包括压力调节构件的电极浆料涂覆方法和设备与流程

1.本技术要求于2019年11月11日提交的韩国专利申请第10
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2019
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0143427号的优先权的权益，通过引用将该韩国专利申请的全部内容结合在此。
2.本发明涉及一种包括压力调节构件的电极浆料涂覆设备和方法。


背景技术：

3.随着技术发展以及对移动装置需求的增加，对二次电池的需求也迅速增加。在这些二次电池之中，锂二次电池因其高能量密度和高工作电压以及优异的存储和寿命特性而广泛用作各种电子产品以及各种移动装置的能源。
4.此外，二次电池具有其中电极组件在浸渍有电解质溶液的状态下容纳在电池壳体中的结构，电极组件包括正极、负极以及插置在正极与负极之间的隔膜。正极和负极在集流体上涂覆有包含活性材料的电极浆料，集流体例如由诸如铝或铜之类的金属箔形成。
5.图1是示出使用常规的电极浆料涂覆设备将电极浆料排放到集流体层上的工序的示意图。参照图1，电极浆料涂覆设备具有形成有电极浆料排放流路11的结构，电极浆料排放流路11用于通过形成在两个模头之间的界面上的狭缝来排放电极浆料21。此外，浆料供应流路12流体地连接至电极浆料排放流路11，通过浆料供应流路12供应电极浆料21。通过由旋转辊40驱动的传送带(未示出)，由金属箔形成的集流体层30经过电极浆料排放流路11的前方。排出的电极浆料被排放到集流体层30上。图1中示出的结构是其中涂覆部分22和未涂覆部分23在集流体层30上进行重复的结构。涂覆部分22是被涂覆电极浆料的区域，而未涂覆部分23是不被涂覆电极浆料的区域。电极浆料涂覆设备重复电极浆料21的排放和中断。然而，当被中断的电极浆料的排放重新开始时，过量的负载被带进电极浆料排放流路11中，因而过量的电极浆料被排放。结果，在涂覆部分22的前部22(a)的情况下，由于过量的电极浆料被排放，所以涂层变厚，而在涂覆部分22的后部22(b)的情况下，由于电极浆料的排放被中断，所以涂层迅速变薄。这样，当使用常规的电极浆料涂覆设备时，难以均匀地执行其中涂覆部分22和未涂覆部分23进行重复的结构的电极涂覆。


技术实现要素：

6.技术问题
7.为解决上述问题而发明了本发明，本发明的目的是提供一种包括压力调节构件的电极浆料涂覆设备和方法。
8.技术方案
9.本发明提供了一种电极浆料涂覆设备。在一个示例中，根据本发明的电极浆料涂覆设备包括：电极浆料排放流路，所述电极浆料排放流路配置为通过形成在第一模头与第二模头之间的界面上的狭缝来排放电极浆料；电极浆料储存槽，所述电极浆料储存槽配置为流体地连接至所述电极浆料排放流路并且在静压状态下在其中储存电极浆料；和静压开关阀，所述静压开关阀配置为位于其中所述电极浆料排放流路与所述电极浆料储存槽流体
地相连接的流路上，其中根据所述电极浆料排放流路的压力与所述电极浆料储存槽的内部压力之间的差异来确定所述静压开关阀的打开或关闭。
10.在一个具体示例中，所述电极浆料排放流路和所述电极浆料储存槽在它们之间插入所述静压开关阀的状态下彼此面对。
11.在一个示例中，当所述电极浆料排放流路的压力大于所述电极浆料储存槽的内部压力时，所述静压开关阀打开。
12.在一个具体示例中，所述静压开关阀包括由弹性体的弹力支撑的遮挡构件，当通过所述电极浆料排放流路的压力按压所述遮挡构件的力超过预定基准值时，所述遮挡构件打开。
13.在另一个具体示例中，所述电极浆料涂覆设备进一步包括配置为测量所述电极浆料排放流路的内部压力的传感器，当所述压力传感器测量的压力超过预定基准值时，所述静压开关阀打开。
14.在一个示例中，所述电极浆料储存槽进一步包括电极浆料出口流路，所述电极浆料出口流路配置为当所述电极浆料储存槽的内部压力超过预定基准值时排放储存的电极浆料。
15.在一个具体示例中，所述电极浆料出口流路流体地连接至所述电极浆料排放流路。
16.在一个示例中，通过所述电极浆料排放流路排放的电极浆料被排放到由传送带移动的集流体层上。
17.在另一个示例中，所述电极浆料涂覆设备进一步包括排放控制泵，所述排放控制泵配置为控制通过所述电极浆料排放流路的电极浆料的排放量。
18.在一个示例中，所述电极浆料涂覆设备进一步包括排放阻挡构件，所述排放阻挡构件配置为控制所述电极浆料排放流路的打开和关闭。
19.在一个具体示例中，所述排放阻挡构件形成在所述电极浆料排放流路的末端处。
20.此外，本发明提供了一种通过使用上述电极浆料涂覆设备涂覆电极浆料的方法。在一个具体示例中，根据本发明的涂覆电极浆料的方法包括：通过形成在第一模头与第二模头之间的界面上的狭缝状的电极浆料排放流路在集流体层上排放电极浆料的步骤，其中在排放电极浆料的步骤中，以规则的间隔重复开始排放电极浆料的工序和中断排放电极浆料的工序，并且其中通过形成在狭缝状的所述电极浆料排放流路上的压力调节构件，排放的电极浆料的压力保持为静压。
21.在一个示例中，所述压力调节构件包括：电极浆料储存槽，所述电极浆料储存槽配置为流体地连接至所述电极浆料排放流路并且在静压状态下在其中储存电极浆料；和静压开关阀，所述静压开关阀配置为位于其中所述电极浆料排放流路与所述电极浆料储存槽流体地相连接的流路上，其中根据所述电极浆料排放流路的压力与所述电极浆料储存槽的内部压力之间的差异来确定所述静压开关阀的打开或关闭。
22.在一个具体示例中，当所述电极浆料排放流路的压力大于所述电极浆料储存槽的内部压力时，所述静压开关阀打开。
23.有益效果
24.根据本发明的电极浆料涂覆设备和方法包括压力调节构件，使得即使当涂覆部分
和未涂覆部分在集流体层上进行重复时，也能够以恒定压力排放电极浆料。
附图说明
25.图1是示出使用常规的电极浆料涂覆设备将电极浆料排放到集流体层上的工序的示意图。
26.图2是示出使用根据本发明实施方式的电极浆料涂覆设备将电极浆料排放到集流体层上的工序的示意图。
27.图3和图4是图解根据本发明一个实施方式的压力调节构件的打开和关闭过程的示意图。
28.图5是图解根据本发明一个实施方式的电极浆料涂覆方法的电极浆料涂覆工序的示意图。
具体实施方式
29.下文中，将参照附图详细地描述本发明。本说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应被解释为限于普通术语或词典术语，并且发明人可适当定义术语的概念，以便最佳地描述其发明。术语和词语应被解释为与本发明的技术构思一致的含义和概念。
30.本发明涉及一种电极浆料涂覆设备，在一个示例中，电极浆料涂覆设备包括：
31.电极浆料排放流路，电极浆料排放流路配置为通过形成在第一模头与第二模头之间的界面上的狭缝来排放电极浆料；
32.电极浆料储存槽，电极浆料储存槽配置为流体地连接至电极浆料排放流路并且在静压状态下在其中储存电极浆料储；和
33.静压开关阀，静压开关阀配置为位于其中电极浆料排放流路与电极浆料储存槽流体地相连接的流路上，其中根据电极浆料排放流路的压力与电极浆料储存槽的内部压力之间的差异来确定静压开关阀的打开或关闭。
34.电极浆料排放流路具有狭缝状结构，是指在两个以上的块结合的结构中，通过块之间的界面排放电极浆料的流路。
35.电极浆料涂覆设备能够在沿一个方向移动的集流体上连续地涂覆电极浆料。当使用电极浆料涂覆设备在集流体层上涂覆电极浆料时，可以以其中涂覆部分和未涂覆部分在加工方向(md，machine direction)上重复的形式执行排放。在这种情况下，电极浆料涂覆设备应当重复电极浆料的排放和排放的中断。然而，当在电极浆料涂覆设备中被中断的电极浆料的涂覆重新开始时，过量的负载被带进电极浆料排放流路中。当电极浆料排放流路被施加过量的负载时，电极浆料被过量地排放至涂覆部分的涂覆起始部分。过量排放的电极浆料引起电极浆料的加载量变得不均匀的现象，这导致产品的缺陷。在本发明中，通过包括用于将电极浆料排放流路的压力保持恒定的压力保持构件，可解决这些问题。压力保持构件具有包括上述的电极浆料储存槽和静压开关阀的结构。
36.在一个示例中，电极浆料排放流路和电极浆料储存槽在它们之间插入静压开关阀的状态下彼此面对。根据本发明的电极浆料储存槽与电极浆料排放流路在插入静压开关阀的状态下直接连接。当形成预定距离以上的流体连接线时，存在难以对电极浆料排放流路的压力变化立即作出响应的限制。因此，在本发明中，静压开关阀成为形成电极浆料排放流
路的结构的一部分。因而，在本发明中，通过反映电极浆料排放流路与电极浆料储存槽之间的压力差异，可进行立即的压力控制。
37.在一个实施方式中，静压开关阀具有当电极浆料排放流路的压力大于电极浆料储存槽的内部压力时打开的结构。当在电极浆料涂覆设备中被中断的电极浆料的涂覆重新开始时，过量的负载被带进电极浆料排放流路中，从而排放大量电极浆料。在本发明中，可有效解决电极浆料排放流路中的过量的负载。就是说，当电极浆料排放流路被施加过量的负载时，静压开关阀打开，存在于电极浆料排放流路中的电极浆料的一部分朝向电极浆料储存槽泄漏。这解决了被带进电极浆料排放流路中的负载。
38.在一个具体示例中，静压开关阀包括由弹性体的弹力支撑的遮挡构件，当通过电极浆料排放流路的压力按压遮挡构件的力超过预定基准值时，遮挡构件打开。在这种情况下，静压开关阀包括由弹簧或具有弹簧的铰接结构支撑的遮挡构件。因此，本发明能够以无动力的方式控制静压开关阀的打开和关闭，不需要用于测量电极浆料排放流路的内部压力的传感器。
39.在另一个具体示例中，根据本发明的电极浆料涂覆设备进一步包括用于测量电极浆料排放流路的内部压力的传感器，当压力传感器测量的压力超过预定基准值时，静压开关阀打开。在这种情况下，形成用于测量电极浆料排放流路的压力的压力传感器，从而控制静压开关阀的操作。
40.在一个具体示例中，电极浆料储存槽进一步包括电极浆料出口流路，电极浆料出口流路配置为当电极浆料储存槽的内部压力超过预定基准值时排放储存的电极浆料。电极浆料储存槽具有在填充有电极浆料的状态下保持例如14kgf水平的内部压力的预定结构。当电极浆料排放流路的压力超过14kgf时，静压开关阀打开。随着静压开关阀打开，位于电极浆料排放流路中的电极浆料的一部分移动至电极浆料储存槽。因而，电极浆料排放流路的压力减小。然而，电极浆料储存槽的内部压力由于流入的电极浆料而增加。为了解决该问题，电极浆料储存槽可具有其中在下部一侧形成电极浆料出口流路的结构。可进一步在电极浆料出口流路上形成上述的静压开关阀。
41.例如，可在电极浆料储存槽中形成用于测量内部压力的压力传感器，当压力传感器测量的压力超过基准值时，电极浆料出口流路可打开。或者，在电极浆料出口流路上设置包括由弹性体的弹力支撑的遮挡构件的结构的开关阀。具有这种弹性体的开关阀的优点在于，不需要用于打开和关闭单独的传感器和阀的控制器。
42.在一个实施方式中，电极浆料出口流路流体地连接至电极浆料排放流路。从电极浆料储存槽排放的电极浆料也可被废弃。然而，通过使电极浆料出口流路流体地连接至电极浆料排放流路，可再利用排放的电极浆料。
43.在一个示例中，通过电极浆料排放流路排放的电极浆料被排放到由传送带移动的集流体层上。集流体层可由铝箔或铜箔形成。例如，集流体层沿着传送带在一个方向上移动，并且电极浆料涂覆设备排放电极浆料，使得涂覆部分和未涂覆部分在集流体层上进行重复。
44.在一个具体实施方式中，电极浆料涂覆设备进一步包括排放控制泵，排放控制泵用于控制通过电极浆料排放流路的电极浆料的排放量。排放控制泵重复地执行加压以排放电极浆料的工序和中断加压的工序。因而，根据本发明的电极浆料涂覆设备排放电极浆料，
使得涂覆部分和未涂覆部分在集流体层上进行重复。
45.在另一个具体实施方式中，电极浆料涂覆设备进一步包括排放阻挡构件，排放阻挡构件用于控制电极浆料排放流路的打开和关闭。排放阻挡构件形成为例如阻挡电极浆料排放流路的狭缝的条的形式。当排放阻挡构件关闭电极浆料排放流路时，电极浆料涂覆设备的电极浆料的排放被中断。因而，根据本发明的电极浆料涂覆设备排放电极浆料，使得涂覆部分和未涂覆部分在集流体层上进行重复。例如，排放阻挡构件形成在电极浆料排放流路的末端处。
46.本发明还提供一种使用上述电极浆料涂覆设备的电极浆料涂覆方法。在一个示例中，根据本发明的涂覆电极浆料的方法包括：通过形成在第一模头与第二模头之间的界面上的狭缝状的电极浆料排放流路在集流体层上排放电极浆料的步骤。
47.在排放电极浆料的步骤中，以规则的间隔重复开始排放电极浆料的工序和中断排放电极浆料的工序，并且
48.通过形成在狭缝状的电极浆料排放流路上的压力调节构件，排放的电极浆料的压力保持为静压。
49.在本发明中，通过重复开始排放电极浆料的步骤和中断排放电极浆料的步骤，可将电极浆料以其中涂覆部分和未涂覆部分在md方向上进行重复的图案涂覆在集流体层上。在这种情况下，根据本发明的电极浆料涂覆方法应当重复电极浆料的排放和排放的中断。然而，当涂覆电极浆料时，在重新开始排放电极浆料时，过量的负载被带进电极浆料排放流路中。被带进电极浆料排放流路中的负载使电极浆料过量地排放至涂覆部分的涂覆起始部分。在本发明中，通过包括用于将电极浆料排放流路的压力保持恒定的压力保持构件，可解决这些问题。
50.在一个示例中，压力调节构件包括：电极浆料储存槽，电极浆料储存槽配置为流体地连接至电极浆料排放流路并且在静压状态下在其中储存电极浆料；和静压开关阀，静压开关阀配置为位于其中电极浆料排放流路与电极浆料储存槽流体地相连接的流路上，其中根据电极浆料排放流路的压力与电极浆料储存槽的内部压力之间的差异来确定静压开关阀的打开或关闭。
51.在一个具体实施方式中，静压开关阀具有当电极浆料排放流路的压力大于电极浆料储存槽的内部压力时打开的结构。当在电极浆料涂覆方法中被中断的电极浆料的涂覆重新开始时，过量的负载被带进电极浆料排放流路中，从而排放大量电极浆料。在本发明中，可有效解决电极浆料排放流路中的过量的负载。就是说，当电极浆料排放流路被施加过量的负载时，静压开关阀打开，存在于电极浆料排放流路中的电极浆料的一部分朝向电极浆料储存槽泄漏。这解决了被带进电极浆料排放流路中的负载。
52.在一个具体示例中，静压开关阀包括由弹性体的弹力支撑的遮挡构件，当通过电极浆料排放流路的压力按压遮挡构件的力超过预定基准值时，遮挡构件打开。当静压开关阀包括由弹性体的弹力支撑的遮挡构件时，静压开关阀包括由弹簧或具有弹簧的铰接结构支撑的遮挡构件。这样，本发明能够以无动力的方式控制静压开关阀的打开和关闭，不需要用于测量电极浆料排放流路的内部压力的传感器。
53.在另一个具体实施方式中，根据本发明的电极浆料涂覆方法进一步包括用于测量电极浆料排放流路的内部压力的传感器，当压力传感器测量的压力超过预定基准值时，静
压开关阀打开。
54.在一个示例中，电极浆料储存槽进一步包括电极浆料出口流路，电极浆料出口流路配置为当电极浆料储存槽的内部压力超过预定基准值时排放储存的电极浆料。此外，电极浆料出口流路流体地连接至电极浆料排放流路。从电极浆料储存槽排放的电极浆料也可被废弃。然而，通过使电极浆料出口流路流体地连接至电极浆料排放流路，可再利用排放的电极浆料。
55.在本发明中，上述电极浆料涂覆设备的描述也适用于电极浆料涂覆方法，在此省略关于其的冗余描述。
56.下文中，将通过附图和示例更详细地描述本发明。
57.(第一实施方式)
58.图2是示出使用根据本发明实施方式的电极浆料涂覆设备将电极浆料排放到集流体层上的工序的示意图。参照图2，电极浆料涂覆设备具有其中形成有电极浆料排放流路111的结构，电极浆料排放流路111用于通过形成在两个模头之间的界面上的狭缝来排放电极浆料121。此外，浆料供应流路112流体地连接至浆料排放流路111，通过浆料供应流路112供应电极浆料121。通过由旋转辊140驱动的传送带(未示出)，由金属箔形成的集流体层130经过电极浆料排放流路111的前方。排出的电极浆料被排放到集流体层130上。图2中示出了其中涂覆部分122和未涂覆部分123在集流体层130上进行重复的结构，并且电极活性材料涂覆设备重复电极浆料的排放和排放的中断。然而，当被中断的电极浆料的排放重新开始时，过量的负载被带进电极浆料排放流路111中，因而过量的电极浆料可被排放。
59.本发明提供一种用于将施加至电极浆料排放流路111的负载或压力保持恒定的压力调节构件。压力调节构件包括：电极浆料储存槽150，在电极浆料储存槽150中填充有电极浆料120并且电极浆料储存槽150将内部压力保持在静压状态；和静压开关阀151，根据电极浆料排放流路111的压力与电极浆料储存槽150的内部压力之间的差异来确定静压开关阀151是否打开。电极浆料储存槽150可流体地连接至电极浆料排放流路111并且在静压状态下储存电极浆料120。此外，静压开关阀151位于其中电极浆料排放流路111与电极浆料储存槽150流体地相连接的流路上，根据电极浆料排放流路111的压力与电极浆料储存槽150的内部压力之间的差异来确定静压开关阀151是否打开。
60.具体地，电极浆料排放流路111和电极浆料储存槽150在它们之间插入静压开关阀151的状态下彼此面对。此外，当电极浆料排放流路111的压力大于电极浆料储存槽150的内部压力时，静压开关阀151打开。
61.(第二实施方式)
62.图3和图4是图解根据本发明一个实施方式的压力调节构件的打开和关闭过程的示意图。参照图3，根据本发明的压力调节构件包括：具有敞开的上表面的电极浆料储存槽250；覆盖电极浆料储存槽250的上表面的静压开关阀251；和形成在电极浆料储存槽250的下部一侧的电极浆料出口流路260。静压开关阀251包括由弹性体(例如，弹簧)的弹力支撑的板状遮挡构件。这样，当电极浆料排放流路的压力大于电极浆料储存槽250的内部压力时，静压开关阀251打开。
63.参照图4，当电极浆料排放流路的压力大于电极浆料储存槽250的内部压力时，静压开关阀251打开。例如，在填充有电极浆料220的状态下，电极浆料储存槽250保持14kgf的
内部压力。当电极浆料排放流路的压力超过14kgf时，电极浆料排放流路的压力被传递，从而推动和打开静压开关阀251。随着静压开关阀251打开，位于电极浆料排放流路中的电极浆料的一部分移动至电极浆料储存槽250。因而，电极浆料排放流路的压力减小。
64.此外，在电极浆料储存槽250的下部一侧形成电极浆料出口流路260。在电极浆料出口流路260上形成有出口泵261。如上所述，由于随着静压开关阀打开而流入的电极浆料，电极浆料储存槽250的内部压力增加。当电极浆料储存槽250的内部压力增加时，内部的电极浆料的一部分通过出口泵261排放到电极浆料出口流路260。也可形成单独的静压开关阀来替代出口泵261。
65.(第三实施方式)
66.图5是图解根据本发明一个实施方式的电极浆料涂覆方法的电极浆料涂覆工序的示意图。参照图5，根据本发明的涂覆电极浆料的方法包括：通过形成在两个模头之间的界面上的狭缝状的电极浆料排放流路311来排放电极浆料321的步骤。通过电极浆料供应流路312供应电极浆料321。此外，在排放电极浆料321的步骤中，重复开始排放电极浆料321的工序和中断排放电极浆料321的工序。此时，通过形成在狭缝状的电极浆料排放流路311上的压力调节构件，排放的电极浆料321的压力保持恒定。压力调节构件包括：具有敞开的上表面的电极浆料储存槽350；覆盖电极浆料储存槽350的上表面的静压开关阀351；和形成在电极浆料储存槽350的下部一侧的电极浆料出口流路360。集流体层330位于通过旋转辊340移动的传送带上。将电极浆料涂覆在集流体层330上，使得涂覆部分322和未涂覆部分323以规则的间隔进行重复。
67.此外，电极浆料320填充在电极浆料储存槽350中，从而保持恒定压力。当电极浆料排放流路311的压力增加时，静压开关阀351打开，并且存在于电极浆料排放流路311中的电极浆料321的一部分流入电极浆料储存槽350中，由此控制压力。当电极浆料储存槽350中的压力超过预定水平时，填充在内部的电极浆料320的一部分经由出口泵361排放到电极浆料出口流路360。
68.在一些情况下，排放到电极浆料出口流路360的电极浆料被送回到电极浆料排放流路311或电极浆料供应流路312。
69.以上，通过附图和实施方式更详细地描述了本发明。因此，说明书中描述的实施方式和附图中描述的配置仅是本发明的最优选实施方式，不表示本发明的所有技术构思。应当理解，在提交本技术时，可能存在替换它们的各种等同和变型。
70.(附图标记说明)
71.11、111、311：电极浆料排放流路
72.12、112、312：电极浆料供应流路
73.21、121、220、320、321：电极浆料22、22(a)、22(b)、122、322：涂覆部分23、123、323：未涂覆部分
74.30、130、330：集流体层
75.40、140、340：辊
76.150、250、350：电极浆料储存罐
77.151、251、351：静压开关阀
78.260、360：电极浆料出口流路261、361：出口泵。