Dual-Mode-Batterieelektroden-Beschichtungsmaschine (Schlitzdüse & Transfer)

Dual-Mode-Batterieelektroden-Beschichtungsanlage (Schlitzdüsen- und Transferbeschichtung) für Batterieforschung und -entwicklung sowie Pilotlinien

Was ist eine Dual-Mode-Beschichtungsmaschine?

Die meisten Pilotanlagen und F&E-Labore stehen vor einem wiederkehrenden Problem: Die Suspension, die letzte Woche noch perfekt auf dem Schlitzdüsenkopf haftete, stabilisiert sich diese Woche nicht mehr, weil sich die Rezeptur geändert hat, der Feststoffgehalt abweicht oder die Viskosität der Charge außerhalb des optimalen Bereichs der Düse liegt. Entweder man kämpft den ganzen Tag gegen den Meniskus an oder man wechselt zu einer anderen Maschine.

Der TOB-JYZY-350-4.5 löst dieses Problem, indem er zwei unterschiedliche Beschichtungsverfahren auf einem einzigen Chassis vereint:

• Schlitzdüsenbeschichtung: Präzise Dosierung mittels servogesteuerter Exzenterschneckenpumpe. Optimal geeignet für NMP-basierte NMC-, LCO- oder LFP-Kathoden mit niedriger bis mittlerer Viskosität, bei denen die Gewichtsabweichung unter ±1,5 % liegen muss.

• 3-Walzen-Komma-Transferbeschichtung: G AP-gesteuerte Dosierung mittels präzisionsgeschliffener Kommaleiste. Optimal geeignet für hochviskose wässrige Graphit- oder Si-C-Anoden, bei denen die Stabilität von Schlitzdüsenperlen nachlässt.

Der Wechsel zwischen den beiden Systemen erfolgt mechanisch. Keine Software-Spielereien. Der Schlitzdüsenkopf fährt zurück, die Transferwalzenbaugruppe rastet ein, und der Komma-Streifenabstand wird mit Mikrometerschrauben eingestellt. Mit einem geschulten Bediener dauert der Umbau weniger als 90 Minuten.

Schlitzdüsen- vs. Transferbeschichtung: Wann welches Verfahren anwenden?

Zusammenfassung der wichtigsten Vorteile (für Einkaufs- und Entwicklungsleiter)

• Eine einzige Investitionsgüterposition deckt zwei Beschichtungstechnologien ab. Es ist nicht erforderlich, separate Schlitzdüsen- und Kommatransfer-Beschichtungsanlagen einzuplanen.
• Präzise Musterausrichtung innerhalb von ±1,0 mm Länge und ±0,5 mm Breite. Die Kantenerkennung des Fotosensors richtet Vorder- und Rückseitenmuster automatisch aus. Kein manuelles Nachjustieren bei der beidseitigen Beschichtung erforderlich.
• Hartverchromte Beschichtungswalze und geschliffenes Kommamesser. Beide weisen einen Rundlauf und eine Geradheit von ≤ ±1,5 µm auf. Dies ist die mechanische Grundlage für die Spezifikation der Beschichtungsgenauigkeit von ±3 µm.
• Unabhängige 3-Zonen-Trocknung mit analoger SCR-Heizung. Gesamtlänge des Ofens: 4,5 Meter. Obere und untere Luftaufpralldüsen verhindern Oberflächenverkrustungen an dicken Elektroden.
• Konzipiert für Kathodenräume mit niedriger Luftfeuchtigkeit. Beschichtungskopfbereich für ≤35 % relative Luftfeuchtigkeit ausgelegt. Walzen eloxiert, Hardware gegen NMP-Dampfkriechen abgedichtet.

Fallkontext: Pilotlinie für eine NMC811-Kathode mit hoher Energiedichte (NMP-Lösungsmittel) und eine wässrige Graphitanode auf 10 µm Kupferfolie.

Die Daten wurden während der Inbetriebnahme einer TOB-JYZY-350-4.5-Anlage beim TOB-Kunden (Pilotanlage in Südostasien) erhoben. Substrat: 12 µm Aluminiumfolie für die Kathode, 10 µm Kupferfolie für die Anode. Die Messungen erfolgten gemäß dem internen TOB-Qualitätssicherungsprotokoll über eine kontinuierliche Beschichtungsstrecke von 500 Metern.

Anwendungen

• Pilotproduktion von Lithium-Ionen-Batterien: Kathoden aus NMC, LFP, LCO und LMO; Anoden aus Graphit und Si-C.
• Entwicklung von Natrium-Ionen-Batterien: Na-Ionen-Kathodensuspensionen bis zu 12.000 mPas.
• Versuche zur Festkörperelektrolytbeschichtung: Suspensionen mit hohem Feststoffgehalt (20–85 %) mit NMP oder Wasser.
• Superkondensator-Elektrodenbeschichtung: Dünnschichtpräzision auf Aluminiumsubstraten.
• Forschung und Entwicklung funktionaler Filme: Alle Anwendungen, die eine präzise Nassfilmbeschichtung auf flexiblen Metallfolien erfordern.

Technische Spezifikationen

Häufig gestellte Fragen

Frage 1: Wie lange dauert der Wechsel zwischen Steckwalzen- und Kommatransfermodus tatsächlich?

A: Mit einem erfahrenen Bediener dauert der mechanische Umbau etwa 45 bis 90 Minuten. Dazu gehören das Zurückziehen des Schlitzdüsenkopfes, das Einrasten der Transferwalzenbaugruppe und das Einstellen des Kommaschlitzspalts mithilfe der Mikrometerschrauben. Der Wechsel der SPS-Programmierung für Spannungs- und Geschwindigkeitsparameter erfolgt sofort. Der limitierende Faktor ist die Reinigung der Schlitzdüsenlippe, wenn zuvor eine NMP-basierte Suspension verwendet wurde – das ist der eigentliche Zeitfresser, nicht der Hardwarewechsel.

Frage 2: Die Spezifikation gibt eine Beschichtungsgenauigkeit von ±3 µm an. Ist dies bei 8 µm Aluminiumfolie ohne Faltenbildung erreichbar?

A: Ja, vorausgesetzt, Ihr Abwickelspannungsprofil ist korrekt eingestellt. Die entscheidenden Variablen sind die Rückkopplungsschleife der Tänzerwalze und die Härte der Gummiträgerwalze. Bei 8 µm Aluminiumfolie verwenden Sie einen geringeren Anpressdruck auf die EPDM-Walze und halten die Abwickelspannung im unteren Bereich (typischerweise 5–8 N). Faltenbildung ist in der Regel auf eine falsch ausgerichtete Führungswalze oder ein verschmutztes Leerlauflager zurückzuführen, nicht auf die Geometrie des Beschichtungskopfes. Die Maschine hält eine Toleranz von ±3 µm bei Folien bis zu 8 µm Dicke, sofern das Substrat eine gleichmäßige Dicke aufweist.

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