CN108886147A - 用于制备二次电池的浆料的设备和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于制备二次电池的浆料的设备和方法。根据本发明，溶剂被间歇地注入到用于制备浆料的混合器中以测定施加至混合器的扭矩值，并由此获得施加至混合器的扭矩值的最大值。然后，计算作为用于制备浆料的粉末和溶剂的混合比例的揉合点，以通过自动化工艺且无误差地确定最佳揉合点。

Description

用于制备二次电池的浆料的设备和方法

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年4月4日提交的韩国专利申请第10-2016-0041157号的优先权，通过引用将上述专利申请作为整体结合在此。

技术领域

本发明涉及用于制备二次电池的浆料的设备和方法。

背景技术

可重复地充放电的二次电池(Secondary Battery)用于各种电子装置中。随着电子装置的类型和形状的多样化，安装在电子装置上的二次电池的形状也已多样化。近来，使用锂作为二次电池的锂离子二次电池已被广泛地使用。

为了制造这样的二次电池，需要涂覆有负极活性材料的负极、涂覆有正极活性材料的正极、以及设置在正极和负极之间的隔板。具体地，为了制备构成二次电池的正极活性材料和负极活性材料，通常需要电极活性材料、导电剂和粘合剂的混合物，其被称为浆料(slurry)。

为了制备这种浆料，需要一种将粉末与溶剂混合的工艺，且所述混合发生在混合器中。具体地，为了制备浆料，粉末和溶剂的混合比例是重要的。因此，用于制备浆料的粉末和溶剂的混合比例被称为揉合点(kneading point)。在浆料制备步骤中，粉末和溶剂在揉合点下于混合器中混合预定时间，然后被用作二次电池的材料。

然而，揉合点可随制备浆料所需的粉末和溶剂的材料和含量而变化。此外，揉合点可随用于制备浆料的混合器的尺寸和结构而变化。

根据现有技术，当在混合器中制备浆料时，工人经常检查混合器的内部以便确定揉合点。在该工艺中，外部杂质常可能会被频繁地引入混合器中，因而，浆料质量劣化。此外，很难确定最佳揉合点，因为通过工人直接检查混合器的内部必然会产生误差。

发明内容

技术问题

因此，本发明的一个目的是在浆料制备工艺期间无需直接检查混合器的内部而确定揉合点，以防止外部杂质被引入浆料中，从而改善用于制备二次电池的浆料的质量。

本发明的另一个目的是提供一种用于在浆料制备工艺期间确定揉合点的标准化设备和方法，以确定最佳揉合点。

技术方案

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，一种用于制备二次电池的浆料的方法包括：粉末注入步骤，将用于制备浆料的粉末注入到用于制备浆料的混合器中，所述浆料是用于制造二次电池；数据收集步骤，在将溶剂注入到混合器中之后，测定施加至混合器的扭矩值；和计算步骤，通过利用在数据收集步骤中收集的扭矩值计算揉合点(kneadingpoint)，所述揉合点为用于制备浆料的粉末与溶剂的混合比例。

所述数据收集步骤可包括：将溶剂注入到混合器中的溶剂注入步骤和测定施加至混合器的扭矩值的扭矩测定步骤，其中溶剂注入步骤和扭矩测定步骤可交替地执行以测定施加至混合器的多个扭矩值。

所述方法可进一步包括存储步骤，所述存储步骤在数据收集步骤和计算步骤之间执行以存储在数据收集步骤中收集的多个扭矩值中的最大扭矩值。

所述方法可进一步包括揉合点达到步骤，即，向混合器中额外地注入溶剂直到混合比例达到揉合点。

在计算步骤中，揉合点可以是当施加至混合器的扭矩值达到对应于最大扭矩值的预定比例的扭矩值时的粉末与溶剂的混合比例。

所述预定比例可在30％至50％的范围内。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，一种用于制备二次电池的浆料的设备包括：混合器，用于制备制造二次电池用的浆料的粉末与溶剂在所述混合器中彼此混合；溶剂注入调节单元，所述溶剂注入调节单元将溶剂注入到混合器中；扭矩仪，所述扭矩仪测定当粉末与溶剂彼此混合时施加至混合器的扭矩；存储单元，所述存储单元存储在扭矩仪中测定的扭矩值；和计算单元，所述计算单元通过利用在存储单元中所存储的扭矩值的最大扭矩值来计算揉合点(kneading point)，所述揉合点为用于制备浆料的粉末与溶剂的混合比例，其中所述溶剂注入调节单元每隔一定的时间间隔向混合器中注入溶剂，且扭矩仪在所述溶剂注入调节单元将溶剂注入到混合器中的状态下测定施加至混合器的扭矩。

溶剂注入调节单元可额外地向混合器中注入溶剂直到混合比例达到揉合点。

揉合点可以是当施加至混合器的扭矩值达到对应于最大扭矩值的预定比例的扭矩值时的粉末与溶剂的混合比例。

所述预定比例可在30％至50％的范围内。

有益效果

根据本发明，可在浆料制备工艺期间无需直接检查混合器的内部而确定揉合点，以防止外部杂质被引入浆料中，从而改善用于制备二次电池的浆料的质量。

根据本发明的另一个目，可提供用于在浆料制备工艺期间确定揉合点的标准化设备和方法，以确定最佳揉合点。

附图说明

图1是图解在浆料制备工艺期间施加至混合器的扭矩随注入的溶剂量的变化的曲线图。

图2是图解根据本发明的用于制备二次电池的浆料的方法的流程图。

具体实施方式

下文中，将参照附图详细地描述本发明。然而，本发明并不限于以下实施方式。

为了制造可重复地充放电的二次电池，需要涂覆有负极活性材料的负极、涂覆有正极活性材料的正极、以及设置在正极和负极之间的隔板。具体地，为了制备构成二次电池的正极活性材料和负极活性材料，需预先制备被称为浆料(slurry)的电极活性材料、导电剂和粘合剂的混合物。

通过将粉末与溶剂混合来制备浆料。也就是说，将粉末和溶剂放置在用于制备浆料的混合器(下文中，称为“混合器”)中来制备浆料。因而，在浆料制备工艺中，粉末和溶剂的混合比例以及用于将粉末和溶剂混合的混合器的作用非常重要。

在通过利用混合器使粉末与溶剂彼此混合的同时，粉末吸收溶剂。因此，粉末与溶剂的混合物具有粘性。因而，在粉末与溶剂彼此混合时，对混合器施加扭矩。图1是图解在浆料制备工艺期间施加至混合器的扭矩随注入的溶剂量的变化的曲线图。

更详细地说，图1是图解在将粉末放置在混合器中之后通过逐步地注入溶剂产生的施加至混合器的扭矩的变化的曲线图。如图1所示，当注入的溶剂量增加时，粉末吸收溶剂。因此，粉末与溶剂的混合物具有粘性，因而，施加至混合器的扭矩值增加。这种趋势一直持续到扭矩值最大化。之后，溶剂量相对地增加，因而，粉末与溶剂的混合物的粘性减小。因而，扭矩值也减小。

如上所述，本发明的特征在于：在浆料制备工艺期间无需直接检查混合器的内部而提供最佳揉合点。所述揉合点(kneading point)可以是用于制备浆料的粉末与溶剂的混合比例。混合器在揉合点下使粉末与溶剂混合以制备浆料。根据本发明，将粉末放置在混合器中，然后，每隔一定的时间间隔(即，间歇地)加入溶剂，以测定施加至混合器的扭矩值，并且基于所述扭矩值计算揉合点。

为此，根据本发明的一个实施方式，一种用于制备浆料的设备包括：用于将粉末与溶剂混合以制备用于制造二次电池的浆料的混合器；用于将溶剂注入到混合器中的溶剂注入调节单元；用于测定当粉末与溶剂彼此混合时施加至混合器的扭矩的扭矩仪；用于存储扭矩仪中测定的扭矩值的存储单元；和用于通过利用存储在存储单元中的扭矩值的最大扭矩值来计算揉合点(kneading point)的计算单元，所述揉合点为用于制备浆料的粉末与溶剂的混合比例。下文中，将详细地描述每个组成部分。

溶剂注入调节单元每隔一定的时间间隔向混合器中多次注入溶剂。也就是说，溶剂注入调节单元向预先注入有粉末的混合器中间歇地注入溶剂。

当藉由溶剂注入调节单元将溶剂注入到混合器中时，扭矩仪在溶剂被注入到混合器中的状态下测定施加至混合器的扭矩。在此，如上所述，由于溶剂注入调节单元每隔一定的时间间隔向混合器中多次注入溶剂，因此扭矩仪也可多次测定施加至混合器的扭矩。例如，当溶剂注入调节单元向混合器中四次注入溶剂时，扭矩仪可测定施加至混合器的扭矩四次。由扭矩仪测定的扭矩值被存储在如上所述的存储单元中。

根据本发明，基于存储在存储单元中的多个扭矩值中的最大扭矩值来计算揉合点。也就是说，根据本发明，揉合点可以是粉末与溶剂的混合比例，其对应于与存储在存储单元中的多个扭矩值中的最大扭矩值的预定比例相对应的扭矩值。在此，预定比例可以是在30％至50％范围内的值。当对应于存储在存储单元中的多个扭矩值中的最大扭矩值的混合比例为揉合点时，粉末与溶剂的混合物的粘度可能会过大，因而，可能很难使粉末与溶剂在混合器内充分混合。因此，对应于最大扭矩值的预定比例的粉末与溶剂的混合比例可计算为使粉末与溶剂充分混合的揉合点。根据本发明，当预定比例在30％至50％的范围内时，粉末与溶剂可彼此充分地混合以制备最佳浆料。

下文中，将描述据本发明的一个实施方式的用于制备二次电池的浆料的方法。

图2是图解根据本发明的用于制备二次电池的浆料的方法的流程图。

参照图2，执行将粉末注入到混合器中的粉末注入步骤，以便制备用于制造二次电池的浆料。之后，依次执行数据收集步骤和计算步骤，在数据收集步骤中，将溶剂注入到混合器中之后，当溶剂与粉末经由混合器彼此混合时测定施加至混合器的扭矩值，在计算步骤中，通过利用在数据收集步骤中收集的扭矩值计算揉合点(kneading point)，揉合点为用于制备浆料的粉末与溶剂的混合比例。

在此，数据收集步骤包括将溶剂注入到混合器中的溶剂注入步骤和测定施加至混合器的扭矩值的扭矩测定步骤。在此，如上所述，在溶剂注入调节单元中，每隔一定的时间间隔向混合器中多次注入溶剂，且扭矩仪多次测定施加至混合器的扭矩值。因此，溶剂注入步骤和扭矩测定步骤是交替地执行的。

根据本发明，用于制备浆料的方法可进一步包括存储步骤，所述存储步骤在数据收集步骤和计算步骤之间执行并且存储数据收集步骤中收集的多个扭矩值中的最大扭矩值。在存储步骤中存储的最大扭矩值被用于计算作为粉末与溶剂的混合比例的揉合点。

根据本发明的揉合点是当施加至混合器的扭矩值达到在存储步骤中存储的最大扭矩值的预定比例时的粉末与溶剂的混合比例。在此，预定比例可以是在30％至50％范围内的值。当粉末与溶剂的混合比例达到对应于最大扭矩值的30％至50％范围内的扭矩值时，混合器内的混合可顺利地执行。

当计算揉合点时，执行揉合点达到步骤，即，向混合器中额外地注入溶剂直到混合比例达到揉合点。当通过揉合点达到步骤使混合器内的粉末与溶剂的混合比例达到揉合点时，在混合器中使粉末和溶剂在揉合点下混合以制备用于制造二次电池的浆料。

Claims (10)

1.一种用于制备二次电池的浆料的方法，所述方法包括：

粉末注入步骤，将用于制备所述浆料的粉末注入用于制备所述浆料的混合器中，所述浆料是用于制造二次电池；

数据收集步骤，在将溶剂注入到所述混合器中之后，测定施加至所述混合器的扭矩值；和

计算步骤，通过利用在所述数据收集步骤中收集的所述扭矩值计算揉合点，所述揉合点为用于制备所述浆料的所述粉末与所述溶剂的混合比例。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述数据收集步骤包括：

将所述溶剂注入到所述混合器中的溶剂注入步骤；和

测定施加至所述混合器的所述扭矩值的扭矩测定步骤，

其中所述溶剂注入步骤和所述扭矩测定步骤交替地执行以测定施加至所述混合器的多个扭矩值。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括存储步骤，所述存储步骤在所述数据收集步骤和所述计算步骤之间执行以存储在所述数据收集步骤中收集的所述多个扭矩值中的最大扭矩值。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括揉合点达到步骤，向所述混合器中额外地注入所述溶剂直到所述混合比例达到所述揉合点。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述计算步骤中，所述揉合点是当施加至所述混合器的所述扭矩值达到对应于所述最大扭矩值的预定比例的扭矩值时的所述粉末与所述溶剂的混合比例。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述预定比例在30％至50％的范围内。

7.一种用于制备二次电池的浆料的设备，所述设备包括：

混合器，用于制备制造所述二次电池用的所述浆料的粉末与溶剂在所述混合器中彼此混合；

溶剂注入调节单元，所述溶剂注入调节单元将所述溶剂注入到所述混合器中；

扭矩仪，所述扭矩仪测定当所述粉末与所述溶剂彼此混合时施加至所述混合器的扭矩；

存储单元，所述存储单元存储所述扭矩仪中测定的扭矩值；和

计算单元，所述计算单元通过利用在所述存储单元中所存储的所述扭矩值的最大扭矩值来计算揉合点，所述揉合点为用于制备所述浆料的所述粉末与所述溶剂的混合比例，

其中所述溶剂注入调节单元每隔一定的时间间隔向所述混合器中注入所述溶剂，并且

所述扭矩仪在所述溶剂注入调节单元将所述溶剂注入到所述混合器中的状态下测定施加至所述混合器的扭矩。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述溶剂注入调节单元额外地向所述混合器中注入所述溶剂直到所述混合比例达到所述揉合点。

9.根据权利要求7所述的设备，其中所述揉合点是当施加至所述混合器的所述扭矩值达到对应于所述最大扭矩值的预定比例的扭矩值时的所述粉末与所述溶剂的混合比例。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述预定比例在30％至50％的范围内。