允许均匀涂布的用于电极浆料排放的涂布垫片和包括其的涂布模具的制作方法

1.本技术要求2019年12月27日提交的韩国专利申请第10
‑
2019
‑
0175849号的优先权的权益，通过引用将该韩国专利申请的全部公开内容并入本文。
2.本发明涉及一种具有优异涂布均匀性的用于电极浆料排放的涂布垫片和包括该涂布垫片的涂布模具。


背景技术：

3.随着技术发展和移动装置需求的增加，对二次电池的需求也在快速增加。在二次电池中，锂二次电池因高能量密度和高工作电压以及优异的存储和寿命特性被广泛用作各种电子产品以及各种移动装置的能量源。
4.随着二次电池应用领域的扩大，对更高容量二次电池的需求正在迅速增加。作为增加二次电池容量的方法，正在进行对增加电极混合物层的负载量的技术的研究。二次电池的电极是在集流体上涂布电极浆料后通过干燥和包卷工艺制备的。然而，为了增加电极混合物层的负载量，需要在集流体上涂布大量的电极浆料。为了增加电极浆料的涂布量，需要更高水平的涂布均匀性。
5.图1是示出常规涂布垫片的平面图。参考图1，基于截面结构，常规涂布垫片10在电极浆料的排放方向上开口，并且除了排放方向的一侧之外的其他三侧是封闭的。此外，在涂布垫片10中，在电极浆料的排放方向上，在开口的宽度方向上的相对端部形成引导部分11。引导部分11具有突出的结构以减小排放流动路径的宽度。
6.当使用图1的涂布垫片10执行高负载涂布时，涂布宽度方向的相对端部被施加负载。施加在涂布宽度方向上的相对端部的负载降低了涂布均匀性，增加了涂布区域的负载量偏差。此外，在整个电极集流体上涂布电极浆料后，执行包卷工艺。在电极浆料未均匀涂布在电极集流体上的状态下，包卷在高压下执行，降低了电池单元的平衡和容量，严重时有断连的风险。
7.因此，在电极浆料涂布的情况下，需要一种即使在高负载时也能够实现优异的涂布均匀性的技术。


技术实现要素：

8.技术问题
9.本发明是为了解决上述问题而完成的，本发明的目的是提供一种能够在高负载涂布中确保优异的涂布均匀性的用于电极浆料排放的涂布垫片、以及包括该涂布垫片的涂布模具。
10.技术方案
11.本发明提供一种用于电极浆料排放的涂布垫片，在一个例子中，根据本发明的用于电极浆料排放的涂布垫片具有台阶部分，所述台阶部分形成在电极浆料排放流动路径的
末端并增加所述电极浆料排放流动路径的宽度，并且所述台阶部分形成在所述电极浆料排放流动路径的宽度方向上的相对侧。
12.在一个例子中，基于截面结构，所述涂布垫片在电极浆料的排放方向上开口，并且还包括引导部分，所述引导部分具有突出的结构以减小所述电极浆料排放流动路径的宽度，所述引导部分形成在所述涂布垫片的开口的宽度方向上的相对侧，所述台阶部分形成在所述电极浆料排放流动路径的末端并增加所述电极浆料排放流动路径的宽度。
13.在另一个例子中，所述台阶部分形成为从所述引导部分竖直弯折并且短暂增加所述电极浆料排放流动路径的宽度。
14.在一具体例子中，其中基于所述电极浆料排放流动路径的宽度方向上的长度，通过形成所述台阶部分而增加的所述电极浆料排放流动路径的宽度在0.5％至10％的范围内。
15.在另一个例子中，在排放方向上，所述引导部分具有突出长度顺序地或连续地增加的形状。
16.此外，本发明提供一种包括上述涂布垫片的电极浆料涂布模具。在一个例子中，根据本发明的电极浆料涂布模具包括：彼此相邻的模具块；和插入所述模具块之间的界面的涂布垫片。
17.在一个例子中，基于截面结构，所述涂布垫片在电极浆料排放方向上开口，并且包括引导部分和台阶部分，所述引导部分具有突出的结构以减小所述电极浆料排放流动路径的宽度，所述引导部分形成在所述涂布垫片的开口的宽度方向上的相对端部，所述台阶部分形成在所述电极浆料排放流动路径的末端并增加所述电极浆料排放流动路径的宽度。
18.在一具体例子中，在所述电极浆料涂布模具中，涂布宽度由所述涂布垫片的引导部分之间的间隔决定。
19.在另一个具体例子中，所述涂布宽度由所述涂布垫片的引导部分之间的间隔决定，并且在与所述涂布垫片的所述台阶部分对应的位置处进一步形成电极浆料排放流动路径。
20.有益效果
21.根据本发明的用于电极浆料排放的涂布垫片和包括该涂布垫片的涂布模具，即使在以高水平的负载量涂布电极浆料时也可实现优异的涂布均匀性。
附图说明
22.图1是用于电极浆料排放的常规涂布垫片的平面图。
23.图2和图3分别是根据本发明的实施方式的用于电极浆料排放的涂布垫片的平面图。
24.图4是表示根据本发明的实施方式的使用电极浆料涂布模具的电极浆料涂布工艺的示意图。
具体实施方式
25.在下文中，将参考附图详细描述本发明。本说明书和权利要求中使用的术语和词语不应被解释为限于普通术语或字典术语，发明人可以适当地定义这些术语的概念以最好
地描述其发明。术语和词语应被解释为与本发明的技术思想一致的含义和概念。
26.本发明提供一种用于电极浆料排放的涂布垫片。在一个实施方式中，根据本发明的用于电极浆料排放的涂布垫片包括台阶部分，所述台阶部分形成在电极浆料排放流动路径的末端并增加电极浆料排放流动路径的宽度。
27.在本发明中，在涂布垫片的电极浆料排放流动路径的末端形成了用于增加电极浆料排放流动路径的宽度的台阶部分。通过形成台阶部分，可以解决在涂布期间在电极浆料排放流动路径的宽度方向的相对侧上的负载。此外，当使用涂布垫片排放电极浆料时，可提高电极浆料的涂布均匀性。当应用根据本发明的涂布垫片时，即使以高负载量涂布电极浆料时，也可提高涂布均匀性。即使在稍后执行干燥和包卷工艺，也可防止出现区域间的厚度变化或断连现象而获得涂布均匀性优异的涂布层。
28.在一个例子中，基于截面结构，所述涂布垫片在电极浆料的排放方向上开口，并且还包括引导部分，所述引导部分具有突出的结构以减小所述电极浆料排放流动路径的宽度，所述引导部分形成在所述涂布垫片的开口的宽度方向上的相对侧，所述台阶部分形成在所述电极浆料排放流动路径的末端并增加所述电极浆料排放流动路径的宽度。当涂布垫片安装在涂布模具上时，电极浆料在垂直于涂布垫片的排放方向的方向上提供。提供的电极浆料在涂布垫片的排放方向上排放。此时，通过形成引导部分，控制涂布宽度。引导部分具有突出的结构以减小电极浆料排放流动路径的宽度。在本发明的结构中，在电极浆料排放流动路径的末端形成有台阶部分。
29.在又一个实施方式中，台阶部分形成在电极浆料排放流动路径的宽度方向的相对侧上。在根据本发明的用于电极浆料排放的涂布垫片中，在电极浆料排放流动路径的末端的相对侧上形成台阶部分，并且台阶部分均匀地去除或减小施加到电极浆料排放流动路径的相对侧的负载。
30.在一个实施方式中，台阶部分形成为从引导部分垂直弯折，并且电极浆料排放流动路径的宽度增加一次。在根据本发明的涂布垫片中，台阶部分在电极浆料排放流动路径的末端形成为垂直弯折形状。这提供了在电极浆料排放之前立即短暂和快速减压条件。
31.在具体实施方式中，基于电极浆料排放流动路径的宽度方向上的长度，通过形成台阶部分而增加的电极浆料排放流动路径的宽度在0.5％至10％的范围内。更具体地，基于电极浆料排放流动路径的宽度方向上的长度，通过形成台阶部分排放而增加的电极浆料流动路径的宽度在0.5％至5％、3％至10％、或3％至8％的范围内。通过台阶部分的排放流动路径的增加值表示通过形成台阶部分而增加的排放流动路径的宽度方向的长度与包括台阶部分的整个排放流动路径的宽度方向的长度之比。通过台阶部分增加的排放流动路径宽度的范围影响了排放效率和涂布均匀性。
32.在另一示例中，在排放方向上，引导部分具有突出长度顺序地或连续地增加的形状。引导部分具有减小排放流动路径的宽度的突出结构。如果引导部分与排放方向成直角，则在排放流动路径的宽度方向的相对端部迅速施加负载，在某些情况下，可能会引起部分回流现象。在本发明中，通过允许引导部分的突出长度在排放方向上顺序地或连续地增加，可减少或阻止这样的现象。例如，引导部分的突出结构可与排放方向呈大约5
°
至45
°
的平均倾斜角。
33.此外，本发明提供一种包括上述涂布垫片的电极浆料涂布模具。
34.在一个例子中，根据本发明的电极浆料涂布模具包括：彼此相邻的模具块；以及插入模具块之间的界面的涂布垫片。涂布模具可包括彼此相邻的两个模具块2p，并且在一些情况下，可包括彼此相邻的四个模具块4p。例如，涂布模具可具有第一模具块至第四模具块彼此相邻，并且涂布垫片插入第一模具块和第二模具块之间的空间以及第三模具块和第四模具块之间的空间的结构。在包括四个模具块4p的情况下，将电极浆料依次涂布在集流体层上，可以形成双层结构的电极混合物层。
35.在另一个例子中，基于截面结构，涂布垫片在电极浆料的排放方向上开口，并且包括引导部分和台阶部分，所述引导部分具有突出的结构以减小电极浆料排放流动路径的宽度，所述引导部分形成在所述涂布垫片的开口的宽度方向上的相对端部，所述台阶部分形成在电极浆料排放流动路径的末端，并增加电极浆料排放流动路径的宽度。
36.如上所述，涂布垫片通过形成引导部分来控制电极浆料排放流动路径的宽度。涂布垫片具有在电极浆料的排放方向上的末端形成台阶部分的结构。因此，根据本发明的涂布模具可控制涂布宽度并防止在宽度方向的相对端部施加不必要的负载。
37.在一个实施方式中，在根据本发明的电极浆料涂布模具中，涂布宽度由涂布垫片的引导部分之间的间隔决定。另外，涂布厚度对应于涂布垫片的厚度，并且涂布厚度部分地受排放压力或集流体层的间隔距离影响。在根据本发明的电极浆料涂布模具中，涂布宽度由涂布垫片的引导部分之间的间隔决定，并且通过在电极浆料排放流动路径的末端形成台阶，防止过大的负载施加到某一区域，可显着提高涂布均匀性。在一个实施方式中，电极浆料涂布模具进一步包括在对应于涂布垫片的台阶部分的位置处形成的电极浆料排放流动路径。通过形成台阶部分增加了涂布均匀性，排放的一部分电极浆料可流向台阶部分侧。在本发明中，通过在涂布垫片的台阶部分处形成电极浆料排放流动路径，可以将排放到台阶部分的电极浆料再利用。例如，形成在与台阶部分对应的位置处的电极浆料排放流动路径可与电极浆料涂布模具的电极浆料供应单元流体连接。因此，可以将排放到台阶部分的电极浆料供应到电极浆料供应单元，并且再利用电极浆料。
38.根据本发明的电极浆料涂布模具是指用于将电极浆料排放到集流体以形成涂布层的设备。在本发明中，用于电极浆料排放的涂布垫片是指插入到构成涂布模具的模具块之间的界面并安装在涂布模具上的涂布垫片。
39.电极浆料是含有电极活性材料的浆料状态的组合物的总称。正极或负极是指用于二次电池的电极，具体而言是指用于锂二次电池的电极。
40.在一个例子中，电极是指锂二次电池的正极和/或负极。
41.正极具有在正极集流体上堆叠两层结构的正极活性材料层的结构。在一个示例中，正极活性材料层包括正极活性材料、导电材料和粘合剂聚合物，如果需要，还可包括本领域常用的正极添加剂。
42.正极活性材料可以是含锂氧化物，并且可以相同或不同。含锂过渡金属氧化物可以用作含锂氧化物。
43.例如，含锂过渡金属氧化物可以是选自由li
x
coo2(0.5＜x＜1.3)、li
x
nio2(0.5＜x＜1.3)、li
x
mno2(0.5＜x<1.3)、li
x
mn2o4(0.5<x<1.3)、li
x
(ni
a
co
b
mn
c
)o2(0.5<x<1.3，0<a<1，0<b<1，0<c<1，a b c＝1)、li
x
ni1‑
y
co
y
o2(0.5<x<1.3，0<y<1)、li
x
co1‑
y
mn
y
o2(0.5<x<1.3，0<y<1)、li
x
ni1‑
y
mn
y
o2(0.5<x<1.3，0≤y<1)、li
x
(ni
a
co
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mn
c
)o4(0.5<x<1.3，0<a<2，0<b<2，0<c<2，a
b c＝2)、li
x
mn2‑
z
ni
z
o4(0.5<x<1.3，0<z<2)、li
x
mn2‑
z
co
z
o4(0.5<x<1.3，0<z<2)、li
x
copo4(0.5<x<1.3)和li
x
fepo4(0.5<x<1.3)组成的组中的任一种或两种或更多种的混合物，并且含锂过渡金属氧化物可以涂布有金属或金属氧化物，例如铝(al)。此外，除了含锂过渡金属氧化物以外，还可以使用选自硫化物、硒化物和卤化物组成的组中的至少一种。
44.正极活性材料层中可包含94.0重量％至98.5重量％的正极活性材料。当正极活性材料的含量满足上述范围时，就制造高容量电池和提供足够的正极导电性或电极材料之间的粘附性而言是有利的。
45.用于正极的集流体是具有高导电性的金属，并且可以使用可以容易地附接正极活性材料浆料并且在电化学装置的电压范围内不反应的任何金属。具体地，用于正极的集流体的非限制性实例包括铝、镍或通过其组合制造的箔。
46.正极活性材料层进一步包括导电材料。基于包括正极活性材料的混合物的总重量，通常以1重量％至30重量％的量添加导电材料。对这种导电材料没有特别限制，只要其具有导电性而不引起二次电池的化学变化即可。例如，从石墨，诸如天然石墨或人造石墨；炭黑，诸如炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽黑、炉黑、灯黑或热炭黑；导电纤维，诸如碳纤维或金属纤维；金属粉，诸如氟化碳、铝或镍粉；导电晶须，诸如氧化锌或钛酸钾；导电金属氧化物，诸如氧化钛；和聚亚苯基衍生物组成的组中选择的一种或多种可用作导电材料。
47.负极具有在负极集流体上堆叠有两层结构的负极活性材料层的结构。在一个例子中，负极活性材料层包括负极活性材料、导电材料和粘合剂聚合物，并且如果需要，可以进一步包括本领域中常用的负极添加剂。
48.负极活性材料可以包括碳材料、锂金属、硅或锡。当将碳材料用作负极活性材料时，可以使用相反的低晶碳和高晶碳。低晶碳的典型例子包括软碳和硬碳。高晶碳的典型例子包括选自由天然石墨、凝析石墨、热解碳、中间相沥青基碳纤维、中间相炭微球、中间相沥青和高温煅烧碳(诸如石油或煤焦油沥青衍生焦炭)组成的组中的一种或多种。
49.用于负极的集流体的非限制性实例包括铜、金、镍或由铜合金或其组合制造的箔。另外，可以通过堆叠由以上材料制成的基板来使用集流体。
50.另外，负极可以包括本领域中常用的导电材料和粘合剂。
51.在下文中，将通过附图和例子更详细地描述本发明。由于本发明构思允许各种变化和很多实施方式，因此将在附图中示出特定实施方式并在正文中详细描述。然而，这并非意在将本发明限制为所公开的具体形式，应当理解为包括本发明的精神和范围内的所有变化、等同物和替代物。
52.(第一实施方式)
53.图2是根据本发明的实施方式的用于电极浆料排放的涂布垫片的平面图。参考图2，基于水平方向截面结构，涂布垫片100在电极浆料的排放方向上开口，并且除了排放方向一侧之外的其他三侧是封闭的。此外，在涂布垫片100中，引导部分110具有突出的结构以减小电极浆料排放流动路径的宽度，引导部分110形成在涂布垫片100的开口的宽度方向上的相对端部，在电极浆料排放流动路径的末端形成台阶部分111，台阶部分111增加电极浆料排放流动路径的宽度。在涂布垫片100中排放的电极浆料的涂布宽度由引导部分110之间的间隔决定，并且由台阶部分111增加电极浆料的涂布均匀性。
54.(第二实施方式)
55.图3是根据本发明的另一实施方式的用于电极浆料排放的涂布垫片的平面图。参考图3，基于水平方向截面结构，涂布垫片200在电极浆料的排放方向上开口，并且除了排放方向一侧之外的其他三侧是封闭的。此外，在涂布垫片200中，引导部分210具有突出的结构以减小电极浆料排放流动路径的宽度，引导部分210形成在涂布垫片200的开口的宽度方向上的相对端部，在电极浆料排放流动路径的末端形成台阶部分211，台阶部分211增加电极浆料排放流动路径的宽度。在排放方向上，引导部分210具有突出长度连续增加的形状。由此，随着涂布垫片200中的电极浆料排放流动路径的宽度连续减少，防止了宽度方向上的相对端部的负载快速增加。此外，由台阶部分211增加排放的电极浆料的涂布均匀性。
56.(第三实施方式)
57.图4是表示根据本发明的实施方式的使用电极浆料涂布模具的电极浆料涂布工艺的示意图。参考图4，在根据本发明的涂布模具的结构中，涂布垫片200插入相邻模具块(未示出)之间的界面。涂层垫片200是控制排放的电极浆料的涂布宽度和涂布厚度的因素之一。
58.具体地，电极浆料被排放到集流体层300，集流体层300在与涂布模具的排放口相距规则间隔的状态下移动。集流体层300通过传送带(未示出)移动。排放的电极浆料被涂布在集流体层300上，从而形成电极混合物层400。电极混合物层400形成在集流体层300上，电极混合物层400的宽度由t
‑
t'表示，对应于涂布模具的排放口的宽度。另一方面，可以看出电极混合物层400的宽度对应于涂布垫片200的引导部分210之间的间隔。在本发明中，引导部分210形成在涂布垫片200的开口的相对侧以控制涂布宽度，并且通过在开口的末端增加台阶部分211，避免了在排放的电极浆料的宽度方向上的相对端部的负载快速增加，提高了涂布均匀性。又例如，通过在对应于台阶部分111的位置处形成电极浆料排放流动路径(未示出)，可通过该流动路径排放一部分电极浆料。
59.以上已经通过附图和例子对本发明进行了更详细的描述。因此，说明书中所描述的实施方式以及附图中所描述的配置仅为本发明的最优选实施方式，并不代表本发明的全部技术思想。应当理解，在提交本技术时可以有各种等效和变化来代替它们。
60.[附图标记说明]
[0061]
10、100、200：涂布垫片
[0062]
11、110、210：引导部分
[0063]
111、211：台阶部分
[0064]
300：集流体层
[0065]
400：电极混合物层