引言

锂电池作为新能源革命的核心技术之一，其性能直接决定了电动汽车、储能系统等领域的技术天花板。在锂电池制造过程中，极片涂布工艺是决定电池能量密度、循环寿命和安全性最关键的环节之一。近年来，随着新能源汽车市场的爆发式增长，传统单层涂布工艺在效率和性能上的局限性日益凸显。双层涂布工艺作为一种新兴技术，通过分层设计和精准控制，显著提升了极片制造的效率与质量，成为行业研究的热点方向。

双层涂布工艺通过分层设计与精准控制，实现了锂电池极片制造的效率革命。其在生产效率、电池性能和成本效益上的综合优势，已获得行业广泛认可。随着国产设备技术的突破与智能化升级，双层涂布有望成为下一代锂电池制造的核心工艺。但设备稳定性与材料适配性仍需进一步突破，以支撑更高能量密度电池的研发需求。

双层涂布工艺特征概述

双层涂布工艺是指在集流体上依次涂布两种不同性质的浆料，形成上下两层结构的电极。其核心在于分层设计：底层浆料注重与集流体的粘结力，上层浆料则优化电化学性能（如高比表面积、低内阻）。这种分层结构通过粘结剂分层调控，解决了传统单层涂布中粘结剂迁移导致的界面失效问题。

以狭缝挤压式双层涂布为例，具体流程如下：

1、浆料制备：分别制备底层（高粘结性）和上层（高活性）浆料，需控制固含量偏差≤±0.3%

2、基材放卷：铜箔/铝箔经张力控制后进入涂布区域

3、双层涂布：通过双腔模头（如信宇人SDC涂布机）同步挤压两层浆料，涂布速度可达150m/min

4、干燥固化：热风循环系统将湿膜水分降至≤0.5%，需精确控制温度梯度

5、收卷检测：CCD成像系统实时监测面密度偏差（≤±1%）和尺寸对齐度（±0.4mm）

双层涂布工艺的技术优势与效率提升

（一）生产效率的突破

1、单次双层成型：传统单层涂布需多次涂布+干燥，而双层涂布通过一次成型减少50%工艺时间

2、设备兼容性：国产双层涂布机（如金银河并联式设备）支持宽幅（Max1600mm）与高速（150m/min），单机产能提升30%

（二）电池性能的优化

1、能量密度提升：双层结构可使极片比表面积增加20%，提升容量15%

2、循环寿命延长：粘结剂分层设计减少界面应力，循环寿命提升至1500次

3、安全性增强：底层高粘结性材料可抑制锂枝晶生长，热失控风险降低30%

（三）成本效益分析

1、材料利用率：双层涂布减少浆料浪费（≤1%），单片成本降低8%

2、设备投资回报：国产双层涂布机（如科恒股份设备）价格较进口低40%，投资回收期缩短至2年

双层涂布工艺形成均匀稳定的涂层的影响因素浅析

对锂离子电池极片进行多层的微观结构设计可以提高性能，比如：

（1）通过极片层级精细设计，构造“离子和电子高速通道”，减小锂离子扩散阻力，减缓容量衰减

（2）通过调控极片多孔结构的梯度分布，实现上层高孔隙率结构，下层高压实密度结构，完美兼顾高能量密度和超级快充双核心

（1）粘结剂分层结构：涂布干燥时，由于毛细管力作用，粘结剂会向表面迁移，并且随着涂布提速和涂层厚度的增大，干燥过程中粘合剂迁移越发严重，将进一步减弱敷料与集流体之间的粘结力，对电池性能有着负面的影响。为解决该问题，双层结构中底层浆料可以采用高配比的SBR进行补偿。

图4：孔隙率分层结构电极