挤压涂布是锂离子电池极片核心制造工艺,直接决定电池容量、循环寿命等。随着动力电池需求的快速增长,涂布要求更高效率,不仅涂宽增加、涂速加快,还需双面同步涂布。宽幅、高速和双面涂布带来了系列挑战:宽幅涂覆均匀性难以保证;高速涂覆时涂覆液珠失稳导致缺陷;双面涂覆稳定性差,快速悬浮干燥时组分迁移。针对上述难题,本文开展了极片高效挤压涂布数值模拟及工艺基础的研究。提出了挤压模头内流场仿真模型与宽幅模头的结构优化方法,提高了宽幅涂覆均匀性。首先拟合了正负极浆料黏度与剪切速率关系,建立了宽幅模头内流场仿真模型,通过模头内的流场均匀性分析发现,宽度方向上剪切速率差别引起的黏度及压力差异是影响宽幅涂覆均匀性的主因。进一步,研发了模头结构参数与涂覆均匀性的响应面模型与优化方法,宽幅均匀性从96.24%提高至99.88%。建立了挤压模头外流场多相流与涂覆液珠演化模型,揭示了高速间歇涂覆拖尾漏涂缺陷的形成机理,提出了模唇结构优化方法。通过涂覆液珠演化过程分析,发现存在与毛细管数相关的三个拖尾长度和最小涂覆厚度区域;拖尾与液珠破裂过程紧密相关,漏涂与上弯月面动态接触线紧密相关;毛细管数在拖尾长度稳定区可有效控制拖尾。提出一种下错唇式模唇结构,将最大涂覆速度提高25%。开发了基于接触式模头的双面同步涂覆工艺,提高了双面涂覆稳定性。提出了第二面涂覆时采用接触式模头的双面涂覆工艺,并建立了极片振动与涂覆稳定性频率响应模型,计算涂覆厚度波动对间隙波动的响应情况。发现基于接触式模头的间隙波动幅度比传统非接触式模头小两个数量级,且在临界振动频率下涂覆稳定性高。不同涂厚、涂速下的双面涂覆实验厚度标准差均小于2.5μm,验证了基于接触式模头的双面涂覆高稳定性。建立了悬浮干燥时极片的溶剂蒸发模型,探明了溶剂蒸发受控机理,提出了快速均匀的阶段式干燥工艺。构建了悬浮风场与毛细多孔极片溶剂蒸发的耦合模型,发现悬浮干燥下极片溶剂蒸发分为预热升温段、恒速干燥段及降速干燥段,预热段受极片温度控制,恒速段受表面传热控制,降速段受内部传质控制。提出了恒速段低温干燥、预热段和降速段高温干燥的阶段式干燥工艺,提高干燥效率并抑制组分迁移。基于上述研究,优化设计出宽幅、高速、双面挤压模头与涂布工艺,并在双面涂布装备上进行了应用验证。本文研究对锂离子电池极片制造工艺及装备研发具有指导意义。