位移傳感器在夾縫式涂布模頭的應(yīng)用

一、鋰電細(xì)分黃金賽道，涂布模頭國(guó)產(chǎn)化率持續(xù)提升

（一）涂布模頭：前段設(shè)備核心部件，高精密工藝孕育隱形冠軍

涂布模頭是一種用于將液體材料如涂料、油墨、膠水等均勻涂布在各種基材上的設(shè)備組件。涂布工藝是改變和完善材料表面特性的重要加工工藝。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，涂布工藝成為許多重要功能性材料研究開發(fā)過程中不可或缺的主要工藝技術(shù)手段。涂布模頭市場(chǎng)分類相對(duì)較多，可按照模頭結(jié)構(gòu)、功能、調(diào)節(jié)方式分類。

涂布模頭在印刷、涂料、鋰電、燃料電池、半導(dǎo)體、光伏、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域生產(chǎn)。涂布技術(shù)為工業(yè)通用技術(shù)，狹縫式涂布屬于精密涂布技術(shù)，涂布模頭是狹縫式涂布最核心的部件，可應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。其種類多樣，包括擠出式、滾涂式、噴灑式、狹縫式等，不同類型的涂布模頭適用于不同的涂布和印刷工藝。狹縫式涂布模頭是其中一種，主要用于鋰電池生產(chǎn)中，將正負(fù)極漿料均勻涂覆在鋁箔或銅箔上，對(duì)電池的性能有重要影響。

不同領(lǐng)域涂布模頭應(yīng)用的技術(shù)要求有顯著區(qū)別。一般來說不同領(lǐng)域涂布產(chǎn)品不能共用，各種場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的具體參數(shù)各有不同。以鋰離子電池涂布、氫燃料電池電極涂布、鈣鈦礦太陽(yáng)能電池涂布、液晶顯示中的薄膜晶體管涂布以及半導(dǎo)體領(lǐng)域面板級(jí)扇出型封裝涂布為例，幾類場(chǎng)景中涂布模頭設(shè)計(jì)需要考慮的因子有顯著區(qū)別，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、材料、機(jī)械精度等方面。從機(jī)械精度來看，薄膜晶體管涂布、面板級(jí)扇出型封裝涂布要高于鋰離子電池正負(fù)極極片涂布。

狹縫擠壓涂布模頭技術(shù)目前應(yīng)用廣泛，是一種先進(jìn)的預(yù)計(jì)量涂布技術(shù)。狹縫擠壓涂布模頭技術(shù)能獲得較高精度的涂層，目前在鋰離子動(dòng)力電池行業(yè)已經(jīng)普遍采用狹縫擠壓式涂布技術(shù)制造電池極片。單層狹縫式擠壓模頭由上模、下模以及安裝在上模和下模之間的墊片組成。涂布過程中，在壓力作用下，一定流量的漿料從擠壓頭上料口進(jìn)入模頭內(nèi)部型腔，并形成穩(wěn)定的壓力，涂液從上、下模之間的縫隙擠出，與移動(dòng)的基材之間形成液珠并轉(zhuǎn)移到基材表面，形成濕膜。

鋰電生產(chǎn)核心部件，前段工序重要環(huán)節(jié)。高精密狹縫式涂布模頭是鋰電池生產(chǎn)涂布機(jī)的核心部件，涂布是繼制備正負(fù)極漿料完成后的下一道工序，也是鋰電池生產(chǎn)前段工序的核心環(huán)節(jié)，目的是將正負(fù)極漿料均勻地涂覆在鋁銅箔（正極鋁箔，負(fù)極銅箔）上，跟涂布模頭直接接觸的鋰電池主料有：鋁箔、正極材料（磷酸鐵鋰、三元等主材、NMP、其他輔料）、銅箔、負(fù)極材料（石墨、其他輔料等），這些物料占整個(gè)鋰電池電芯BOM成本比例較高，影響電芯的大部分性能：1、成品電池容量。若涂布過程中極片前、中、后三段位置正負(fù)極漿料涂層厚度不一致，則容易引起電池容量過低、過高，更易在電池循環(huán)過程中形成析鋰，影響電池壽命。2、電池安全性。涂布過程需要確保沒有顆粒、雜物、粉塵等混入極片中，如果混入雜物會(huì)引起電池內(nèi)部微短路，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致電池起火爆炸。3、電池性能一致性。在極片涂布過程中要保證極片前后參數(shù)一致，否則會(huì)導(dǎo)致同一批次電池容量差異、循環(huán)壽命差異較大，無法對(duì)外銷售。4、電池壽命。漿料涂覆前后差異大、極片混入粉塵、極片左右厚度不均勻等等，都關(guān)系到電池電化學(xué)性能的優(yōu)劣。該工藝對(duì)漿料涂覆的要求是在漿料足夠好的情況下，極片活物質(zhì)前、中、后面密度保持一致，涂布過程中無雜質(zhì)混入。高精密的涂布模頭在滿足前述要求方面起到?jīng)Q定性的作用。

二、技術(shù)+服務(wù)構(gòu)筑壁壘，新增及替換需求打開空間

（一）模頭具備定制化屬性，技術(shù)進(jìn)步與售后服務(wù)為核心要素

狹縫擠壓式涂布技術(shù)在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用時(shí)需要解決能適應(yīng)不同流量、溫度、壓力、粘度等情況下漿料的高精密設(shè)計(jì)及生產(chǎn)問題，具體體現(xiàn)在高精密狹縫式涂布模頭腔體、唇部和墊片等定制化設(shè)計(jì)及生產(chǎn)。國(guó)際品牌生廠商提供的產(chǎn)品主要為通用設(shè)備，在按照下游客戶的需求進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)方面，國(guó)內(nèi)企業(yè)能更好滿足客戶需求，產(chǎn)品定制化服務(wù)正成為國(guó)內(nèi)企業(yè)的重要優(yōu)勢(shì)。

高精密狹縫式涂布模頭隨著鋰電池廠商需求升級(jí)不斷推陳出新。鋰電池廠商為滿足下游客戶差異化的需求，需要在控制產(chǎn)品制程成本前提下持續(xù)提升對(duì)高容量、高倍率、高安全、高一致性等各項(xiàng)指標(biāo)均衡性追求，持續(xù)推出各種特性多樣的電池產(chǎn)品?；阡囯姵厍岸瓮坎脊に嚨奶厥獾匚?，涂布模頭廠商為確保自身產(chǎn)品具備足夠的競(jìng)爭(zhēng)力，需滿足鋰電行業(yè)不同應(yīng)用需求進(jìn)行定制化產(chǎn)品開發(fā)，包括通用類、安全類、智能類、高倍率類、高容量類、高固含類等?；谕坎寄ｎ^耗材屬性，產(chǎn)品需要定期維修或更換，與客戶的粘性不斷增強(qiáng)，優(yōu)質(zhì)廠商更加重視售后服務(wù)的及時(shí)性。在極片涂布過程中，一旦出現(xiàn)問題將涉及多種因素，這對(duì)涂布模頭廠商快速解決問題的能力要求較高。往往由客戶為主體，聯(lián)合模頭廠商進(jìn)行因素查找，促進(jìn)制程工藝不斷改進(jìn)。海外涂布模頭廠商在中國(guó)一般只有代理商，技術(shù)人員較少，較難及時(shí)地進(jìn)行售后維修。對(duì)比來看，國(guó)內(nèi)企業(yè)快速的售后服務(wù)也是促進(jìn)涂布模頭國(guó)產(chǎn)替代的重要因素。

（二）技術(shù)迭代不斷，雙層涂布為重要方向對(duì)比主流涂布技術(shù)，市場(chǎng)上涂布機(jī)主要分為單面涂布、雙層折返式涂布和雙面同時(shí)涂布三種類型。其中單向雙面同時(shí)涂布具備效率高、節(jié)能等特性，能夠?yàn)殇囯娖髽I(yè)節(jié)省大量時(shí)間、人力成本，是行業(yè)未來重要的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。目前，雙面涂布技術(shù)主要包括雙面折返式涂布技術(shù)和單向雙面涂布技術(shù)。雙面涂布技術(shù)是指在同一臺(tái)設(shè)備上把電極材料混合體（漿料）精準(zhǔn)、快速、均勻地涂敷在鋁箔、銅箔等基材正反兩面上。傳統(tǒng)的單面涂布只能先在涂布機(jī)中完成一面涂敷，收卷卸料后再完成反面的涂敷，雙面涂布對(duì)比來看效率更高、成本更低。目前雙面涂布技術(shù)主要難點(diǎn)在于提高第二面涂布穩(wěn)定性、防卷邊、防開裂，涂布精度、烘烤均勻性是技術(shù)先進(jìn)性最重要的考察指標(biāo)之一。行業(yè)內(nèi)雙面涂布技術(shù)多為折返式雙層涂布，以過輥支撐極片，在第一個(gè)機(jī)頭完成一面的涂布后，進(jìn)入烘箱烘干，隨后將極片傳送至第二個(gè)機(jī)頭進(jìn)行另外一面的涂布，兩面均完成涂布后再進(jìn)行一次烘烤。該過程將導(dǎo)致極片的其中一面進(jìn)行了兩次烘烤而另外一面僅烘烤一次，其水分含量會(huì)存在差異，均勻性不夠，涂布的效率也會(huì)降低，并且由于烘烤的不均勻性，將導(dǎo)致極片的卷邊、開裂等情形。單向雙面同時(shí)涂布舍棄過輥，使用氣浮技術(shù)使極片在懸浮狀態(tài)下完成第二面涂布，實(shí)現(xiàn)了用同一個(gè)漿料桶供料，進(jìn)行兩面同時(shí)涂布后一次性烘烤，并通過精密氣浮技術(shù)防止極片懸浮時(shí)產(chǎn)生較大的抖動(dòng)，具備更好的均勻性，能有效防止極片卷邊、開裂，提高涂布效率，大幅降低能耗。雙層涂布是對(duì)鋰離子電池極片進(jìn)行多層的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有利于提高性能。通過極片層級(jí)精細(xì)設(shè)計(jì)，構(gòu)造“離子和電子高速通道”，減小鋰離子擴(kuò)散阻力，減緩容量衰減；通過調(diào)控極片多孔結(jié)構(gòu)的梯度分布，實(shí)現(xiàn)上層高孔隙率結(jié)構(gòu)，下層高壓實(shí)密度結(jié)構(gòu)，兼顧高能量密度和超級(jí)快充雙核心。為了提高這種精細(xì)結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)效率，雙層涂布技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，主要配置兩種不同的漿料，通過多層涂布提高電極的性能。

工藝難點(diǎn)

涂布設(shè)備實(shí)際使用根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品的不同，膠水涂布的厚度由刮刀和背輥之間的間隙來控制，刮刀由于在調(diào)整時(shí)要擦輥和清潔，所以用一氣缸來帶動(dòng)它上升下降，在實(shí)際工作中，刮刀被氣缸壓下來，這時(shí)刮刀與背輥之間的間隙較小，在清潔背輥時(shí)，氣缸上升帶動(dòng)刮刀上升，這時(shí)刮刀與背輥之間的間隙增大便于清潔，但由于氣壓在實(shí)際工作中有一些壓力變化，造成刮刀和背輥之間的間隙也會(huì)變化，最后影響涂布的厚度。

解決方案

針對(duì)上述問題，可以選用位移檢測(cè)傳感器，由于它的檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性，它具有較高的抗干擾性和良好的環(huán)境適應(yīng)性，對(duì)被檢測(cè)的物體，具有較高的檢測(cè)靈敏度，可以呈模擬量連續(xù)輸出，根據(jù)位移檢測(cè)傳感器測(cè)量出來的差值輸出給伺服系統(tǒng)，來調(diào)整夾輥的間距，用以調(diào)整涂覆在材質(zhì)表面膠水的厚度。能有效的排除人為的誤差和機(jī)械誤差同時(shí)自動(dòng)化檢測(cè)和調(diào)整能極大提高生產(chǎn)品精度。

對(duì)應(yīng)產(chǎn)品：L9001探針式LVDT位移傳感器 森瑟科技 (senther.com)

森瑟科技L9001筆式回彈LVDT直線位移傳感器，是一款適用于緊 湊型工業(yè)應(yīng)用的高精度位移測(cè)量傳感器，其巧妙的回彈結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的安裝問題；該產(chǎn)品在很寬的工作頻率 范圍內(nèi)能輸出穩(wěn)定的較高電壓信號(hào)，鑒于上述特性，該LVDT 傳感器能輕易地實(shí)現(xiàn)免維護(hù)和精確的位置測(cè)量。多種量程的 產(chǎn)品可供選擇，且輸出端可按要求配置不同型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)連接 器，還可以應(yīng)客戶的要求定制高操作溫度（200oC）或者輕度 抗輻射的版本（請(qǐng)咨詢森瑟工廠）。L9001系列可以匹配森瑟 公司的LVDT信號(hào)調(diào)理器輕松實(shí)現(xiàn)直流輸出。和我們的大多數(shù) LVDT產(chǎn)品一樣，L9001采用真空的浸漬工藝，特殊配方的絕 緣和安裝環(huán)氧樹脂保證了線圈組件在傳感器內(nèi)部的長(zhǎng)期可 靠性，該產(chǎn)品適用于嚴(yán)酷的工業(yè)環(huán)境：如高濕度環(huán)境，長(zhǎng)期 振動(dòng)和偶發(fā)沖擊的設(shè)備上使用。

審核編輯 黃宇