CN115379905A - 多狭缝模具涂布机 - Google Patents
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Abstract
一种多狭缝模具涂布机可以改善结构脆弱易于变形和扭曲的问题。包括下狭缝和上狭缝的所述多狭缝模具涂布机包括下模具块；中间模具块，设置在所述下模具块上以在两者之间形成所述下狭缝；以及上模具块，设置在所述中间模具块上以在两者之间形成所述上狭缝，其中，所述下模具块、所述中间模具块和所述上模具块中的至少一个包括陶瓷主体上的金属涂层。
Description
技术领域
本公开内容涉及一种能够通过湿法同时形成两层或者更多层的多狭缝模具涂布机。更具体地说，本公开内容涉及一种改善了由于包括薄模具块的结构特征而不可避免地导致的变形和扭曲的多狭缝模具涂布机。本申请要求于2020年7月16日在韩国提交的韩国专利申请第10-2020-0088356号的优先权，通过引用将上述专利申请的公开内容结合在此。
背景技术
随着对移动装置技术开发和需求增加，对作为能源的二次电池的需求快速增加，并且这样的二次电池本质上包括作为电力产生元件的电极组件。电极组件具有其中正极、隔膜和负极至少堆叠一次的形式，并且通过分别在由铝箔制成的集流体和由铜箔制成的集流体上涂布并且干燥正极活性材料浆料和负极活性材料浆料来制备正极和负极。为了使二次电池的充电和放电特征均衡，正极活性材料浆料和负极活性材料浆料应该均匀地涂布在集流体上，并且为此传统上使用狭缝模具涂布机。
在使用狭缝模具涂布机的电极制造方法中，从狭缝模具涂布机排放的电极活性材料浆料被施加到由涂布辊传输的集流体上。传统的狭缝模具涂布机包括两个模具和位于这两个模具之间的狭缝，并且可以通过单个狭缝排放一种类型的电极活性材料浆料来形成一层的电极活性材料层。
为了制造具有高能量密度的二次电池，具有大约130μm的电极活性材料层的厚度逐渐增加到达300μm。当使用传统狭缝模具涂布机形成厚的电极活性材料层时，由于活性材料浆料中的粘合剂和导电材料的迁移在干燥期间加剧，最终电极被不均匀地制造。为了解决这一问题，当诸如薄薄地施加且干燥电极活性材料层并且接着施加和干燥电极活性材料层来执行两次涂布时，缺点是花费长的时间。为了同时改善电极性能和生产率，本公开内容的发明人提出了能够同时施加两种类型的电极活性材料浆料的双狭缝模具涂布机。
图1示出了使用这样的双狭缝模具涂布机的涂布方法的示例。
在通过旋转涂布辊10允许集流体行进的同时，通过从双狭缝模具涂布机20排放两种类型的电极活性材料浆料，可以在集流体(未示出)上同时形成两种类型的电极活性材料层。从双狭缝模具涂布机20排放的电极活性材料浆料被广泛施加到集流体的一个表面上以形成电极活性材料层。
通过装配三个板构件(即，三个模具块21、22、23)来构造双狭缝模具涂布机20。因为在彼此相邻的模具块之间形成狭缝，因而形成两个狭缝，并且通过经由通信连接到相应狭缝的排放端口24和25同时排放两种类型的电极活性材料浆料，通过在由先前施加的电极活性材料浆料形成的电极活性材料层上连续施加附加的电极活性材料浆料，可以同时形成两层的电极活性材料层。附图标记26、27指示其中容纳有涂布溶液的歧管。
由于使用双狭缝模具涂布机20的工艺要使用从不同的排放端口24和25同时排放的电极活性材料浆料，因此要形成期望厚度的每一个电极活性材料层相当困难。
通常，由于每一个电极活性材料层的厚度受到通过排放端口24和25的每一种电极活性材料浆料的排放量影响，并且每一种电极活性材料浆料的排放量受到每一个排放端口24、25的大小(狭缝间隙)极大影响，为了产生期望厚度，需要在几次实验性执行涂布工艺以调节狭缝间隙并且再次检查排放量的同时，重复拆卸和重装配每一个模具块21、22和23的任务。然而，狭缝间隙不仅是根据用于模具块21、22和23之间装配的螺栓的紧固强度而有显著改变的可灵敏地被调整的变量，而且也会由于电极活性材料浆料通过该狭缝间隙排放的力发生改变。特别地，为了在相对于集流体的行进方向(机器方向(MD))的宽度方向(横向方向(TD))上稳定地执行均匀施加，需要在宽度方向上的均匀尺寸精度。由于为了使用长宽度的集流体来增加生产率，双狭缝模具涂布机20的宽度也增加，因此更加难以均匀地控制宽度方向上的狭缝间隙。
然而，由于狭缝模具涂布机20基本上包括三个模具块21、22和23，为了配置具有与包括一个狭缝的传统狭缝模具涂布机相类似的占地面积(foot print)和体积的装置，每一个模具块21、22、23的厚度必须要薄，并且由于这一原因，不可避免地存在结构脆弱而变形和扭曲的问题。当发生变形或者扭曲时，努力调节的狭缝间隙被扭曲，这是造成电极工艺中缺陷的严重问题。而且，在其中由于包括两个或者更多个狭缝，模具块的数量进一步增加的多狭缝模具涂布机中，这一问题将变得更加严重。
为了解决这一问题，当每一个模具块21、22和23大小增加(角度改变)时，排放方向改变，这导致涂布工艺能力的恶化。并且，即使通过增加三个模具块21、22和23当中位于外侧的每一个模具块21和23的厚度来改善变形和扭曲，结构最脆弱并且位于中间的模具块22的变形抑制仍然是个难题。
同时，图2是图1的放大图。参照图2，通过经过形成在彼此相邻的三个模具块21、22和23之间的两个狭缝以及通信连接到这两个狭缝的排放端口24和25同时排放两种类型的电极活性材料浆料30和40，附加的电极活性材料浆料40可以连续施加在先前施加的电极活性材料浆料30上。
然而，由于电极活性材料浆料从不同的排放端口24和25同时排放，使用双狭缝模具涂布机20的涂布工艺具有诸如泄漏、珠破碎、罗纹等问题。其中，泄漏意味着其中涂布溶液的部分遗失在模具唇21a外侧到达上游侧的不稳定性，如图2所示。这意味着先前测量的涂布溶液的损失，使得最终的涂布厚度不可预测。由于这样的泄漏，涂布溶液长时间保持并且固化，或者造成宽度方向上涂布厚度的偏差。
特别地，当出于薄膜涂布的目的，或者为了降低宽度方向上的涂层厚度偏差，在高压下以减小至几百微米的涂布间隙(涂布辊与模具唇之间的间隙)排放涂布溶液时，上述泄漏会加剧。
因此，在传统的狭缝涂布工艺中，诸如涂布溶液的物理属性、涂布间隙以及涂布溶液的流率和速度的初始条件被重复调节以尽可能多地防止泄漏。然而，不容易设置初始条件，并且要花费长时间来找到适合的工艺条件。因此，需要有效改善这些问题的方法。
发明内容
技术问题
本公开内容被设计用来解决现有技术的问题，并且因此本公开内容旨在提供一种多狭缝模具涂布机，能够在基本上包括三个或者更多个模具块的多狭缝模具涂布机中改善结构脆弱而变形和扭曲的问题。
此外，本公开内容还旨在提供一种具有有效结构的多狭缝模具涂布机，能够通过解决泄漏的问题来进一步改善使用多狭缝模具涂布机的电极活性材料层的制造工艺能力。
然而，通过本公开内容解决的技术问题不局限于上述问题，并且通过对下面描述的本发明的具体描述，本领域普通技术人员将清楚地理解没有提及的其它问题。
技术方案
在本公开内容的一个方面，提供一种包括下狭缝和上狭缝的多狭缝模具涂布机，包括下模具块；中间模具块，设置在下模具块上方以在两者之间形成下狭缝；以及上模具块，设置在中间模具块上方以在两者之间形成上狭缝，其中，所述下模具块、中间模具块和上模具块中的至少一个包括位于陶瓷主体上的金属涂层。
所述多狭缝模具涂布机可以经过所述下狭缝和所述上狭缝中的至少一个在连续行进的基底构件的表面上排出和施加涂布溶液，并且所述下模具块、所述中间模具块和所述上模具块当中与所述涂布溶液从其排放的至少一部分邻近的部分可以包括位于所述陶瓷主体上的所述金属涂层。
可以在所述陶瓷主体中形成凹槽用于螺栓丝锥处理以进行螺栓紧固，所述金属涂层可以被填充在所述凹槽中，并且螺栓丝锥形成在填充在所述凹槽中的所述金属涂层中。
所述下模具块、所述中间模具块和所述上模具块可以分别包括形成所述下模具块、所述中间模具块和所述上模具块的前端部分的下模具唇、中间模具唇和上模具唇，并且所述下模具唇、所述中间模具唇和所述上模具唇中的至少一个可以包括位于所述陶瓷主体上的所述金属涂层。
优选地是，陶瓷是过渡金属氧化物并且金属是SUS。
通信连接到所述下狭缝的下排放端口形成在所述下模具唇和所述中间模具唇之间，并且通信连接到所述上狭缝的上排放端口形成在所述中间模具唇和所述上模具唇之间。
与所述中间模具唇相对的所述上模具唇的转角部分可以被倒角。所述上模具唇的所述转角部分被提供为以10度到80度的角度倾斜切割的形状，以使得所述上模具唇包括倾斜表面。
由所述下狭缝和所述上狭缝形成的角度可以为30度到60度。
所述中间模具块包括上下与彼此面对面接触并且沿着接触表面滑动以便能够相对彼此移动的第一中间模具块和第二中间模具块，所述第一中间模具块可以固定耦合到所述下模具块，并且所述第二中间模具块可以固定耦合到所述上模具块。
可以在所述下排放端口和所述上排放端口之间形成预定台阶。
所述多狭缝模具涂布机可以进一步包括夹置在所述下模具块和所述中间模具块之间以便调整所述下狭缝的宽度的第一间隔件，以及夹置在所述中间模具块和所述上模具块之间以便调整所述上狭缝的宽度的第二间隔件。
所述下模具块可以包括被配置为容纳第一涂布溶液并且通信连接到所述下狭缝的第一歧管，并且所述上模具块可以包括被配置为容纳第二涂布溶液并且通信连接到所述上狭缝的第二歧管。
有益效果
根据本公开内容，提供一种其中在由陶瓷材料制成的主体上涂布金属的多狭缝模具涂布机，该陶瓷材料比作为传统模具块材料的金属具有更好的变形和扭曲现象。所述多狭缝模具涂布机具有一旦进行调整就维持狭缝间隙的良好效果。因为由于薄的厚度而结构脆弱的模具块的变形或者扭曲经过材料改变而得到改善，因此能够以期望的厚度均匀形成涂层，特别是电极活性材料层，并且优选地，同时涂布两种类型的电极活性材料浆料是可能的，并且因而存在性能和生产率二者都优越的效果。
根据本公开内容的一方面，与包括一个狭缝的传统狭缝涂布机相比较，能够通过防止具有相对薄厚度的多狭缝模具涂布机的模具块的扭曲和变形来改善耐久性。这具有确保涂布工艺能力并且确保再生产性的效果。
根据本公开内容的另一方面，通过向上模具唇施加倒角结构来分散上涂布溶液的压力，能够改善朝向下模具唇的泄漏现象，从而改善产品的涂布质量。
根据本公开内容的另一方面，通过根据涂布工艺条件相对移动上模具块和下模具块来容易地调整上排放端口和下排放端口的位置，可以改善多狭缝涂布的工艺能力。
当本公开内容的多狭缝模具涂布机用于通过在允许集流体行进的同时在集流体上施加电极活性材料浆料来制造二次电池的电极时，存在即使在高速行进或者长宽度应用条件下也能够均匀涂布的优点。
附图说明
附图说明了本公开内容的优选实施例并且连同本公开内容的详细描述一起用于提供对本公开内容的技术特征的进一步理解，并且因而，本公开内容不被解释为局限于附图。
图1是根据传统技术的双狭缝模具涂布机的示意性截面图。
图2是图1的区域A的放大视图。
图3是根据本公开实施例的多狭缝模具涂布机的示意性横截面视图。
图4是根据本公开实施例的多狭缝模具涂布机的示意性分解透视图。
图5是图3的区域B的放大图。
图6是说明根据本公开实施例用于装配多狭缝模具涂布机的紧固部分的配置的示意性横截面图。
图7是说明根据本公开内容另一实施例在修改图3的区域B之后的多狭缝模具涂布机的放大图。
图8是根据本公开内容再一实施例的多狭缝模具涂布机的横截面图。
图9是说明其中由于图8的多狭缝模具涂布机中的下模具块和上模具块之间的相对移动而在上排放端口和下排放端口之间发生位置差异的情况的图。
图10示出了在比较示例中根据模具块的角度改变的涂布方面。
图11是在比较示例中沿TD的狭缝间隙根据紧固强度的图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本公开内容的优选实施例。在描述之前，应理解的是，说明书和随附权利要求书中使用的术语不应被解释为受限于一般含义和词典含义，而是应当在允许发明人为了最佳解释而适当地定义术语的原则的基础上，基于对应于本公开内容的技术方面的含义和概念来解释。因此，在此提出的描述仅仅是出于说明目的的优选示例，并不意在限制本公开内容的范围，因此应该理解的是，在不偏离本公开内容的范围的情况下，可以对其做出各种其它等同替换和修改。
根据本公开内容的多狭缝模具涂布机可以包括两个或者更多个狭缝。基本上，多狭缝模具涂布机是包括下狭缝和上狭缝并且在基底构件上以双层涂布涂布溶液的装置。下面描述的“基本构件”是集流体并且涂布溶液是“电极活性材料浆料”。第一涂布溶液和第二涂布溶液二者都是电极活性材料浆料，并且他们可以意味着具有相同或者不同的组成(活性材料的类型、导电材料和粘合剂)、含量(活性材料、导电材料和粘合剂中每一种的量)或物理属性。本公开内容实施例的多狭缝模具涂布机被优化用于其中通过同时或者以交替方式施加两种或更多种类型的电极活性材料浆料执行图案涂布来执行涂布的电极制造。然而，本公开内容的范围不必局限于此。例如，基底构件可以是构成分隔膜的多孔支撑，并且第一涂布溶液和第二涂布溶液可以是具有不同成分或物理属性的有机物。即，当要求薄膜涂布时，任意的基本构件、任意的第一涂布液体以及任意的第二涂布液体都是好的。
图3是根据本公开内容实施例的多狭缝模具涂布机的示意性横截面图。图4是根据本公开内容实施例的多狭缝模具涂布机的示意性分解透视图。图5是图3的区域B的放大视图。
根据本公开内容的多狭缝模具涂布机100是包括下狭缝101和上狭缝102的双狭缝模具涂布机并且是能够通过下狭缝101和上狭缝102在基底构件300上同时或者交替涂布两种类型的相同或者不同涂布溶液的装置。参照图3和图4，多狭缝模具涂布机100包括下模具块110，设置在下模具块110的上部上方的中间模具块120，以及设置在中间模具块120的上部上方的上模具块130。模具块110、120和130通过诸如螺栓这样的紧固构件彼此装配。
下模具块110是构成多狭缝模具涂布机100的块之中的最下块，并且面对中间模具块120的表面110b具有倾斜形状以形成相对于底部表面(X-Z平面)大约30度到60度的角度。
参照图3到图5，下狭缝102可以形成在下模具块110和中间模具块120彼此面对的地方。例如，第一间隔件113夹置在下模具块110和中间模具块120之间以在两者之间提供间隙，以使得与第一涂布溶液50可以流经的通道相对应的下狭缝102可以形成。在这种情况下，第一间隔件113的厚度确定下狭缝101的垂直宽度(Y轴方向和狭缝间隙)。然而，传统的模具块脆弱易于变形和扭曲，使得难以维持狭缝间隙。
如图4中所示，第一间隔件113包括第一开口部分113a，其中一个区域被切割并且可以被夹置在下模具块110和中间模具块120中每一个的相对表面的边界区域中除了一侧之外的剩余部分中。因此，第一涂布溶液50可以通过其排放到外侧的下排放端口101a仅形成在下模具块110的前端部分和中间模具块120的前端部分之间。下模具块110的前端部分和中间模具块120的前端部分分别被限定为下模具唇111和中间模具唇121。换句话说，可以通过使下模具唇111和中间模具唇121彼此分隔开来形成下排放端口101a。
为了参考，第一间隔件113用作用于防止第一涂布溶液50泄漏到下模具块110和中间模具块120之间除了形成下排放端口101a之外的间隙中的垫片，并且因而第一间隔件113优选地由具有密封属性的材料制成。
下模具块110包括在面对中间模具块120的表面上具有预定深度并且通信连接到下狭缝101的第一歧管112。尽管未示出，第一歧管112通过供应管连接到安装在外侧的第一涂布溶液供应腔室(未示出)以接收第一涂布溶液50。当第一涂布溶液50被填充在第一歧管112中时，第一涂布溶液50的流动被沿着下狭缝101引导并且通过下排放端口101a排放到外侧。
中间模具块120是位于构成多狭缝模具涂布机100的块的中间中的块，并且是设置在下模具块110和上模具块120之间以形成双狭缝的块。当前实施例的中间模具块的横截面是直角三角形，但是不必局限于这样的形状。例如，横截面可以被提供为等腰三角形。
上模具块130被设置为面对相对于底部表面水平的中间模具块120的上表面。上狭缝102因而形成在中间模具块120和上模具块133彼此面对的地方。
与上面描述的下狭缝101类似，第二间隔件133可以被夹置在中间模具块120和上模具块130之间以在两者之间提供间隙。因此，与第二涂布溶液60可以经过其流动的通道相对应的上狭缝102得以形成。在这种情况下，上狭缝102的垂直宽度(Y轴方向和狭缝间隙)由第二间隔件133确定。然而，传统的模具块脆弱易于变形和扭曲，使得难以维持狭缝间隙。
此外，也具有与上面描述的第一间隔件113类似结构的第二间隔件133包括第二开口部分133a，其中一个区域被切割，并且可以被夹置在中间模具块120和上模具块130中每一个的相对表面的边界区域中除了一侧之外的剩余部分中。类似地，第二间隔件133中除了上狭缝102的前面之外的圆周部分被阻挡，并且上排放端口102a仅形成在中间模具块120的前端部分与上模具块130的前端部分之间。上模具块130的前端部分被限定为上模具唇131。换句话说，可以通过使中间模具唇121和上模具唇131彼此间隔开来形成上排放端口102a。
此外，上模具块130包括在面对中间模具块120的表面上具有预定深度并且通信连接到上狭缝102的第二歧管132。尽管附图中未示出，但是第二歧管132通过供应管连接到安装在外侧的第二涂布溶液60的供应腔室(未示出)以接收第二涂布溶液60。当第二涂布溶液60沿着管道形状的供应管被从外侧供应并且被填充在第二歧管132中时，第二涂布溶液60的流动被沿着通信连接到第二歧管132的上狭缝102引导并且通过上排放端口102a排放到外侧。
上狭缝102和下狭缝101形成某一角度，并且该角度可以是大致30度到60度。上狭缝102和下狭缝101可以在一个点处彼此交叉，并且上排放端口102a和下排放端口101a可以提供在交叉点附近。因此，第一涂布溶液50和第二涂布溶液60的排放点可以大致集中在一个点处。
第一歧管112和第二歧管132分别形成在下模具块110和上模具块130中。按照这一方式，不仅结构上最脆弱的中间模具块120的变形可以很少受到影响，而且能够实现使能中间模具块120中的滑动的结构，如在下面描述的附加实施例中。
根据具有这样配置的多狭缝模具涂布机100，可旋转提供的涂布辊200设置在多狭缝模具涂布机100的前面，待通过旋转涂布辊200进行涂布的基底构件300被驱动，第一涂布溶液50和第二涂布溶液60与基底构件300的表面连续接触，以使得基底构件300可以被涂布为双层。可选地，第一涂布溶液50的供应和中断以及第二涂布溶液60的供应和中断被交替执行以使得可以在基底构件300上间歇性执行图案涂布。
下模具块110、中间模具块120和上模具块130中的至少一个包括位于陶瓷主体110a、120a和130a上的金属涂层110b、120b和130b。尽管通过示例的方式描述了当前实施例，其中所有下模具块110、中间模具块120和上模具块130全部包括陶瓷主体上的金属涂层，但是仅下模具块110、仅中间模具块120或者仅上模具块130可以包括陶瓷主体上的金属涂层，并且仅上模具块110和上模具块130可以包括陶瓷主体上的金属涂层。
多狭缝模具涂布机100通过下狭缝101和上狭缝102中的至少一个排出涂布溶液并且将涂布溶液施加在连续行进的基底构件300的表面上。由于下模具块110、中间模具块120和上模具块130之中与涂布溶液从其排放的部分邻近的至少一部分最受涂布溶液的排出影响，特别是当该部分包括陶瓷主体110a、120a和130a上的金属涂层110b、120b和130b时，狭缝间隙的变形可以减少。即，如果当排放涂布溶液时涂布溶液向其施加压力的部分，具体地是上模具唇131、中间模具唇121或者下模具唇111的部分或者与其邻近的部分，包括陶瓷主体110a、120a和130a上的金属涂层110b、120b和130b，则是良好的。如果陶瓷主体110a、120a和130a可以构成整个下模具块110、中间模具块120和上模具块130，则是良好的。当难于制造陶瓷主体110a、120a和130a以具有薄且锐利的模具唇131、121和111时，也可能仅在模具唇131、121和111之前形成陶瓷主体110a、120a和130a，并且完全利用金属涂层110b、120b和130b形成模具唇131、121和111。
金属涂层110b、120b和130b可以部分或者全部覆盖陶瓷主体110a、120a和130a。换句话说，金属涂层110b、120b和130b至少形成在唇部分上，但是如果金属涂层110b、120b和130b形成在其它部分上，例如狭缝101和102的与涂布溶液50和60接触的内部上以及陆地(从歧管到排放端口的区域)上，则是良好的。
这里，优选地是构成陶瓷主体110a、120a和130a的陶瓷是过渡金属氧化物，并且构成金属涂层110b、120b和130b的金属是SUS。
作为过渡金属氧化物，例如，使用氧化锆(ZrO2)系。可以通过在等于或者大于1000℃的高温下烧结包括具有等于或者大于90％纯度的单个原材料的混合粉末以及其它烧结辅助剂来获得陶瓷主体110a、120a和130a。陶瓷主体110a、120a和130a的混合粉末铸模体可以通过粉浆浇注或者压模获得。通过使用CIP，铸模和烧结可以同时执行。作为构成陶瓷主体110a、120a和130a的陶瓷，可以使用通常被称为结构陶瓷的氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)和碳化硅(SiC)或者氧化硅(SiO2)。
由于通过烧结获得的陶瓷主体110a、120a和130a的表面具有高粗糙度，在表面上形成金属涂层110b、120b和130b以形成光滑表面。形成金属涂层110b、120b和130b的方法可以是浸润、热喷溅、简单层叠等。尽管陶瓷和金属是不同的材料，但是可以在不担心剥离的情况下来涂布陶瓷和金属，诸如在涂布金属时考虑热膨胀系数差异。此外，本公开内容还提出了用于防止剥离的手段。
例如，基于ZrO2的陶瓷具有大约2700℃的熔点。诸如SUS的钢铁材料的熔点为大约1500到1600℃。当陶瓷主体110a、120a和130a被浸润在熔化的钢铁材料中时，金属涂层110b、120b和130b可以形成在陶瓷主体110a、120a和130a的整个表面上。此时，可以在浸润之前在陶瓷主体110a、120a和130a的表面上首先形成用于改善与金属涂层110b、120b和130b的界面粘结能力的下层。并且，在形成金属涂层110b、120b和130b之后，一些金属涂层110b、120b和130b被从与涂布溶液的排放不相干的部分移除，以使得陶瓷主体110a、120a和130a的表面被部分暴露，并且接着在具有暴露表面的陶瓷主体110a、120a和130a以及在其周围的金属涂层110b、120b和130b上进一步形成具有优于陶瓷主体的陶瓷材料粘结强度的陶瓷材料粘结强度的材料(例如，诸如SiO2的介电物质)，以便将该材料与陶瓷主体110a、120a和130a强力耦合，并且因而用于防止夹在两者之间的金属涂层110b、120b和130b剥离的结构和方法也是可能的。
可以使用易于处理的材料作为SUS，诸如SUS420J2、SUS630、SUS440C、SUS304和SUS316L。SUS可以易于处理、便宜、具有高抗腐蚀性，并且可以以低成本涂布为期望形状。金属涂层110b、120b和130b可以具有0.1到30mm的厚度。如果该厚度小于0.1mm，则可能难以涂布具有均匀厚度的金属。如果厚度超过30mm，则考虑到整个体积中由陶瓷占据的比例，应用陶瓷的效果可能不会被最大化。
与现有材料的金属相比，陶瓷具有高强度、高抗磨损性，并且非常坚硬，但是与金属相比重量轻。当下模具块110、中间模具块120或者上模具块130的主体使用陶瓷(过渡金属氧化物)材料烧制时，主体抵抗扭曲和变形。然而，由于陶瓷高度易碎并且在表面上容易形成裂缝，可能难以长时间单独使用陶瓷。此外，由于陶瓷通常通过烧结小的粉末颗粒来制造，因此可能由于颗粒的形状和微孔(高粗糙度)而难以具有光滑表面。因此，在本公开内容中，通过在陶瓷主体110a、120a和130a上形成金属涂层110b、120b和130b，在实现防止裂缝并且降低亮度的效果的同时，通过维持抵抗扭曲和变形的陶瓷属性来实现均匀施加的工艺稳定性。此外，由于陶瓷主体110a、120a和130a是易碎材料，可能难以处理边缘部分的精致形状或者尖锐的转角部分。在这样的情况下，陶瓷主体110a、120a和130a被烧结为块状形状的程度以至于它们用作框架，并且接着形成在其上的金属涂层110b、120b和130b被处理以使得可以获得边缘部分(即，上模具唇131、中间模具唇121或下模具唇111的精致形状)以及尖锐的转角部分。因此，可以获得具有理想涂布性能的边缘部分。而且，通过实现重量减轻，处理变得容易，并且整个装置的下降功率容量和紧凑化是可能的。
根据本公开内容，提供一种多狭缝模具涂布机100，其中将金属涂布在由比金属具有更好的变形和扭曲现象的陶瓷材料制成的主体上。在双狭缝模具涂布机100中，当装配模具块110、120和130时，狭缝间隙根据螺栓紧固强度很少改变，并且维持一旦调整过的狭缝间隙的效果优异。由于经过材料改变来改善结构脆弱的模具块的变形或者扭曲，因此能够以期望厚度均匀形成涂层，特别是电极活性材料层，并且两种类型的电极活性材料浆料的同时涂布也是可能的，并且因而存在性能和生产率二者都优异的效果。
根据本公开内容的一个方面，能够通过防止与包括一个狭缝的传统狭缝模具涂布机相比具有相对薄厚度的多狭缝模具涂布机的模具块的扭曲和变形。这具有确保涂布工艺能力并且确保再生产率的效果。
当本公开内容的多狭缝模具涂布机用于通过在集流体上施加电极活性材料浆料制造二次电池的电极时，存在即使在高速度或者长宽度应用条件下也能够均匀涂布的优点。
同时，在当前实施例中，已经作为示例描述了以两层施加涂布溶液的情况或者通过交替供应涂布溶液执行图案涂布的情况，但是在没有单独解释的情况下将理解的是，本实施例还适用于其中两种类型的涂布溶液加入狭缝的中间而不是通过单独狭缝排放的情况或者其中通过提供三个或者更多个狭缝同时施加三层或者更多层的情况。在没有详细解释的情况下将理解的是，要求四个或者更多个模具块来提供三个或者更多个狭缝。
图6是说明在根据本公开内容实施例的多狭缝模具涂布机中用于装配的紧固部分的配置的示意性横截面图。
如上面提及的，当装配模具块110、120和130时使用螺栓紧固。由于陶瓷高度易碎，如果螺栓紧固直接作用于陶瓷，则由于螺栓扭矩的应力累积，并且在长期使用期间会在陶瓷中产生裂缝。出于这一原因，在本公开内容中，如图6所示，也改善了紧固部分。
参照图6，在陶瓷主体120a中形成凹槽120c用于螺栓丝锥处理以进行螺栓紧固，并且金属涂层120b被填充在凹槽120c中。螺栓凸耳120d形成在填充在凹槽120c中的金属涂层120b中。接着，即使当螺栓120e被紧固到螺栓凸耳120d，螺栓凸耳120d吸收螺栓扭矩并且不影响陶瓷主体120a。按照这一方式，构成机械主体的部分由陶瓷制成，并且表面或者紧固部分由金属制成以便补偿陶瓷的易碎性。尽管在图6中仅描述了中间模具块120的陶瓷主体120a，但是上面描述的紧固部分的改善可以同样在下模具块110和上模具块130上执行。
在每一个模具块130、120和110中，可以沿Z方向以规则间隔形成紧固部分。当每一个模具块110、120和130具有大的尺寸时，紧固部分也可以沿Y方向以规则间隔形成。参照图6描述的凹槽120c和螺栓凸耳120d形成在紧固部分中。紧固构件可以包括具有覆盖位于模具块110、120和130之间的多个螺栓凸耳120d的大小并且包括与螺栓凸耳120d相对应的孔的固定板，并且螺栓120穿过固定板的孔并且被紧固到相应螺栓凸耳120d。
例如，由于一个固定板具有覆盖形成在上模具块130中的螺栓凸耳120d和形成在中间模具块120中的螺栓凸耳120d的大小，因此当该板被放置在两个模具块130和120之间并且螺栓120e穿过每一个孔且被紧固到螺栓凸耳120d时，上模具块130和中间模具块120通过固定板被紧固。
同时，在根据本公开内容的多狭缝模具涂布机100中，上模具唇131可以提供为一种形状，其中与中间模具唇121相对应的转角部分被倒角。根据上模具唇131的倒角结构，能够降低在传统双层狭缝涂布工艺中成为问题的泄漏现象。
为此，将参照图7详细描述根据本公开内容的另一实施例用于减少多狭缝模具的泄漏的模具唇。图7是说明在图3的区域B修改之后根据本公开内容另一实施例的多狭缝模具涂布机的放大图。
如在图7中，根据本公开内容的另一实施例的多狭缝模具涂布机100的上模具唇131通过切割从一点到端部的转角区域而包括倾斜表面131a。倾斜表面131a的角度θ可以被设计在大致10度到80度的范围内。出于这一原因，上排放端口102a随着其宽度更加接近外侧而从一点逐渐扩展。换句话说，当前实施例的上排放端口102a可以被提供为在涂布辊200的旋转方向(下游方向)上逐渐扩展。
为了参考，在狭缝涂布中，当从模具唇排放的涂布溶液与基底构件300的表面碰撞时，涂布溶液在上游方向(与涂布辊200的旋转方向相反的方向)上的流动瞬时为强。这一泄漏现象的程度取决于涂布间隙(涂布辊和模具唇之间的间隙)、涂布溶液的流率或者粘性等有所不同。然而，在双层狭缝涂布的情况下，由于在其中从下排放端口101a排放的第一涂布溶液50首先接触基底构件300的表面的状态下从上排放端口102a排放的第二涂布溶液60接触在第一涂布溶液50上，此时，上游方向上的流动由于施加到第一涂布溶液50的第二涂布溶液60的排放压力而更强，并且泄漏现象进一步增强。
为了减少这一泄漏现象，在当前实施例中，通过向上模具唇131施加倒角结构，上排放端口102a逐渐扩展，以使得在第二涂布溶液60开始与第一涂布溶液50接触时接触区域更宽。在这一情况下，因为施加到第一涂布溶液50的压力由于第二涂布溶液60被分散和缓解，第一涂布溶液50上游方向的流动强度会降低。
此外，由于第二涂布溶液60可以沿着上模具唇131关于基底构件300的表面倾斜进入，因此第二涂布溶液60连同第一涂布溶液50的流动在下游方向(涂布辊200的旋转方向，+Y轴方向)上可以更强并且因而可以降低泄漏。
根据本公开内容的另一方面，通过向上模具唇施加倒角结构来分散上涂布溶液的压力，能够改善朝向下模具唇的泄漏现象，从而改善产品的涂布质量。
接下来，将参照图8和图9描述本公开内容的再一实施例。与上面描述的实施例中相同的附图标记指代相同的构件，并且将省去对相同构件的冗余描述，并且将主要描述与上述实施例的区别。
在上面描述的实施例中，中间模具块120包括一个块，以使得上排放端口102a和下排放端口101a的相对位置可以可变地调整，但是根据本公开内容的另一实施例，上排放端口102a和下排放端口101a的相对位置可以容易调整。
为此，在根据本公开内容再一实施例的多狭缝模具涂布机100’中，中间模具块120包括第一中间模具块122和第二中间模具块124，并且第一中间模具块122和第二中间模具块124上下与彼此面对面地接触，但是沿着接触面滑动以相对彼此可移动。并且，第一中间模具块122通过螺栓耦合等固定耦合到下模具块110，并且第二中间模具块124通过螺栓耦合等固定耦合到上模具块130。因此，第一中间模具块122和下模具块110可以一体地移动，并且第二中间模具块124和上模具块130可以一体地移动。
在多狭缝模具涂布机100’中，如果必要，两个排放端口101a和102a可以在水平方向上彼此间隔开以便来回布置。
即，如在图8和图9中示出的，使用用于调整多狭缝模具涂布机100’的单独装置，或者操作者可以手动进行下模具块110和上模具块130的相对移动。
例如，在其中下模具块110不移动并且被保持在原位的状态中，可以通过沿着滑动表面在与涂布溶液50和60的排放方向相反的前后上将上模具块130移动某一距离D来形成位于下排放端口101a和上排放端口102a之间的台阶。这里，滑动表面意味着第一中间模具块122和第二中间模具块124的相对表面。
如上面描述形成的台阶的宽度D可以被确定在大致几百微米到几毫米的范围内，这可以根据形成在基底构件300上的第一涂布溶液50和第二涂布溶液60的物理属性和粘性来确定，或者根据基底构件300上每一层的期望厚度来确定。例如，随着要形成在基底构件300上的涂层的厚度增加，台阶的宽度D的数值也会增加。
此外，由于下排放端口101a和上排放端口102a被布置在水平方向上彼此间隔开的位置处，不考虑从上排放端口102a排放的第二涂布溶液60流入下排放端口101a或者从下排放端口101a排放的第一涂布溶液50流入上排放端口102a。
即，不考虑通过下排放端口101a或者上排放端口102a排放的涂布溶液被形成台阶的表面阻挡并且流入其它排放端口，该台阶形成在下排放端口101a和上排放端口102a之间，从而可以进行更加平滑的多层活性材料涂布工艺。
在其中下排放端口101a和上排放端口102a之间的相对位置需要改变的情况下，如上面描述的根据本公开内容另一实施例的多狭缝模具涂布机100’可以只通过下模具块110和/或上模具块130的滑动移动而进行调整，并且不需要拆卸和重装配每一个模具块110、120和130，因而处理能力可以得到极大改善。
根据本公开内容的另一方面，多狭缝涂布的处理能力可以通过根据涂布工艺条件相对移动上模具块和下模具块来容易地调整上排放端口和下排放端口的位置而得到改善。
同时，为了方便说明，在图7到图9中没有单独示出关于附加实施例的陶瓷主体和金属涂层，但是第一实施例的描述在这一方面适用。具体地说，将意识到，参照图6描述的紧固部分的改善可以适用于第一中间模具块122和下模具块110之间的螺栓耦合以及第二中间模具块124和上模具块130之间的螺栓耦合。
以下作为比较示例描述根据传统技术仅由金属制成的双狭缝模具涂布机，并且间接描述了根据本公开内容包括陶瓷主体上的金属涂层的双狭缝模具涂布机的效果。
如上面提及的，原始的双狭缝模具涂布机由于每一个模具块的薄厚度而在结构上脆弱易于变形和扭曲。当模具块的大小增加(角度改变)时，排放方向改变，这造成涂布处理能力恶化的问题。
在仅由金属制成的传统双狭缝模具涂布机中，为了确认由于模具块的角度改变而造成的狭缝倾斜对涂布稳定性的影响，通过沿远离中间模具块的方向将上狭缝和下狭缝每个倾斜30度来分析上狭缝和下狭缝。
案例1是通过将上狭缝倾斜30度，上狭缝具有相对于基底构件的表面120度的角度并且下狭缝具有相对于基底构件的表面90度的角度，案例2是所有狭缝为竖直的以使得上狭缝和下狭缝每个具有90度的角度，并且案例3是通过将下狭缝倾斜30度，上狭缝具有90度的角度并且下狭缝具有60度的角度。图10中示出了每一个涂层的状态。图10中示出了涂布珠和分隔点的位置。图10示出了在比较示例中根据模具块的角度改变的涂布方面。在图10(a)、(b)和(c)中，分别代表案例1、案例2和案例3。
表1中总结了对于每一个案子涂布珠和分隔点的位置。
【表1】
可以通过涂布珠和分隔点的位置来确定涂布稳定性。
作为如上所述改变上狭缝的角度和下狭缝的角度的结果，关于涂布稳定性，案例2与案例3相同或者比案例3更好，并且案例1最差(案例2≥案例3>案例1)。与其中所有狭缝竖直的案例2相比较，案例1和案例2通过链接每一个狭缝而与V型溶液供应方法相关。这样的溶液供应方法具有的问题在于，因为由于在上浆液和下浆液汇合的区域中形成旋涡而产生相互混合，难以形成双层。当如上所述模具块的大小增加并且角度改变时，排放方向改变，这导致涂布处理能力改变。
关于易变形性，案例1和案例3类似，并且与案例2相比较非常脆弱(案例1＝案例3>>案例2)。即，当如在案例1和案例3中角度改变时，中间模具块太薄而易碎。即，即使通过增加三个模具块当中位于外侧的上模具块/下模具块的厚度来改善变形和扭曲，仍然难以补偿结构最脆弱的中间模具块的变形。因此，可以看出，难以通过结构改变来改善变形和扭曲，除非对构成现有模具块的金属材料做出改变。在本公开内容中，由于使用了具有良好抗变形和扭曲的陶瓷主体，与比较示例相比较，可以在不改变模具块的角度的情况下最小化扭曲和变形。
在仅由金属制成的传统双狭缝模具涂布机中，当装配上模具块和中间模具块时根据相应的螺栓紧固强度的狭缝间隙(位于上模具块和中间模具块之间的排放端口的大小，即上狭缝的间隙)沿TD(与行进方向垂直的模具块的宽度方向)进行测量并且在图11和表2中进行总结。图11是在比较示例中根据紧固强度沿TD的狭缝间隙改变的图。在该图中，X轴代表从模具块的一端测量的TD方向位移，并且Y轴代表狭缝间隙的大小。
【表2】
如在实例1中装配上模具块和中间模具块时，当使用350N的螺栓扭矩时，狭缝间隙的最大值-最小值差为39μm。当按照实例1和实例3的顺序紧固强度改变到150N和200N时，最大值-最小值差减小到13μm和12μm。如上面描述的，在现有技术中，根据紧固强度，狭缝间隙的改变很容易。传统上，即使紧固强度被设置为200N并且被紧紧地管理以装配上模具块和中间模具块，不得不忍受12μm的最大值-最小值差。然而，在本公开内容中，由于使用了具有优异的抗变形和扭曲的陶瓷主体，与比较示例相比较，不需要担心根据紧固强度会存在较大的狭缝间隙的最大值-最小值差。
已经详细描述了本公开内容。然而，应该理解的是，由于在本公开内容的范围内的各种改变和修改对于本领域普通技术人员来说根据这一详细描述将变得明显，因此详细描述和具体示例在表明本公开内容优选实施例的同时仅通过说明的方式给出。
同时，尽管在本说明书中使用了诸如上、下、左和右的表明方向的术语，但是这些术语仅是为了方便描述，并且对于本领域普通技术人员显而易见的是，这些术语可以取决于目标对象的位置或者观察者的位置而变化。
Claims (12)
1.一种包括下狭缝和上狭缝的多狭缝模具涂布机，所述多狭缝模具涂布机包括：
下模具块；
中间模具块，设置在所述下模具块上方以在两者之间形成所述下狭缝；以及
上模具块，设置在所述中间模具块上方以在两者之间形成所述上狭缝，
其中，所述下模具块、所述中间模具块和所述上模具块中的至少一个包括位于陶瓷主体上的金属涂层。
2.根据权利要求1所述的多狭缝模具涂布机，
其中，所述多狭缝模具涂布机被配置为通过所述下狭缝和所述上狭缝中的至少一个在连续行进的基底构件的表面上排出和施加涂布溶液，并且所述下模具块、所述中间模具块和所述上模具块当中与排放所述涂布溶液的至少一部分相邻的部分包括位于所述陶瓷主体上的所述金属涂层。
3.根据权利要求1所述的多狭缝模具涂布机，
其中，在所述陶瓷主体中形成凹槽用于螺栓丝锥处理以进行螺栓紧固，所述金属涂层被填充在所述凹槽中，并且螺栓丝锥形成在填充在所述凹槽中的所述金属涂层中。
4.根据权利要求1所述的多狭缝模具涂布机，
其中，所述下模具块、所述中间模具块和所述上模具块分别包括形成所述下模具块、所述中间模具块和所述上模具块的前端部分的下模具唇、中间模具唇和上模具唇，并且所述下模具唇、所述中间模具唇和所述上模具唇中的至少一个包括位于所述陶瓷主体上的所述金属涂层。
5.根据权利要求1或4所述的多狭缝模具涂布机，其中，所述陶瓷是过渡金属氧化物并且所述金属是SUS。
6.根据权利要求4所述的多狭缝模具涂布机，其中，与所述中间模具唇相对的所述上模具唇的转角部分被倒角。
7.根据权利要求6所述的多狭缝模具涂布机，其中，所述上模具唇的所述转角部分被提供为以10度到80度的角度倾斜切割的形状，以使得所述上模具唇包括倾斜表面。
8.根据权利要求1所述的多狭缝模具涂布机，其中，由所述下狭缝和所述上狭缝形成的角度为30度到60度。
9.根据权利要求1所述的多狭缝模具涂布机，
其中，所述中间模具块包括上下与彼此面对面接触并且沿着接触表面滑动以便能够相对彼此移动的第一中间模具块和第二中间模具块，并且
其中，所述第一中间模具块固定耦合到所述下模具块，并且所述第二中间模具块固定耦合到所述上模具块。
10.根据权利要求1所述的多狭缝模具涂布机，
其中，所述下模具块、所述中间模具块和所述上模具块分别包括形成所述下模具块、所述中间模具块和所述上模具块的前端部分的下模具唇、中间模具唇和上模具唇，通信连接到所述下狭缝的下排放端口形成在所述下模具唇和所述中间模具唇之间，并且通信连接到所述上狭缝的上排放端口形成在所述中间模具唇和所述上模具唇之间，并且在所述下排放端口和所述上排放端口之间形成预定台阶。
11.根据权利要求1所述的多狭缝模具涂布机，进一步包括：
第一间隔件，夹置在所述下模具块和所述中间模具块之间以便调整所述下狭缝的宽度，以及
第二间隔件，夹置在所述中间模具块和所述上模具块之间以便调整所述上狭缝的宽度。
12.根据权利要求1所述的多狭缝模具涂布机，
其中，所述下模具块包括被配置为容纳第一涂布溶液并且通信连接到所述下狭缝的第一歧管，并且所述上模具块包括被配置为容纳第二涂布溶液并且通信连接到所述上狭缝的第二歧管。
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