什么是锂电池的精密涂布技术

精密涂布技术经过数十年的发展，许多应用已相对成熟，但以狭缝式模具涂布技术而言，其在目前或未来之光电，能源及生医产业上，仍有关键性之运用。此项技术之未来发展方向，有一关键点，即涂布技术必须与产品相结合，本文以锂电池阴阳极涂布为例，说明如何进行含高固体颗粒成分涂料之涂布，及同时进行多层涂布对改进产品性质之优势。

所谓精密涂布技术，并没有一个严谨的定义，只是一般业界的看法，在于涂膜均匀度的误差在一微米附近。精密涂布技术之能执行，其关键在于对涂液物性的了解，选择合适的涂布方法，和由精密金属加工制成的硬设备。精密涂布技术发展最关键的里程碑，是1954年美国柯达公司由Beguin所提出之狭缝式模具涂布技术(slotdiecoatingtechnology,SDCT)。此项技术之示意图可以参考图1，其中涂液会经一狭缝式涂布模具展开成为一宽广而均匀的液膜，然后涂布于移动的基材上，再进入烘箱，使涂液固化或干燥。

图1狭缝式模具涂布技术

狭缝式模具涂布技术之优点在于如果模具设计制作合宜，则涂液形成之液膜均匀度极佳，其可适应涂液物性，尤其是黏度变化范围之相当大，同时因其为密闭式之涂布方式，如涂液为溶剂型，对环境污染较小。SDCT技术由柯达所发明，其后延伸至如图2所示之斜板式多层涂布技术及图3所示之淋幕式涂布技术，斜板式技术最适用于传统照相胶卷之生产，已逐渐过时，但淋幕式涂布技术仍有相当重要的发展，目前可能是全世界最快的涂布技术之一。

图2斜板式多层涂布技术

图3淋幕式涂布技术

至于狭缝式模具涂布技术本身之变化及延伸技术，包括了条纹式涂布、方块式涂布、及与斜板式技术之结合和同时进行多层涂布等，在先进光电产业上，有关键性的运用。

至于对于此一项技术的学理探讨，最早由Ruschak提出了操作窗口(operatingwindow)的概念，即一可稳定操作在最小涂膜厚度之上的范围，因为SDCT最大的困难之一是不适合涂太薄。其后刘大佼教授之研究群和Carvalho之研究群，在此一领域也发展了不少论文。本实验室的论文有较多实验之结果，但综合而言，理论与学理分析，所用之流体模式都相对单纯，与工业上实际运用的各种涂液，仍有一段差距。对于加工技术未来的发展，笔者以为要回到最基本的问题及目标;化学工程师以制作产品为主，某种加工技术只是制作产品中的一环而已。要制作一个好的产品，必需要有整体观，即制作产品的每一环，都必须环环相扣，才能得到好的产品。以涂布产品而言，单独涂布加工技术优良是不够的，必须配料、运送、过滤、涂布、干燥，收放卷，每一环都符合理想才行。这其实是1980年代美国化工学会的期待，化学工程师的角色应从一制程工程师(processengineer)，转成一产品工程师(productengineer)。

笔者以下将以锂电池阴阳极之制作的过程为实例，说明产品性质与加工技术之间的关系，同时因为所用涂料与真实工业用品相距不多，直接反应到工业上之运用之可行性很高，可能对国内工业界在此一领域之发展，有一定之帮助。