浆料黏度：影响涂珠的流动性和涂层的厚度。

表面张力：影响涂珠与基材之间的相互作用和涂层的均匀性。

2、操作窗口的表征

涂布操作窗口通常通过无量纲数来表征，如毛细管数(Ca)和基材间隙与湿膜厚度的比值等。这些无量纲数可以帮助我们重好地理解涂布过程中的物理现象和工艺参数的优化方向。

三、涂布问题分析

利用"刘玉青涂珠六力模型”，我们可以对涂布过程中可能出现的问题进行深入分析，并找出相应的解决方法。

1、涂层气泡

原因：当涂珠两侧的受力平衡被破坏时，如阻尼力减小或表面张力不足，涂珠容易在流动过程中卷入空气形成气泡。

解决方法：调整工艺参数，如增加真空压力、优化基材间隙或提高浆料黏度，以改善涂珠的受力平衡和流动状态。

2、涂层横条道

原因：当涂珠在流动过程中受到不均匀的拖电力时，会形成横条道。

解决方法：优化涂布模头的几何形状和涂层速度，以确保涂珠在流动过程中受到均匀的拖曳力。

3、涂层收缩和条纹：

原因：当涂珠在流动过程中受到过大的静压力或拖电力时，会发生收缩和条纹现象。

解决方法：调整浆料黏度和涂布速度，以平衡涂珠所受的静压力和拖曳力。

四、结论

刘玉青涂珠六力模型”为我们提供了一种全新的视角来理解和解决涂布问题。通过深入分析涂珠在涂布过程中所受的六种作用力以及它们之间的平衡关系，我们可以更好地理解涂布过程中的物理现象和工艺参数的优化方向。同时，利用涂布操作窗口的概念，我们可以更精确地控制涂布过程中的各种工艺参数从而生产出均匀无缺陷的电极涂层。

总之，"刘玉青涂珠六力模型”和涂布操作窗口为涂布工艺的优化和质量控制提供了有力的工具和方法。未来，随着涂布技术的不断发展和完善，我们有理由相信，涂布复合机工艺将变得更加高效、稳定和可靠。