电极浆料涂布模头流场分析与结构优化

涂布工艺是锂电池极片制造过程的关键工序之一,涂层的稳定性和厚度一致性决定了极片的结构,进而影响电池的性能和循环寿命。大尺寸动力锂电池产品对涂布幅宽提出更高的要求,保证涂布模头出口处电极浆料的流动均匀性成为核心技术问题之一。因此,对涂布模头的流道结构进行合理优化显得尤为重要。本研究针对宽幅涂布模头出口速度分布不均的问题,构建了不同尺寸和结构的模头流道模型进行流场仿真,分析电极浆料在模头内部的流动特性,并采用Box-Behnken设计对衣架式模头的结构尺寸进行优化。具有倾斜变径式匀料腔结构的衣架式模头对浆料有更强的引流效果,有助于提升幅宽方向浆料流动的均匀性。采用Box-Behnken设计对衣架式模头的主要结构参数进行优化,使浆料的均匀性提升至0.99。

狭缝挤压式涂布质量密度流场演变与膜区形貌的闭环控制策略

涂布是锂离子电池制造过程中的关键工序,其工艺规格对电池容量一致性和安全性起着至关重要的作用,且涉及表面化学、流变理论等多学科复杂机理。各锂电制造厂家与涂布设备厂家都在追求自动控制的智能化操作方法,而当前的涂布研究往往局限于表面化学等微观问题。本工作在综合相关文献研究及仿真分析的基础上,首次提出了浆料在狭缝挤压式涂布过程中质量密度流场与膜区形貌的狭缝挤压、离模膨胀、润湿成膜、干燥收缩4个演变过程。归纳了涂布演变过程中各影响因素对面密度横向一致性、面密度纵向一致性、边缘厚度、膜区宽度、漏涂缺陷、辊压后剥离强度这6个涂布核心工艺指标造成的影响,通过对这些影响涂布过程的主动变量和不可控因子的分析,可以更好地了解涂布过程中可能出现的问题和原因。最后本文对这6个核心工艺指标分别设计了智能调节与人工干预相结合的闭环控制策略,为涂布的智能化和无人化生产改善提供了理论指导与算法框架,对提高锂电涂布过程中的产品质量和生产效率具有重要意义。

基于相场模型的锂电池电极浆料稳定涂布窗口分析

极片涂布是锂离子电池极片制造的关键工艺之一,涂布质量决定了极片结构的均匀度,进而影响电池的性能和寿命。针对电极浆料涂布质量控制问题,选取狭缝涂布模头和集流体组成的局部区域为研究对象,建立了相场-流场耦合的多物理场模型。基于该模型模拟了电极浆料的流动以及电极涂层形成,并根据涂布质量确定了稳定的涂布窗口,通过与实验结果的对比验证了仿真模型的可靠性。以拓宽涂布窗口、实现高速稳定涂布为目标对涂布模头的主要尺寸进行优化。结果表明,浆料流量过大或过小将导致气泡混入或上游溢出,涂布过程无法达到稳定;模头的主要几何尺寸对稳定涂布窗口有一定影响,但仅通过对其简单增减无法将涂布窗口拓宽;对上游模头、下游模头进行非对称式调整,改变上下游流动阻力的相对大小,可以将浆料流量上限提高约40%。通过数值模拟对狭缝涂布过程中的浆料流动进行了分析,为锂电池电极浆料涂布工艺参数的优化提供了参考。

熔喷双槽形喷嘴内部通道气体流场数值模拟

熔喷双槽形喷嘴气槽出口处宽度方向上的气体速度分布均匀性受内部气流通道结构的影响。为探究喷嘴内部通道结构对气体速度分布均匀性的影响,采用数值模拟的方式对喷嘴内部气流通道的气体流场进行数值计算。用ANSYS软件中的Workbench平台建立出贴合实际的三维流场模型,并划分出符合网格质量要求的网格。在Fluent软件中设置求解器类型及定义边界条件,进行数值计算。结果表明:气体在由气腔1流入通气孔A时,在通气孔A_(1)至A_(4)出口处的速度峰值及温度谷值各有不同,分布趋势表现为越靠近喷嘴外侧的气孔出口处速度峰值越大、温度谷值越小,越靠近喷嘴中部的气孔出口处速度峰值越小、温度谷值越大。且通气孔B出口处的速度峰值及温度谷值受通气孔A的影响,也呈现出与通气孔A出口处相同的分布趋势。

基于PBM模型的狭缝模头内颗粒行为分析

为探究用于氢燃料电池生产的狭缝模头内部流场中固液两相流动与催化剂颗粒聚并、破碎的情况,使用修正过的PBM(群体平衡模型)针对颗粒行为进行数值模拟,研究流场内及出口的颗粒分布情况及不同条件对出口粒径的影响。结果表明:离散相与连续相的体积分数与速度均匀。聚并形成的大颗粒主要分布在近壁处,而中央区以较小的颗粒为主;通过增大进口速度、减小固含量可以削弱聚并现象,出口处的粒径明显降低。模拟结果可以为氢燃料电池催化剂膜的生产工艺优化提供理论参考。

飞边槽桥部尺寸对模锻成形的影响

通过坯料在模锻型腔中的压挤成形过程 ,模拟开式模锻中飞边槽对金属充满型腔的作用 ,根据“变形金属最薄的部分常常是决定变形力的重要部分”这一观点 ,分析和探讨飞边槽桥部尺寸对模锻成形及变形力的影响 ,提出对高度较小、直径较大的齿轮以及复杂模锻件设计方法的改进 ,以提高该类锻件的模具寿命和生产率。

熔喷双槽形喷嘴气体射流流场研究

从点涡的性质出发,研究了涡偶代替射流的可行性,推导了两射流合成的理论公式,并用实验测定数据验证了该公式的可靠性。该公式预测的纤维直径与经验公式的预测结果几乎完全相同。

基于激光多普勒测振的纸箱模切开槽机输纸主轴振动特性分析

对瓦楞纸箱印刷模切开槽机输纸机构主轴进行了激光多普勒测振,获得了80、160、240、320、400 r/min转速下的时域、频域信号,通过信号分析得到了各转速下的频率及最大振幅。对输纸主轴钢制轴及橡胶层进行模态分析,得到其前10阶固有频率及振型,表明:钢制主轴固有频率与测量振动频率相差较大,而橡胶层的第7、8阶固有频率与激光测量橡胶层振动影响最大的低频吻合。

基于Deform曲轴预锻模膛的优化

利用Deform软件,对不同的飞边槽结构对曲轴预锻成形中坯料的充填情况及成形载荷的影响进行了分析.通过在飞边槽桥部合理增设阻力沟或阻力墙,使得曲轴预锻模膛W1平衡块未充满的高度由8.33 mm减少到1.33 mm,对曲轴平衡块的充填性有了很大程度的改善,且优化了毛坯尺寸.

锂离子电池浆料狭缝式涂布初期流场模拟研究

锂离子动力电池极片涂布过程具有浆料粘度大、涂层厚、基材薄、精度要求高等特点,目前广泛采用狭缝挤压式涂布技术。采用实验和流体力学有限元分析方法对锂离子电池负极浆料在铜箔基材上的狭缝式涂布初期流场进行分析,结果表明模拟得到的涂层厚度与实验结果吻合,说明计算模型可靠。当浆料入口速度为0.035 m/s时,外流场区域被基材带走的浆料能及时得到补充,上流道和下流道均能在最短的时间内稳定,这是最佳的涂布操作工艺范围。

精密涂布技术的发展状况

精密涂布技术在现代工业制造中起着重要作用,从传统工业到精密电子产业、功能性薄膜、柔性电路板及新能源产业都与精密涂布技术息息相关。本文简述了当前精密涂布的发展概况,阐述了浸沾涂布、刮刀涂布、狭缝涂布和落帘涂布的工作原理和应用。

熔喷双槽形喷嘴气体射流流场初探

在熔喷非织造布加工中,气体射流作为工作介质使聚合物熔体实现拉伸,气体射流流场的研究对熔喷气流拉神数学模型研究非常重要。熔喷双槽形喷嘴形成的流场可以看作两股平面射流的合成。从单个点涡的性质出发,研究了涡偶的性质和涡偶代替射流的可行性。研究表明,在喷丝孔轴线附近,涡偶和射流的速度分布趋势相同,且有比较相近的速度分布,从而说明以涡偶代替射流是可行的。在此基础上,用两个涡偶分别代替两股射流,然后进行合成,推导出两股射流合成后速度分布的理论公式,该公式的计算结果与实验结果吻合较好。将该公式引入熔喷气流拉伸数学模型,预测出的纤维直径与采用经验公式时的预测结果几乎完全相同。结果表明,应用涡偶代替射流推导出的气流速度分布公式能够较好地描述熔喷双槽形喷嘴气体射流流场,可以用于完善熔喷气流拉伸数学模型。

旋切机构在级进模具中的应用

针对目前无凸缘筒形件制造的高成本、低生产率状况,以某电子马达端盖拉深件为例,设计了带旋切机构的多工位级进模。介绍了该级进模具的结构及工作过程,详细分析了旋切机构的动作实施过程,设计出旋切机构的关键零件:导板凸轮和凹模座斜楔。经试模生产验证,模具结构合理、旋切质量稳定、生产效率高、成本低,取得了较好的技术经济效益。

精密涂布工艺应用新进展

精密涂布工艺在功能性薄膜生产中起着重要作用。当今材料工业的迅速发展,对涂层提出更薄、更均匀的要求。特别象平板显示器(FPD)中所用的功能性光学薄膜,如防反射膜、防眩光膜等,其涂层厚度往往小于1μm。另外,锂电池电极的涂层则要求采用间歇式涂布方法来生产。本文着重介绍了近年来微凹版涂布和条缝涂布工艺在平板显示器、有机发光二极管(OLED)、锂电池行业中应用的新进展。

狭缝式涂布技术的研究进展

狭缝式涂布（SDC）以其涂布速度快、涂膜均匀性好、涂布窗口宽等特点,代表了湿法涂布未来发展方向。SDC的应用领域已从传统胶卷和造纸等向新能源领域转移,特别是太阳能电池和锂离子电池极片涂布。尽管SDC已是比较成熟的技术,但是其影响因素较多,涂布微观过程复杂,涂布过程中的许多机理还未完全研究清楚。深入系统的研究SDC的影响因素,涂液流体的运动规律,对于提升生产效率、减少产品报废、降低制造成本具有重要的现实意义和经济价值。介绍了SDC的典型设备及其特点,总结了SDC的最新研究进展。分析了SDC过程中常见缺陷的形成机理,并提供了解决方案。最后,展望了SDC技术的未来发展方向。

直线轴承外毂架侧槽精密冲裁模具设计

直线轴承的主要部件钢制外毂架一般采用常规的机械冷加工方法生产,工艺繁琐、能源消耗大、生产周期长、质量稳定性差。为克服上述缺点,本文在分析直线轴承外毂架塑性成形工艺的基础上,利用模具冲压成形该零件,确定出了同时由外向内侧冲周向均布侧长槽的精密冲裁方案,并设计出一种可用于直线轴承外毂架侧长槽精密冲裁的模具,阐述了模具工作原理,指出了设计要点。实践证明,所设计的模具冲裁效率高,制件质量完全满足使用要求。

槽楔工艺及冷挤压模具优化探讨

针对微电机槽楔零件结构的特点,分析了传统加工的缺陷与不足,提出了一种槽楔冷挤压加工工艺及其模具优化设计方案,提高了材料利用率、生产效率及模具使用寿命。

高速冲槽机上冲槽模具质量的改进

针对原电机定子扇形片冲槽模具在高速冲槽机上使用后出现的各种质量问题,分别从模具主要工作零件的结构、材质的使用及制造工艺等方面进行改进。解决了崩刃、凹模炸裂和卸料不畅等问题,使冲片的合格率达100%。同时提高了模具的使用寿命,降低了模具成本。

插口座冲槽模结构设计

插口座上L形槽是机械中可以实现快装快卸的一种常用连接方式,这种L形槽的加工可以采用铣削加工的方法,也可以采用冲裁加工的方法。铣削加工的方法质量低、废品率大、易变性和生产效率低而逐渐被淘汰。而冲裁加工具有加工质量稳定、尺寸一致好和生产效率高等优点,并将取代铣削加工。

分电器外壳压铸模设计

分析了分电器外壳压铸件结构工艺性及压铸模结构特点,针对此类零件结构,介绍了一种切实可行的压铸模设计方案,模具采用了抽芯器抽芯及循环水冷却系统的设计,较好地解决了内孔长距离抽芯的问题,同时也解决了由于铸件壁厚不均、模具成形零件温度过高、散热及排气不畅,致使压铸件内部产生气孔及疏松等问题,对于提高压铸件质量具有重要作用。