CN113646093A - 具有通气孔的狭缝模具涂布设备 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及一种用于将电极活性材料浆料涂布到电极集流体上的狭缝模具涂布设备，该狭缝模具涂布设备包括涂布辊；下模具，所述下模具包括下排放口，通过所述下排放口排放第一电极活性材料浆料；和上模具，所述上模具位于所述下模具的上侧并且具有上排放口，通过所述上排放口排放第二电极活性材料浆料，在所述上模具中安装有上通气孔，并且在所述下模具中安装有下通气孔。

Description

具有通气孔的狭缝模具涂布设备
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年5月14日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0056451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。
本公开内容涉及一种包括通气孔的狭缝模具涂布设备。
背景技术
由于化石燃料的枯竭导致能源价格上涨，并且对环境污染的关注日益增加，因此对环境友好型替代能源的需求成为未来生活的重要因素。因此，正在进行对用于产生诸如核能、太阳能、风能和潮汐能之类的各种电能的技术的研究，并且用于更有效地利用所产生的能量的电能存储设备也引起了很多关注。
此外，随着移动装置技术的不断发展以及对于这种移动装置的需求不断增加，对作为能源的电池的需求正在迅速增加。因此，已经对能够满足各种需求的电池进行了大量研究。特别地，就电池的材料而言，对具有诸如高能量密度、放电电压和输出稳定性的优点的诸如锂离子电池和锂离子聚合物电池之类的锂二次电池的需求非常高。
二次电池包括电极组件，电极组件具有其中阳极、阴极以及插入在阳极与阴极之间的隔膜被堆叠的结构，并且取决于制造电池的使用目的，电极组件被容纳在袋状壳体、圆柱形罐、棱柱壳体和类似壳体中。
通过将阳极浆料和阴极浆料涂布到由铝箔和铜箔形成的电极集流体上，并分别干燥阳极浆料和阴极浆料，来制造阳极和阴极。为了使二次电池的充电和放电特性均匀，必须将阳极活性材料浆料和阴极活性材料浆料均匀地涂布在集流体上，并且通常执行狭缝模具涂布工艺来实现该目的。
图1是表示在涂布单层活性材料的工艺中使用的根据现有技术的狭缝模具涂布设备的纵向截面图。图2是表示在涂布多层活性材料的工艺中使用的根据现有技术的狭缝模具涂布设备的纵向截面图。
狭缝模具涂布设备10包括狭缝模具11和涂布辊12，从所述狭缝模具11排放电极活性材料浆料。狭缝模具11包括两个模具块11a和12a；和形成在第一模具块11a与第二模具块11b之间的排放口13，从所述排放口13排放电极活性材料浆料(未图示)。在涂布辊12旋转时，将从排放口13排出的电极活性材料浆料涂布在集流体30的一个表面上。
如果需要，可以在构成单层的电极活性材料层上另外涂布构成附加层的电极活性材料层，以形成具有两层的电极活性材料层。为了形成具有两层的电极活性材料层，使用如图2所示的包括四个模具块21a、21b、21c和21d的狭缝模具21。狭缝模具21可通过形成在模具块21a、21b、21c和21d之间的彼此相邻的两个排放口23和24同时排放电极活性材料浆料，而将附加的电极活性材料浆料连续地施加到预先施加的电极活性材料浆料上。
图3是表示使用图1和2中的狭缝模具涂布设备执行间歇涂布时引起的未涂布区域污染的照片。
参考图1和图3，当使用狭缝模具涂布设备10和20进行完全间歇涂布时，在集流体30中形成未涂布电极活性材料浆料的未涂布区域31。此时，当在电极活性材料浆料中出现气泡时，在形成未涂布区域31的部分中，气泡在从排放口13、23和24排放的同时破裂。此时，引起了气泡周围的电极活性材料浆料像斑点40一样部分地涂布到未涂布区域31的污染。
在涂布电极活性材料的工艺中，因为排放口13、23和24与集流体30之间的距离通常为100μm至200μm的距离d，因此上述污染是由微小气泡引起的。
因此，迫切需要开发一种具有能够解决上述问题的改进结构的狭缝模具涂布设备。
发明内容
技术问题
本公开内容的目的是提供一种狭缝模具涂布设备，其可以在间歇涂布电极活性材料的工艺中防止未涂布区域被电极活性材料浆料污染。
然而，本公开内容的实施方式要解决的问题不限于上述问题，并且可以在本公开内容包括的技术思想的范围内进行各种扩展。
技术方案
根据本公开内容的实施方式的狭缝模具涂布设备是用于将电极活性材料浆料涂布到电极集流体上的狭缝模具涂布设备，并且所述狭缝模具涂布设备包括：涂布辊；下模具，所述下模具包括下排放口，通过所述下排放口排放第一电极活性材料浆料；和上模具，所述上模具位于所述下模具的上侧并且具有上排放口，通过所述上排放口排放第二电极活性材料浆料；
在所述上模具中可安装有上通气孔，并且在所述下模具中可安装有下通气孔。
所述上模具可包括第一上模具、第二上模具和上间隔件。
所述上排放口可通过依次耦接所述第一上模具、所述上间隔件和所述第二上模具而形成。
在所述第二上模具中可形成有上浆料接收部。
所述上浆料接收部可与所述上排放口连通。
所述上通气孔可穿过所述第一上模具而与所述上浆料接收部连通。
所述下模具可包括第一下模具、第二下模具和下间隔件。
所述下排放口可通过依次耦接所述第一下模具、所述下间隔件和所述第二下模具而形成。
在所述第二下模具中可形成有下浆料接收部。
所述下浆料接收部可与所述下排放口连通。
所述下通气孔可穿过所述第一上模具、所述第二上模具和所述第一下模具而与所述下浆料接收部连通。
所述下通气孔可形成在所述下浆料接收部和所述下排放口彼此连接的部分S处。
所述上间隔件可包括第一开口，并且仅插入在所述第一上模具和所述第二上模具彼此面对的周边区域的除了一侧之外的剩余部分中。
所述下通气孔可被安装为穿过所述上间隔件。
所述上通气孔和/或所述下通气孔包括阀。
有益效果
如上所述，根据本公开内容的实施方式的狭缝模具涂布设备可以通过将通气孔安装在狭缝模具中而去除引入到排放口的电极活性材料浆料中包含的气泡。
附图说明
图1是表示在涂布单层活性材料的工艺中使用的根据现有技术的狭缝模具涂布设备的纵向截面图；
图2是表示在涂布多层活性材料的工艺中使用的根据现有技术的狭缝模具涂布设备的纵向截面图；
图3是表示当使用图1和2中的狭缝模具涂布设备间歇地涂布时发生的未涂布区域污染的照片；
图4是表示根据本公开内容的实施方式的狭缝模具涂布设备的示意图；
图5是当从C方向观察沿图4的虚线A的垂直截面时的纵向截面图；
图6是表示图5的上间隔件的平面；
图7是当从C方向观察沿图4的虚线B的垂直截面时的纵向截面图；
图8是表示图7的下间隔件的平面图；
图9是表示上间隔件位于第二上模具上的平面图；
图10是表示下间隔件位于第二下模具上的平面图；
图11是图4的狭缝模具的平面图；
图12是表示图5的变型例的垂直截面图；
图13是表示图7的变型例的垂直截面图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开内容的各种实施方式，以使本领域技术人员可以容易地实现它们。本公开内容可以以各种不同的方式修改，并且不限于本文阐述的实施方式。
此外，在整个说明书中，当部件被称为“包括”某个组件时，意味着它可以进一步包括其他组件，而不排除其他组件，除非另有说明。
图4是表示根据本公开内容的实施方式的狭缝模具涂布设备的示意图。图5是当从C方向观察沿图4的虚线A的垂直截面时的纵向截面图。
参考图4和图5，狭缝模具涂布设备100包括狭缝模具101、涂布辊102和通气孔103。狭缝模具涂布设备100用于同时涂布和固定两个电极活性材料层。
狭缝模具101包括上模具101A和下模具101B。上模具101A包括第一上模具101A-1、第二上模具101A-2和上间隔件123。第二上模具101A-2可具有倾斜的结构，其中第二上模具101A-2的面对第一下模具101B-1的表面相对于地面具有大约30至60度的角度。
第二上模具101A-2可包括凹陷的上浆料接收部121，该上浆料接收部121在第二上模具101A-2的面对第一上模具101A-1的表面上具有预定深度。上浆料接收部121可连接至安装在外部的上浆料供应腔室(未示出)，以连续地接收第一电极活性材料浆料。上浆料接收部121可包括与上浆料供应腔室(未示出)连通的上浆料供应口122。
如果上浆料接收部121由通过上浆料供应口122供应的第一电极活性材料浆料充满，则第一电极活性材料浆料在安装涂布辊102的方向上移动通过上排放口105以被排放到外部，该上排放口105通过依次耦接第二上模具101A-2、上间隔件123和第一上模具101A-1而形成。也就是说，上间隔件123插入在第一上模具101A-1与第二上模具101A-2之间，以在第一上模具101A-1与第二上模具101A-2之间形成间隙，使得形成其中可以排放从上浆料接收部121供应的第一电极活性材料浆料的空间。
第一上模具101A-1位于第二上模具101A-2的上侧，并且在上间隔件123插入在第一上模具101A-1与第二上模具101A-2之间的状态下耦接到第二上模具101A-2。第一上模具101A-1的面对第二上模具101A-2的表面可以平行于地面形成。
第一上模具101A-1的上表面可被分为两个区域。第一上模具101A-1的上表面可包括：相对远离上排放口105的平坦部分130；和从平坦部分130延伸的倾斜部分131。平坦部分130与地面平行延伸，倾斜部分131相对于平坦部分130以大约30至60度的角度倾斜向下。
第一上模具101A-1和第二上模具101A-2可由金属材料形成，并且第一上模具101A-1和第二上模具101A-2可通过螺栓和类似物相互耦接。
图6是表示图5的上间隔件的平面图。
参考图4至图6，上间隔件123可具有大致订书钉形的平面形状。因此，上间隔件123具有形成在其一侧的第一开口123a，以仅插入在第一上模具101A-1和第二上模具101A-2彼此面对的周边区域的除了一侧之外的剩余部分中。此外，第一上模具101A-1和第二上模具101A-2在形成有第一开口123a的区域中彼此间隔开以形成上排放口105，并且上排放口105与上浆料接收部121连通。
因为上间隔件123用作垫圈，使得除了形成上排放口105的区域之外，第一电极活性材料浆料不会通过第一上模具101A-1与第二上模具101A-2之间的缝隙泄漏，优选的是，上间隔件123由能够确保密封性能的弹性材料形成。
下通气孔103B穿过的通孔123b形成在上间隔件123中。下面将描述下通气孔103B的详细说明。
图7是当从C方向观察沿图4的虚线B的垂直截面时的纵向截面图。
参考图4和图7，下模具101B包括第一下模具101B-1、第二下模具101B-2和下间隔件113。第二下模具101B-2位于构成狭缝模具101的多个模具中的最下侧，并且可倾斜，使得第二下模具101B-2的面对第一下模具101B-1的表面相对于地面具有大约30至60度的角度。
第二下模具101B-2可包括凹陷的下浆料接收部111，该下浆料接收部分111在第二下模具101B-2的面对第一下模具101B-1的表面上具有预定深度。下浆料接收部111可连接到下浆料供应腔室(未示出)以连续地接收第二电极活性材料浆料。下浆料接收部111可以包括与下浆料供应腔室连通的下浆料供应口112。根据所制造的电极的目的，第一电极活性材料浆料和第二电极活性材料浆料可由相同的组分形成或由不同的组分形成。
如果下浆料接收部111由通过下浆料供应口112供应的第二电极活性材料浆料充满，则第二电极活性材料浆料可通过下排放口106排放到外部，所述下排放口106通过依次耦接第二下模具101B-2、下间隔件113和第一下模具101B-1而形成。
第一下模具101B-1位于第二下模具101B-2的上侧，并且在下间隔件113插入第一下模具101B-1与第二下模具101B-2之间的状态下耦接到第二下模具101B-2。第一下模具101B-1和第二下模具101B-2可倾斜，使得第一下模具101B-1和第二下模具101B-2的彼此面对的表面具有相对于地面的大约30至60度的角度。
第一下模具101B-1可倾斜，同时第一下模具101B-1的面对上模具101A的上表面相对于地面具有大约30至60度的角度。以此方式，第一下模具101B-1的上表面相对于地面倾斜，并且可与上模具101A匹配，上模具101A具有形状与第一下模具101B-1的上表面相对应的下表面。
第一下模具101B-1和第二下模具101B-2可由金属材料形成，并且可通过螺栓和类似物相互耦接。
图8是表示图7的下间隔件的平面图。
参考图7和图8，下间隔件113插入在第一下模具101B-1与第二下模具101B-2之间，以在第一下模具101B-1与第二下模具101B-2之间形成间隙，使得形成其中排放第二电极活性材料的空间。
因此，下间隔件113具有形成在其一侧上的第一开口113a，以仅插入在第一下模具101B-1和第二下模具101B-2彼此面对的表面的周边区域的除了一侧之外的剩余部分中。此外，第一下模具101B-1和第二下模具101B-2在形成有第二开口113a的区域中彼此间隔开以形成下排放口106，并且下排放口106与下浆料接收部111连通。
因为下间隔件113用作垫圈，使得除了形成下排放口106的区域之外，第二电极活性材料浆料不会通过第一下模具101B-1与第二下模具101B-2之间的缝隙泄漏，优选的是，下间隔件113由能够确保密封性能的弹性材料形成。
参考图5和图6，通气孔103包括上通气孔103A和下通气孔103B。上通气孔103A穿过第一上模具101A-1以与上浆料接收部121连通。因此，在将上浆料接收部121中的第一电极活性材料浆料引入上排放口105之前，可以通过上通气孔103A去除第一电极活性材料浆料中的气泡。
因为上排放口105平行于地面形成，所以即使上通气孔103A与上浆料接收部121的任何位置连通，也可以容易地将第一电极活性材料浆料中包含的气泡通过上通气孔103A排放到外部。同时，优选地，在与排放第一电极活性材料浆料的方向垂直且与重力方向相反的方向上安装上通气孔103A，从而有效地去除第一电极活性材料浆料中包含的气泡。
图9是表示上间隔件位于第二上模具上的平面图。为了便于描述，示出了上通气孔103A的位置。
参考图5和图9，当从顶部观察第二上模具101A-2时，在上间隔件123的第一开口123a中，上通气孔103A可形成在上浆料接收部分121中形成的区域的后方侧面。在此，“后方”是指与排放第一电极活性材料浆料的方向相反的方向。此时，“侧面”是指在与排放第一电极活性材料浆料的方向垂直的第二上模具101A-2的长度方向上的相对部分。通过该结构，上通气孔103A的位置不会妨碍操作者的移动，并且有利于狭缝模具涂布设备100的维护和修理。
参考图7，下通气孔103B穿过第一上模具101A-1、第二上模具101A-2和第一下模具101B-1，以与下浆料接收部111连通。因此，在将下浆料接收部111中的第二电极活性材料浆料引入到下排放口106之前，可通过下通气孔103B去除第二电极活性材料浆料中包含的气泡。
因为下排放口106相对于地面倾斜30至60度的角度，并且具有其中下浆料供应口112中的第二电极活性材料浆料在与重力相反的方向上供应到下浆料接收部111的结构，所以在下浆料接收部111的与下排放口106连接的部分S中产生最多的气泡。因此，优选地，下通气孔103B安装在部分S中。
此外，优选地，下通气孔103B与下排放口106之间的角度保持在80至150度。
图10是表示下间隔件位于第二下模具上的平面图。为了便于描述，示出了下通气孔103B的位置。图11是图4的狭缝模具的平面图。为了便于说明，用交替长短虚线表示上间隔件123的第一开口123a的边界，用虚线表示下间隔件113的第二开口113a的边界。
参考图7、10和11，优选地，下通气孔103B安装成不穿过上排放口105和上浆料接收部121。当下通气孔103B穿过形成上排放口105和上浆料接收部121的部分时，可能会阻碍第一电极活性材料浆料的流动，并且在穿过部分中可能形成气泡。因此，优选地，下通气孔103B形成为穿过偏离上间隔件123的第一开口123a的位置。例如，上间隔件123的第一开口123a的长度W1形成为小于下间隔件113的第二开口113a的长度W2，从而下通气孔103B可形成穿过上间隔件123的通孔123b。
在垂直于排放第二电极活性材料浆料的方向的第一上模具101A-1的长度方向上，下通气孔103B可形成在靠近第一上模具101A-1的侧面的部分。下通气孔103B的位置不会妨碍操作员的移动，并且有利于狭缝模具涂布设备100的维护和修理。
除了图7所示的实施方式之外，下通气孔103B可以在各个方向上形成。作为示例，下通气孔103B可以穿过第二上模具101A-2和第一下模具101B-1而在向后方向上形成(参见图7的D)。在这种情况下，因为下通气孔103B不穿过上间隔件123，所以可以将其安装在侧面方向的各个位置。另外，下通气孔103B也可以形成在侧面方向上。
图12是表示图5的变型例的纵向截面图。
参考图5和图12，狭缝模具涂布设备200可具有其中上通气孔203A弯曲成倒L形的结构。当除去低粘度的第一电极活性材料浆料中包含的气泡时，气泡与第一电极活性材料浆料一起排放。此时，操作者可以容易地接收通过弯曲的上通气孔203A向下流动的第一电极活性材料浆料。虽然图12仅表示弯曲成倒L形的弯曲结构，只要可以容易地接收向下流动的第一电极活性材料浆料，则上通气孔203A可以弯曲成各种形状。
此外，上通气孔203A可包括阀240。只要阀240具有可以打开和关闭中空管道的任何结构，就没有特别限制。
除了上通气孔203A以倒L形弯曲并包括阀240的结构之外，狭缝模具涂布设备200可具有与图5的狭缝模具涂布设备100相同的结构。因此，将省略其他配置的描述。
图13是表示图7的变型例的纵向截面图。
参考图7和图13，狭缝模具涂布设备200可具有其中下通气孔203B弯曲成倒L形的结构。当除去第二电极活性材料浆料中包含的气泡时，气泡与第二电极活性材料浆料一起排放。此时，操作者可以容易地接收通过弯曲的下通气孔203B向下流动的第二电极活性材料浆料。虽然图13仅表示弯曲成倒L形的结构，只要可以容易地接收向下流动的第二电极活性材料浆料，则下通气孔203B可以弯曲成各种形状。
此外，下通气孔203B可包括阀240。只要阀240具有可以打开和关闭中空管道的任何结构，就没有特别限制。
除了下通气孔203B以倒L形弯曲并包括阀240的结构之外，狭缝模具涂布设备200可具有与图7的狭缝模具涂布设备100相同的结构。因此，将省略其他配置的描述。
在图1中的涂布单层活性材料的工艺中使用的狭缝模具涂布设备中，可以应用根据本公开内容的通气孔103、203A和203B的安装结构。在这种情况下，它可以形成为如图5的上通气孔103A。已经描述了相关结构，这里将省略其说明。
此外，在其中第二上模具101A-2和第一下模具101B-1集成形成的三级狭缝模具涂布设备中，可以应用根据本公开内容的通气孔103、203A和203B的安装结构。除了其中第二上模具101A-2和第一下模具101B-1集成形成的结构之外，它可具有与图5、7、12和13相同的结构。
此外，根据本公开内容的狭缝模具涂布设备100和200可防止在执行间歇涂布时引起的未涂布区域的污染，并且还可以解决由于连续涂布而导致的活性材料的未涂布。在连续涂布工艺中，当将包含气泡的电极活性材料浆料施加到电极上时，如果浆料周围的气泡破裂，则在出现气泡的地方造成未涂布活性材料的部分，诸如凹坑。在根据本公开内容的狭缝模具涂布设备100和200中，因为在将电极活性材料浆料排放到排放口105和106之前，通过通气孔103、203A和203B去除了包含在电极活性材料浆料中的气泡，所以可以解决活性材料的未涂布。
基于以上内容，本公开内容可由本公开内容所属领域的普通技术人员进行各种应用和修改，而不脱离本公开内容的范围。

Claims (17)

1.一种用于将电极活性材料浆料涂布到电极集流体上的狭缝模具涂布设备，所述狭缝模具涂布设备包括：
涂布辊；
下模具，所述下模具包括下排放口，通过所述下排放口排放第一电极活性材料浆料；和
上模具，所述上模具位于所述下模具的上侧并且具有上排放口，通过所述上排放口排放第二电极活性材料浆料；
其中在所述上模具中安装有上通气孔，并且在所述下模具中安装有下通气孔。
2.根据权利要求1所述的狭缝模具涂布设备，其中所述上模具包括第一上模具、第二上模具和上间隔件。
3.根据权利要求2所述的狭缝模具涂布设备，其中所述上排放口通过依次耦接所述第一上模具、所述上间隔件和所述第二上模具而形成。
4.根据权利要求3所述的狭缝模具涂布设备，其中在所述第二上模具中形成有上浆料接收部。
5.根据权利要求4所述的狭缝模具涂布设备，其中所述上浆料接收部与所述上排放口连通。
6.根据权利要求3所述的狭缝模具涂布设备，其中所述上通气孔穿过所述第一上模具而与所述上浆料接收部连通。
7.根据权利要求2所述的狭缝模具涂布设备，其中所述下模具包括第一下模具、第二下模具和下间隔件。
8.根据权利要求7所述的狭缝模具涂布设备，其中所述下排放口通过依次耦接所述第一下模具、所述下间隔件和所述第二下模具而形成。
9.根据权利要求8所述的狭缝模具涂布设备，其中在所述第二下模具中形成有下浆料接收部。
10.根据权利要求9所述的狭缝模具涂布设备，其中所述下浆料接收部与所述下排放口连通。
11.根据权利要求10所述的狭缝模具涂布设备，其中所述下通气孔穿过所述第一上模具、所述第二上模具和所述第一下模具而与所述下浆料接收部连通。
12.根据权利要求10所述的狭缝模具涂布设备，其中所述下通气孔穿过所述第二上模具和所述第一下模具而与所述下浆料接收部连通。
13.根据权利要求11所述的狭缝模具涂布设备，其中所述下通气孔形成在所述下浆料接收部和所述下排放口彼此连接的部分(S)处。
14.根据权利要求2所述的狭缝模具涂布设备，其中所述上间隔件包括第一开口，并且仅插入在所述第一上模具和所述第二上模具彼此面对的周边区域的除了一侧之外的剩余部分中。
15.根据权利要求13所述的狭缝模具涂布设备，其中所述下通气孔被安装为穿过所述上间隔件。
16.根据权利要求1所述的狭缝模具涂布设备，其中所述上通气孔和/或所述下通气孔包括阀。
17.根据权利要求1所述的狭缝模具涂布设备，其中所述上通气孔和/或所述下通气孔具有弯曲的结构。
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