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锂离子二次电池（LiBs）诞生于日本，现已在全球范围内普及。随着电子设备向小型化、便携化方向发展，其应用领域持续扩展，涵盖智能手机、平板电脑、笔记本电脑等超薄移动设备；电动汽车（EV/HEV）用车载电池；以及住宅太阳能发电系统、燃料电池配套电力存储系统等。
核心导读
- 精密涂布和分配技术直接影响功能层质量、器件一致性与制造良率。
- 材料、基底、涂布窗口和后处理条件共同决定最终性能。
- 自动化与在线检测是高精度制造从实验室走向量产的重要支撑。
一、引言
图 1 文档配图，已转换为 WebP 格式。
锂离子二次电池（LiBs）诞生于日本，现已在全球范围内普及。随着电子设备向小型化、便携化方向发展，其应用领域持续扩展，涵盖智能手机、平板电脑、笔记本电脑等超薄移动设备；电动汽车（EV/HEV）用车载电池；以及住宅太阳能发电系统、燃料电池配套电力存储系统等。
通过研发改进，二次电池不断实现体积压缩、容量提升及安全性优化。
此外，以固体电解质替代液体电解质与隔膜的全固态锂离子电池研究正广泛推进，旨在未来实现规模化应用与普及。全固态电池因能量密度更高、无液体电解质结构（降低起火风险）及设计灵活性强等优势，被视为下一代电池技术的有力候选。目前，针对该技术通过涂布工艺实现高产量生产的研发正在多领域展开。
二、二次电池制造中的粘合剂
锂离子二次电池的外壳根据最终用途分为圆柱形、方形及袋式（层压型）等多种形状，其制造工艺也因类型而异。袋式电池采用铝箔与树脂膜通过粘合涂层复合的层压膜密封层叠电极（层状元件）。与金属罐型相比，袋式电池因更薄、更轻、成型灵活且废弃时环境负荷小等特点，市场需求持续增长。
1、层压电池制造中的粘合工艺
锂离子二次电池单元由正负极与隔膜交替层叠构成的全密封层叠电极（层状元件）组成。袋式电池虽结构轻薄，却能实现高容量，其大面积散热特性可抑制充放电过程中的温度上升。此外，由于可利用涂布设备进行量产，其制造成本较低的优势也十分显著。
层压电池的结构（层状电极的例子）
图 2 文档配图，已转换为 WebP 格式。
A. 层膜 B. 分层电极（分层元件） C. 帐单 D. 正极 E.分离器 F.负极
层压电池用密封包装层压薄膜（如上方示意图中A部分）通常由铝箔与树脂膜构成。电池单元通过涂覆特殊胶粘剂并经层压工艺粘合，用于密封层状电极及电解质。此类层压薄膜所用胶粘剂需同时满足两大特性：对异质基材（铝箔与树脂膜）的高粘附性，以及耐受电池内部强酸性电解液的能力。
三、二次电池制造中的表面功能化和加工（预处理）
涂层技术是锂离子二次电池（LiBs）制造过程中的核心技术。基材上涂覆的特定材料分别作为正极（阴极）、负极（阳极）及用于隔离两者的隔膜，共同构成层叠电极（层状元件）。
1、锂离子二次电池（LiBs）制造中的涂层工艺
锂离子电池（LiB）的基本结构
图 3 文档配图，已转换为 WebP 格式。
A. 负极（阴极） B. 正极（阳极） C. “分离器” D. 电解质 E.充电 F.放电 G.集电器 H.粘合剂 I.活性材料
1.1 正极（阳极）涂层
- ①溶剂型正极浆料示例
将活性物质、导电助剂、粘合剂及有机溶剂混合制成正极浆料（与水性浆料不同，此处以有机溶剂替代水，并采用CMC作为水性浆料的增稠剂）：
•活性物质 ：其选择对电池容量、电压及特性具有显著影响。不同厂商对材料（如钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等）、混合比例及搅拌方法存在差异；
•导电助剂 ：用于降低内阻以提升导电性，部分工艺采用碳纳米管（CNT）替代传统炭黑以提高效率；
•粘合剂 ：用于将混合材料粘接于铝箔集电体表面；
•有机溶剂 ：促进材料混合与搅拌，调节浆料粘度至适合涂布的状态。
- ②正极浆料涂布示例
通过模头涂布机将特定厚度的正极浆料涂覆于铝箔集电体上。电极的厚度与重量直接影响电池的能量密度：较厚的涂层可提升容量但降低倍率特性；较薄的涂层则提高倍率特性但降低容量。
1.2 负极（阳极）涂层
- ①溶剂型负极浆料示例
将活性物质、粘合剂及有机溶剂混合制成负极浆料（与水性浆料不同，此处以有机溶剂替代水，并采用CMC作为水性浆料的增稠剂）：
活性物质：通常选用高导电性碳材料（如石墨或钛酸锂）。部分工艺会添加导电助剂（如碳纳米管）以降低内阻。活性物质的选择对电池容量、电压及特性具有显著影响，不同厂商对材料（如人造石墨、硅基材料）、混合比例及搅拌方法存在差异；
粘合剂：用于将混合材料粘接于铜箔集电体表面，常用材料包括丁苯橡胶（SBR）或LA132胶；
有机溶剂：促进材料混合与搅拌，调节浆料粘度至适合涂布的状态，部分工艺采用氮甲基吡咯烷酮（NMP）作为溶剂。
- ②负极浆料涂布示例
通过模头涂布机将特定厚度的负极浆料涂覆于铜箔集电体上。通常负极涂层比正极更薄，但厚度变化对容量与倍率特性的影响规律与正极一致：涂层增厚会提升容量但降低倍率特性，反之则提高倍率特性。此外，正负极的容量平衡至关重要，当某一极涂层增厚时，另一极通常需同步调整厚度以保持性能匹配。
1.3 隔膜制造工艺
该内容描述的是隔膜的制造工艺，该部件是用于隔离电池正负极的重要组件。涂层工艺用于增强基膜的热阻性能。
- ①基膜制造工艺 ：基膜（微孔膜）由聚烯烃材料制成；
- ②涂布工艺 ：在基膜表面均匀涂覆芳纶涂布液（含芳纶聚合物），形成耐热层，以增强基膜的耐热性；
- ③分切工艺 ：将涂布后的薄膜按所需尺寸进行切割。
日益普及的电动汽车（EV）和家用储能电池使用含有层状电极（层状组件）的层压型锂离子电池。
层状电极的制造工艺采用被切割成片状的正负极进行堆叠，将一片负极作为最外层，随后按隔膜、正极、隔膜、负极等顺序堆叠其他组件，最后与电解液封装形成电芯。
2、主题：电池制造中的涂层质量控制
电极材料的涂层厚度对电池容量、电压及倍率特性具有显著影响。为确保满足设计性能与规格的批量生产，需通过连续均匀的涂布维持目标厚度。涂覆表面的任何问题（如厚度波动或边缘凸起）均会对电池产品的质量与性能产生重大影响。因此，涂覆表面的高速高精度在线测量与控制至关重要。
图 4 文档配图，已转换为 WebP 格式。
共焦位移传感器的引入可实现高速高精度在线测量，确保稳定的厚度测量与控制，且不受表面粗糙或激光反射不良材料的影响。
图 5 文档配图，已转换为 WebP 格式。
由边缘过厚导致的涂层缺陷（包括边缘凸起）可通过高速2D/3D激光扫描仪进行在线检测，该设备通过狭缝发射宽幅激光束以实现形状测量。
原文选自：《Coating & Dispensing Technology》
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