在二次电池、钙钛矿太阳能电池、柔性电子、功能薄膜等高精尖材料研发领域,涂布工艺的精度直接决定了器件性能的上限。然而,研发实验室长期面临两大困境:大尺寸设备占用宝贵空间、无法放入手套箱操作;手工涂布因人而异,数据重复性差,工艺无法追溯。
日本mitsuiec(三井电气精机)深耕实验室涂布领域多年,其产品线经历了从TC-1S到TC-3S、再到TC-100S5的持续迭代。如今,TC-3S与TC-100S5构成了覆盖“标准研发场景"与“极限空间场景"的双子星组合——一台负责“全能标准",一台专攻“极1致紧凑"。本文将从技术定位、性能差异、适用场景三大维度,为您深度解析这两款产品的选型逻辑。
两款产品均传承了mitsuiec的核心技术理念——以电机驱动替代手工拉刮,消除人为误差,实现可追溯、可重现的精密涂布。然而,它们在设计哲学上存在本质差异:
| 对比维度 | TC-3S型 | TC-100S5型 |
|---|---|---|
| 定位 | 实验室“标准级"全能涂布平台 | 空间受限场景的“极限紧凑"解决方案 |
| 设计基因 | 追求功能全面、操作专业、大尺寸涂布 | 追求极1致小型化、移动便捷、手套箱兼容 |
| 适用场景 | 常规实验室、多材料体系通用研发 | 手套箱、净化间、通风橱等狭小空间 |
| 目标用户 | 需处理多种基材/多种涂布方式的研发团队 | 锂电/固态电池等对水氧敏感的材料研发者 |
TC-3S是mitsuiec针对实验室通用研发需求打造的标准型自动涂布机,它把“可重现涂布"浓缩到A4桌面大小,让实验室也能享受量产级的一致性涂膜。
1. A4幅面,200mm×300mm涂布面积
TC-3S的最大涂布面积达200mm×300mm,可覆盖绝大多数实验室小试需求。相比上一代TC-1S(A3幅面),新机型将尺寸精简至A4,占地更小,同时保留了大尺寸涂布能力。
2. 7吋触控屏 + 急停保护,人机交互专业级
TC-3S配备7英寸触摸屏,速度、行程、异常信息一屏总览,操作直观如手机。急停按钮与故障自动锁机功能确保操作安全,排除故障后方可继续运行——这些配置使其更接近工业化设备的安全标准。
3. 三种涂布头快换系统,5分钟切换工艺
TC-3S支持狭缝挤出(Slot-die)、刮刀(Doctor blade)、线棒(Wire-wound bar)三种涂布方式,更换时间≤5分钟:
狭缝挤出:采用316L不锈钢喷头,唇口直线度±1µm,配合精密齿轮泵,湿厚5–150µm,误差±1.5%,适合钙钛矿、高精度功能层涂布。
刮刀:千分尺调节0–3mm高度,重复精度±2µm,可选PTFE、不锈钢或钨钢刀片,满足溶胶-凝胶、陶瓷浆料等不同剪切需求。
线棒:标配#6–#40线棒库,磁吸式更换,与真空平台同步升降,保证“零压"接触。
4. 微米级重复定位精度
采用日本NSK C3级滚珠丝杠配合伺服电机,理论定位分辨率0.25µm,实测50mm往返1000次重复定位精度达±1.2µm(3σ)。速度范围1–100mm/s,匀速段波动<0.5%,杜绝“起步堆料、终点拉薄"现象。
5. 15组内置工艺模板,新手5分钟上手
TC-3S内置“钙钛矿/银浆/保护膜"等15组工艺模板,自动匹配加速度、真空保持与干燥延时。新手5分钟即可完成首片涂布,良率>95%。数据可通过USB导出CSV格式,记录速度、真空度、涂布长度等信息,便于与SEM、台阶仪结果关联,建立工艺-性能数据库。
| 项目 | 规格 |
|---|---|
| 涂布面积 | 200mm × 300mm |
| 速度范围 | 1–100mm/s(分辨率0.1mm/s) |
| 重复定位精度 | ±1.2µm(3σ) |
| 真空平台 | 2区独立控制,孔径0.8mm,真空度−65kPa |
| 涂布头快换时间 | ≤5分钟 |
| 外形尺寸 | 420mm × 380mm × 220mm |
| 重量 | 28kg |
| 电源 | AC100-240V,150W |
| 安全配置 | 前门磁控开关、急停按钮、CE认证 |
数据来源:
如果说TC-3S是“全能选手",那么TC-100S5则是为极限空间场景而生的“特种兵"。它把整个涂布系统压缩至A4纸大小(W220mm×D352mm×H216mm),整机仅重8kg,女性也能单手搬运。其核心使命是:让涂布操作可以在手套箱、净化间、通风橱内完成。
1. 可放入手套箱:打破水氧敏感材料的涂布壁垒
对于锂离子电池、固态电池、钙钛矿太阳能电池等高精尖研发,材料对水氧极其敏感,必须在露点≤-30℃的厌氧手套箱内完成涂布。传统涂布设备体积过大,无法放入手套箱,样品需要转移,存在环境暴露风险。TC-100S5的超紧凑设计使其可以直接放入手套箱内部操作,实现“就近涂布、即时验证",省去样品转移环节。
2. 真空吸附成为标配:1秒固定基材
TC-100S5标配内置真空吸附平台,30个微细小孔均匀分布,一键即可实现基材固定与释放,固定时间缩短至1秒。无需夹子或胶带固定基材,避免基材损伤与涂布边缘干扰。可稳定吸附玻璃、金属箔、薄膜、硅晶圆、陶瓷等多种基材。
3. 0.2–85mm/sec超宽调速范围
TC-100S5采用伺服电机搭配精密滑动导轨驱动,速度范围0.2–85mm/sec无级可调。从极慢的精密涂布(如固态电解质)到快速试制,均可精准控制。最大涂布面积W100mm×D160mm,可轻松制作50mm见方、100mm见方样品。
4. 加热/冷却拓展:打造一体化涂布平台
TC-100S5支持多种可选配置,可构建一体化原型制备体系:
SHY-100加热涂布台(最高100℃):实现涂布后浆料即时干燥,模拟量产预干燥工艺,避免“皮封"现象。
CHS-100冷却/升温台(0–50℃):适配双组分浆料固化或温度敏感型材料涂布需求。
5. 磁性可变涂布器:清洁维护极简
配套的AP-120ds可变涂布器采用磁性狭缝调节板,无需工具即可徒手拆卸清洁。这对于频繁切换浆料体系的研发场景至关重要——清洁时间从分钟级缩短到秒级。
| 项目 | 规格 |
|---|---|
| 涂布尺寸 | 最大100mm × 160mm |
| 运行速度 | 0.2–85mm/sec(无级调速) |
| 最大行驶距离 | 100mm |
| 基材固定 | 内置真空吸附(标配),30孔 |
| 驱动系统 | 伺服电机 + 精密滑动导轨 |
| 外形尺寸 | W220mm × D352mm × H216mm |
| 重量 | 约8kg |
| 电源 | AC100-240V 50/60Hz,200VA |
| 适用场景 | 手套箱、通风橱、净化间、实验台 |
数据来源:
| 研发场景 | 推荐机型 | 推荐理由 |
|---|---|---|
| 锂离子电池/固态电池研发 | TC-100S5 | 可放入手套箱操作,避免水氧暴露;真空吸附标配,1秒固定极片;可选加热台实现涂布-干燥一体化 |
| 钙钛矿太阳能电池 | TC-3S | 高精度狭缝挤出涂布(±1.5%误差);200×300mm幅面满足钙钛矿薄膜制备需求;15组工艺模板加速工艺优化-9 |
| 通用材料研发(涂料/油墨/胶粘剂) | TC-3S | A4幅面适中;三种涂布头快换系统,适配不同粘度材料;触控屏操作直观-2-6 |
| 柔性电子/传感器 | 两者均可 | 幅面需求小选TC-100S5(100×160mm),幅面需求大(200×300mm)选TC-3S |
| 功能薄膜/光学涂层 | TC-3S | 微米级重复定位精度(±1.2µm);速度波动<0.5%,保证膜厚均匀性 |
| 贵金属浆料/昂贵材料 | TC-100S5 | 小尺寸涂布节省浆料消耗;可放入手套箱防止材料氧化;可变涂布器精准控制用量-4 |
| 多团队共享实验室 | TC-100S5 | 8kg超轻机身,用完即收;无需专用台面,可随时部署 |
日本mitsuiec通过TC-3S与TC-100S5两款产品,精准覆盖了从“标准实验室研发"到“极限空间特殊场景"的全谱系需求:
TC-3S是追求功能全面、涂布精度、操作专业的实验室标准平台。它以200×300mm幅面、三种涂布头快换、微米级重复精度、15组工艺模板等配置,成为多材料体系通用研发的首1选。
TC-100S5则是为空间受限、场景特殊、便携移动而生的极限紧凑方案。它以A4占地、8kg重量、可放入手套箱、真空吸附标配等特性,成为锂电、固态电池、钙钛矿等水氧敏感材料研发的“刚需设备"。
无论是需要“一台设备打天下"的通用研发实验室,还是需要“手套箱内完成涂布"的前沿材料课题组,日本mitsuiec的双子星组合都能提供精准匹配的专业解决方案。