元能高精度自动刮粉方案:锂电池极片 粘结剂含量及纵向均匀性检测

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2026-06-01





故事的开始





当我3年前来元能科技面试的时候,老板问我,你知道锂电池极片纵向均匀性检测、深度成分分析有什么表征方法(我感觉到他一定不止问过我,应该很常聊这个)。本着多年和传统理化设备打交道的经验,我不假思索地说,XPS深度刻蚀、TOF-SIMS(OS:PVDF有F,CMC有Na,SBR里面有O的不饱和双键嘛)。

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图1.老板面试我(图是AI生成的,老板比这个帅)

我看了眼老板,似乎对这个回答不是很满意,他沉默了下,问说:“你知道刮刀刮粉吗,现在工艺上有些方法是操作人员手工去做不同深度的刮粉,然后测热重,分析粘结剂的含量。“手工刮不同深度?”我当时有点疑惑,老板也笑了笑:“对,深度不准,很粗糙。”

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图2.粘结剂纵向分布(涂层-集流体方向)表征方法(现有报道的)

世事难料,怎能预见到,加入元能的2年后,结合市场需求和我们强大的设备研发团队,我们整理了个60多页的ppt,专门立了个项,锂电池极片高精度刮粉设备,力求用自动化设备替代人工,做极片微米级的精准刮削。然后,我们的极片自动刮粉设备LEPS2000就这样应运而生了。


硬核验证:500+张极片,刮得有多稳?



自设备研发以来,为了保障LEPS2000的顺利交付,结合龙头企业客户的相关要求,我们做了更极致的验证,对500+不同配方的负极极片,分别设置了不同深度、不同位置的刮削实验,并用万分尺记录极片刮削前后的深度差值,以此验证LEPS2000的刮削精度(如图3)。

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长3.jpg图3.部分不同配方极片的实验照片图(浅色:极片刮前状态;深色:极片刮后状态,斑点为万分尺卡点处)

图4是对5种不同配方负极极片(Formula 1–5)在不同目标刮削深度下进行重复实验的结果,结果显示实际刮削深度与目标深度的偏差范围控制在规格线±2 μm以内,且该偏差值的变异系数(COV)小于5%,表明设备刮削精度稳定,符合客户对极片目标刮削深度的要求。注:实际刮削误差会包含设备误差和样品误差,不同样品情况不一。

4.png图4. 不同配方极片需求刮削深度和设备实刮深度的(a)差值图和(b)差值平均值和cov

此外,LEPS2000的高精度原位测厚系统能够自动读取记录极片刮削前后的厚度值,并计算实际刮粉深度。图5展示了不同厚度极片在设定刮削深度为10 μm时的激光实测厚度数据,可以看出极片刮前/刮后的厚度均匀性良好,且刮削深度值保持相对稳定。

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图5.不同极片在激光测厚下的刮前/刮后厚度值


设备解析:LEP2000为什么这么夯?



元能科技极片自动刮粉设备 LEPS2000 以 “精准化、自动化、闭环测厚” 为核心(如图6),实现极片刮粉处理的全面升级。设备具备自动对刀功能,可完成刮刀自动校准;刮刀深度控制精度达 1μm,搭配高精度激光测厚模块,实现极片刮前、刮后双重厚度验证,显著提升刮粉深度的精准度与操作过程的安全性。

6.png图6. 元能科技极片自动刮粉设备


实测感悟:锂电精细化竞争,藏在每一个微米里!



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图7. 元能科技极片刮粉技术的核心应用价值


极片微米级刮粉测试需求的兴起,正是锂电行业从粗放式产能比拼转向极致精细化竞争的直观体现。过去行业拼的是产能扩张速度和基础产品交付能力,质控标准停留在压实密度、电阻率这类宏观指标上,极片内部的纵向差异长期是难以量化的 "黑箱"。就像负极干燥过程中普遍存在的 SBR 上浮问题,我们早就知道它会影响电池性能,但传统手工刮粉误差太大,始终无法精准量化表层和深层的含量差异,工艺优化只能靠经验摸索。

另外,对微米级精度的极致追求,能够获取到带有明确空间位置信息的结构化样本,为后续的组分分析、工艺验证和质量管控提供可靠的基础。

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