CN115551647A - 改善了涂布溶液流动的狭缝挤出式涂布机 - Google Patents

Abstract

提供了一种使涂布溶液均匀流动而没有滞留的狭缝挤出式涂布机。所述狭缝挤出式涂布机包括：至少两个模头组块；设置在两个模头组块之间以形成狭缝的垫板；以及设置在模头组块中的歧管，所述歧管作为容纳涂布溶液的凹陷形状的腔室与狭缝连通地连接，其中涂布溶液通过与狭缝连通地连接的排放口而排放并涂敷于不断进行的基板的表面，并且在沿基板的行进方向的截面中，歧管长度B(毫米)与歧管截面面积S(平方厘米)的比值B/S处于1.9到9.8的范围以内。

Description

改善了涂布溶液流动的狭缝挤出式涂布机

技术领域

本公开涉及一种狭缝挤出式涂布机，尤其涉及一种改善了狭缝挤出式涂布机内部的涂布溶液流动的狭缝挤出式涂布机。

本申请要求享有2020年11月24日在韩国提交的韩国专利申请10-2020-0159175的优先权，所述申请的公开内容在这里被引入以作为参考。

背景技术

随着技术发展和对移动设备的需求的增长，对于作为能源的二次电池的需求也在迅速增长，此类二次电池本质上包括作为发电元件的电极组件。电极组件具有将正极、隔板和负极至少堆叠一次的形式，并且通过分别在用铝箔和铜箔制成的集电体上涂布并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。为了均衡二次电池的充电/放电特征，在集电体上应该均匀涂布正极活性材料浆料和负极活性材料浆料，并且通常会使用狭缝挤出式涂布机。

图1显示了使用常规狭缝挤出式涂布机的涂布方法的示例。图2是在加工方向(MD)(集电体的行进方向)上沿着图1的II-II'截取的狭缝挤出式涂布机的剖视图。

参考图1和图2，在使用狭缝挤出式涂布机30的电极制造方法中，从狭缝挤出式涂布机30排出的电极活性材料浆料作为涂布溶液被涂敷在涂布辊10传送的集电体20上。从狭缝挤出式涂布机30排出的电极活性材料浆料被广泛涂敷在集电体20的一个表面上，以形成电极活性材料层。狭缝挤出式涂布机30包括两个模头组块31和32，并且通过在两个模头组块31与32之间插入垫板34形成了狭缝35，可以经由连通地连接到狭缝35的排放口37排放电极活性材料浆料，由此形成电极活性材料层。

参考图2，可以看到狭缝挤出式涂布机30的内部形状。参考数字26表示包含有电极活性材料浆料(涂布溶液)的歧管。歧管26通过供应管连接到安装在外部的电极活性材料浆料供应室(未显示)，以接收电极活性材料浆料。当在歧管26中充满电极活性材料浆料时，会引导电极活性材料浆料沿着狭缝35流动，并且将电极活性材料浆料通过排放口37排放到外部。

模头组块31和32的形状，尤其是包括歧管26在内的内部设计，是决定宽度方向上的流动均匀性的主要因素。流动均匀性高，意味着流速偏差小。电极活性材料浆料是粘度为数千厘泊(cps)到数万厘泊的非牛顿流体，并且在涂布过程中，宽度方向上的流速偏差很大。流速偏差会导致产生装载偏差。随着二次电池产业的发展，一些项目是必需的。在这些项目中，为了提高生产率，大的涂层宽度是必需的，而这不可避免地伴随着很大的装载偏差。此外，由于所开发的满足必需特性(例如高容量、高输出和低成本)的材料的电极活性材料浆料的流变属性会逐渐增大宽度方向上的流速偏差，因此，关于该部分的设计是非常重要的。

当前，狭缝挤出式涂布机30是以最小化流速偏差的概念设计的，然而在狭缝挤出式涂布机30内部，尤其是在歧管26中，在电极活性材料浆料的流动中会出现流速分布，并且经历较长滞留的电极活性材料浆料在施加有数十到数百千帕(kPA)的压力的环境中会发生变形，由此很容易形成聚集体。这种聚集体的形成不但会使模头组块31和32内部的流动路径变形而增大流速偏差，而且还会堵塞排放口37，或者聚集体被排放到集电体20上，由此导致产生涂布表面变得不平整和不均匀的涂布缺陷。

因此，这些部分的改进应被反映到模头组块31和32的内部。然而，在当前的狭缝挤出式涂布机领域中，此类设计没有被高水平地评介而得到反映，并且诸如形成聚集体之类的问题是通过增加清洗次数来处理的。清洗次数增加会导致生产利用率降低，特别地，随着近期对于二次电池的需求已经扩展到用于车辆的二次电池，稳定的长期生产变得非常重要，由此非常需要一种能够将狭缝挤出式涂布机内部的电极活性材料浆料的相对滞留最小化的基本解决方案。

发明内容

技术问题

本公开被设计成解决相关技术的问题，由此本公开提供一种使涂布溶液均匀流动而没有滞留的狭缝挤出式涂布机。

从以下的详细描述中可以理解本公开的这些和其他目的和优点，并且从本公开的例示实施方式中可以更全面地了解本公开的这些和其他目的和优点。此外，很容易理解的是，本公开的目的和优点可以通过附加权利要求及其组合中显示的手段来实现。

技术方案

在本公开的一个方面，提供了一种狭缝挤出式涂布机，包括：至少两个模头组块；设置在所述两个模头组块之间以形成狭缝的垫板；以及设置在所述模头组块中的歧管，所述歧管作为容纳涂布溶液的凹陷形状的腔室与所述狭缝连通地连接，其中所述涂布溶液通过与所述狭缝连通地连接的排放口被排放并涂敷于不断进行的基板的表面，并且在沿所述基板的行进方向的截面中，歧管长度B(毫米)与的歧管截面面积S(平方厘米)的比值B/S处于1.9到9.8的范围以内。

模头组块尺寸是从作为所述模头组块的前端的模唇到所述模头组块的后表面的长度，所述模头组块尺寸可以等于或小于350毫米。

歧管长度B(毫米)与歧管截面面积S(平方厘米)的比值B/S可被确定成致使流速偏差小于20％，并且平均滞留时间等于或小于200秒，所述流速偏差是沿着所述狭缝挤出式涂布机的宽度方向测得的流速的最大值与最小值之间的差值。

在本公开的另一个方面，提供了一种狭缝挤出式涂布机，包括：下模头组块；中间模头组块，设置在所述下模头组块的上部，以在下模头组块和中间模头组块之间形成下狭缝；以及上模头组块，设置在所述中间模头组块的上部，以在中间模头组块和上模头组块之间形成上狭缝；设置在所述下模头组块中的第一歧管，所述第一歧管作为容纳第一涂布溶液的凹陷形状的腔室与所述下狭缝连通地连接；以及设置在所述中间模头组块中的第二歧管，所述第二歧管作为容纳第二涂布溶液的凹陷形状的腔室与所述上狭缝连通地连接，其中所述涂布溶液通过与所述狭缝连通地连接的排放口被排放并涂敷于不断行进的基板的表面上，并且在与所述狭缝挤出式涂布机的宽度方向垂直的截面中，第一歧管长度B'(毫米)与第一歧管截面面积S'(平方厘米)的比值B'/S'处于1.9到9.8的范围以内，或者第二歧管长度B”(毫米)与第二歧管截面面积S”(平方厘米)的比值B”/S”处于1.9到9.8的范围以内。

所述第一歧管长度B'(毫米)与所述第一歧管截面面积S'(平方厘米)的比值B'/S'或所述第二歧管长度B”(毫米)与所述第二歧管截面面积S”(平方厘米)的比值(B”/S”)可被确定成致使流速偏差小于20％，并且平均滞留时间等于或小于200秒，所述流速偏差是沿着所述狭缝挤出式涂布机的宽度方向测得的流速的最大值与最小值之间的差值。

所述狭缝挤出式涂布机可以被构造成通过下狭缝和上狭缝中的至少一个将电极活性材料浆料排放及涂敷于不断行进的基板的表面，排放电极活性材料浆料的方向几乎水平，由此安装了狭缝挤出式涂布机，并且所述下模头组块、所述中间模头组块以及所述上模头组块的与排放电极活性材料浆料的方向相反的表面可以是几乎垂直的。

所述中间模头组块和所述上模头组块之间的接触面可以与水平面平行。

所述下狭缝和所述上狭缝可以形成30到60度的角度。

所述狭缝挤出式涂布机可被构造成通过下狭缝和上狭缝中的至少一个将电极活性材料浆料排放及涂敷于不断行进的基板的表面，并且可以进一步包括被构造成限定了所述下狭缝的下垫板、以及被构造成限定了所述上狭缝的上垫板。

所述下垫板和所述上垫板中的每一个通过切割其一个区域而包含开口部分，由此决定在基板上形成的电极活性材料层的涂布宽度，并且所述下垫板和所述上垫板在上下方向上相互对齐。

所述中间模头组块可以包括第一中间模头组块和第二中间模头组块，并且所述第一中间模头组块和所述第二中间模头组块可以彼此面对面地上下接触以及沿着接触表面滑动，由此可彼此相对移动。

所述第一中间模头组块可以通过螺栓耦合而固定耦合到所述下模头组块，所述第二中间模头组块可以通过螺栓耦合而固定耦合到所述上模头组块，由此所述第一中间模头组块和所述下模头组块作为一个整体而移动，并且所述第二中间模头组块和所述上模头组块作为一个整体而移动。

在下排放口与上排放口之间可以形成台阶。

根据其他示例，狭缝挤出式涂布机可以被构造成通过下狭缝和上狭缝中的至少一个将电极活性材料浆料排放及涂敷于不断行进的基板的表面，并且排放电极活性材料浆料的方向可以是与重力相反的方向。

有益效果

根据本公开，电极活性材料浆料(涂布溶液)在狭缝挤出式涂布机内部的流动是均匀的。电极活性材料浆料在歧管和狭缝的任何部分中的滞留时间可以减少，由此可以防止电极活性材料浆料聚集。结果，不存在因为流动变形而导致在宽度方向上出现流速偏差的问题，或者聚集的电极活性材料浆料块堵塞排放口的问题。

因此，在使用本公开的狭缝挤出式涂布机来涂布电极活性材料浆料时，电极活性材料浆料在没有滞留的情况下均匀流动，由此狭缝挤出式涂布机易于进行长时间涂布处理且具有很高的生产效率。电极活性材料浆料不会聚集，由此可以防止在涂布表面上出现缺陷。因此，产品的涂布质量可以得到改善。

根据本公开，歧管长度与歧管截面面积的比值是处于预定范围内的值，由此提供了流速偏差减小的模头组块。不同于现有技术中通过增加清洗次数来消除聚集体，可以从根本上防止聚集体的出现，由此狭缝挤出式涂布机可以很容易地进行长时间的涂布处理且具有优异的生产率。

由于减小了流速偏差，根据本公开的狭缝挤出式涂布机可以以均匀的装载量来均匀地形成期望厚度的涂布层，尤其是电极活性材料层，并且优选地，还可以制造成能够同时涂布两种电极活性材料浆料的双狭缝挤出式涂布机，由此其性能和生产率都很优秀。在使用本公开的狭缝挤出式涂布机，在驱动集电体的同时将电极活性材料浆料涂敷在集电体上，由此制造二次电池的电极时，具有即使在高速行进或长宽度涂敷条件下也能够均匀涂敷的优点。

附图说明

附图示出了本公开的优选实施方式，并且连同前述的公开内容一起用于提供关于本公开的技术特征的更进一步的理解，因此，本公开不应该被解释成受限于附图。

图1显示了使用根据常规技术的狭缝挤出式涂布机的示例的示意图。

图2是沿着图1的II-II'截取的剖视图。

图3是根据本公开的一个实施方式的狭缝挤出式涂布机的剖视图。

图4是根据本公开的一个实施方式的狭缝挤出式涂布机的示意性分解透视图。

图5是根据本公开的另一实施方式的狭缝挤出式涂布机的示意性剖视图。

图6是根据本公开的另一实施方式的狭缝挤出式涂布机的示意性分解透视图。

具体实施方式

在下文中将会参考附图来详细描述本公开的优选实施方式。在描述之前，应该理解的是，在说明书和附加权利要求中使用的术语不应该被解释成局限于通用含义和字典含义，相反，基于允许发明人恰当定义术语以进行最佳说明的原则，基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释这些术语。因此，这里提出的描述只是一个优选示例，其目的仅仅是进行例证，而不是限制本公开的范围，因此，应该理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，其他的等价物和修改都是可行的。

本公开的狭缝挤出式涂布机可以包括一个或多个狭缝。当狭缝挤出式涂布机包括两个狭缝时，这两个狭缝可以包括下狭缝和上狭缝，并且在基板上涂布双层的涂布溶液。以下描述的“基板”是集电体，并且涂布溶液是“电极活性材料浆料”。通过狭缝排放的所有涂布溶液都是电极活性材料浆料，可以通过每一个狭缝排放具有相同或不同成分(活性材料、导电材料、粘合剂的类型)、含量(活性材料、导电材料和粘合剂的每一种的量)或物理特性的电极活性材料浆料。特别地，根据本公开的包括两个狭缝的双狭缝挤出式涂布机是为同时涂敷至少两种电极活性材料浆料所制造的电极或者交替涂敷至少两种电极活性材料浆料以执行图案涂布所制造的电极优化的。然而，本公开的范围不必局限于此。举例来说，基板可以是构成隔膜的多孔支架，并且涂布溶液可以是有机物。也就是说，当需要薄膜涂布时，任何基板和任何涂布溶液都是可以的。

图3是根据本公开的一个实施方式的狭缝挤出式涂布机的剖视图。图4是根据本公开的一个实施方式的狭缝挤出式涂布机的示意性分解透视图。

参考图3和图4，狭缝挤出式涂布机100包括两个模头组块110和130。在模头组块110与130之间设置了用于形成狭缝101的垫板113。模头组块110和130通过诸如螺栓之类的紧固构件(未显示)相互组装。在图示示例中有两个模头组块。模头组块也可以是两个或更多个。

在图3中，狭缝挤出式涂布机100安装在排放电极活性材料浆料(涂布溶液)的基本水平(大约±5度)的方向(X方向)上。然而，狭缝挤出式涂布机100并不局限于这里的示例形式。例如，狭缝挤出式涂布机100可以被构造成在与重力相反的方向上排放电极活性材料浆料的垂直模头，在向上方向(Y方向)上排放电极活性材料浆料。

狭缝101形成在模头组块110和130彼此面对的位置之间。在模头组块110与130之间设置了垫板113，以在模头组块110与130之间提供间隙，由此形成与可供涂布溶液150流过的通道相对应的狭缝101。垫板113的厚度决定了狭缝10的垂直宽度(Y方向的狭缝间隙)。

垫板113可以通过切割一个区域而包含开口部分113a，并且可插入到模头组块110和130的相对表面的边缘区域中除了一侧以外的剩余部分。相应地，在模唇111与131之间形成了可以将涂布溶液150排放到外部的排放口101a，所述模唇111和131分别是模头组块110和130前端。可以在模唇111和131相互间隔开时形成排放口101a。

垫板113充当了用于防止涂布溶液150泄露到除了形成排放口101a的区域以外的模头组块110与130之间的间隙的垫圈，由此垫板113优选是用具有密封特性的材料制成。

模头组块110和130中的任何一个包括具有预定深度且与狭缝101连通地连接的歧管112。在本实施方式中显示了从位于底部的模头组块110的上表面向内凹陷来提供歧管112的示例。歧管112是容纳涂布溶液150的凹陷形状的腔室。从歧管112的前端到模唇111的模头组块110的区域是溢料区(land)114。歧管112通过供应管连接到安装在外部的涂布溶液供应室(未显示)，以接收涂布溶液150。当歧管112中充满涂布溶液150时，涂布溶液150沿着狭缝101流动并通过排放口101a排放到外部。

依照具有这种构造的狭缝挤出式涂布机100，在狭缝挤出式涂布机100的前面设置了以可旋转的方式提供的涂布辊180，通过旋转涂布辊180而驱动要被涂布的基板190，通过排放涂布溶液150并使涂布溶液150与基板190的表面不断接触，可以将涂布溶液150涂敷在基板190上。作为替换，涂布溶液150的供应和中断可以交替进行，由此可以在基板190上间歇地进行图案涂布处理。

涂布溶液150需要在歧管112中具有均匀的流动，以便具有良好的涂布质量。当在歧管112中存在电极活性材料浆料(涂布溶液150)滞留或慢速移动的区域时，如果长时间使用，那么电极活性材料浆料会在歧管112内部聚集并导致流动变形，由此在宽度方向上产生流速偏差，或者涂布表面可能会因为聚集的电极活性材料浆料块堵塞排放口101a等等的现象而变得不均匀，由此导致出现表面缺陷。即使凝聚块被排放出且涂敷在基板190上，这种涂布也存在缺陷。流速偏差是沿着狭缝挤出式涂布机100的宽度方向测得的流动量的最大值与最小值之间的差值。

为了使狭缝挤出式涂布机100内部的流动(即包含歧管112的流动路径中的流动)均匀，优选的情况是歧管长度B(毫米)与歧管截面面积S(平方厘米)的比值B/S处于1.9到9.8的范围以内。歧管112可以被构造成在狭缝挤出式涂布机100的宽度方向上延长，并且其长度或截面面积沿着宽度方向可以恒定或者不恒定。在任何情况下，只要在沿着基板190的行进方向的任一截面(即任何一个位置的点)满足预定范围就足够了。模头组块尺寸，即从模唇111和131到模头组块110和130的后表面110c和130c的长度可以等于或小于350毫米。

歧管长度B与从模头组块110的上表面看到的歧管112的前端到后端的距离(也就是歧管112的最上部截面的开口长度)相对应。由于歧管112的深度是在考虑了模头组块110的厚度的情况下确定的并且存在下限，因此，歧管长度B是极大影响歧管体积的因素。

本发明人提出了关于歧管长度B与歧管截面面积S的比值B/S的新参数，并且发现可以通过调整这个新参数来改善涂布溶液在狭缝挤出式涂布机100内部的流动。在本公开之前，没有考虑歧管长度与歧管截面面积的比值影响平均滞留时间和流速偏差的技术，并且没有通过这一事实来改善流速偏差的技术。因此，本公开不涉及简单的尺寸变化或优化。此外，由于针对歧管长度B与歧管截面面积S的比值B/S的范围，流速偏差改善效果是非常显著的，因此在本发明存在着困难。

本发明人确认，平均滞留时间(停滞时间)会随着歧管长度B与歧管截面面积S的比值B/S的增大而逐渐增大。在流动均匀性方面，平均滞留时间越短越好。从平均滞留时间的角度来看，为了减小歧管长度B与歧管截面面积S的比值B/S，可以固定歧管截面面积S的值，并且减小歧管长度B。此外，也可以固定歧管长度B，并且增大歧管截面面积S。还可以在增大歧管长度B的同时，相比于歧管长度B，进一步增大歧管截面面积S。

然而，为了满足必需的生产和涂布质量，歧管长度B与歧管截面面积S的比值B/S是不可以减小的。本发明人发现，在将歧管长度B与歧管截面面积S的比值B/S设定在恰当范围以内时，在减小平均滞留时间的同时可以将宽度方向上的流速偏差减小到期望水平，由此可以满足必需的生产和涂布质量，同时可以均衡涂布溶液的流动。

溢料区长度A表示从模唇111到歧管112的前端的距离。本发明人确认，在将歧管长度B固定并改变溢料区长度A的情况下，流速偏差会随着溢料区长度A的增大而趋于减小。此时，本发明人确认，在进一步增大歧管长度B时，即使溢料区长度A相同，流速偏差也会减小。本发明人确认，在将歧管长度B固定并且增大溢料区长度A时，平均滞留时间将会减小。

本发明人确认，当溢料区长度A固定并且歧管长度B改变时，随着歧管长度B增大，流速偏差趋于减小。此时，本发明人确认，在进一步增大溢料区长度A时，即使歧管长度B相同，流速偏差也会减小。本发明人确认，当溢料区长度A固定且歧管长度B增大时，平均滞留时间将会增大。

考虑到上述结果，溢料区长度A和歧管长度B越长，则在流速偏差方面越是有利。然而，由于狭缝挤出式涂布机100需要在有限的空间内实施，因此不能无限增大溢料区长度A和歧管长度B。本发明人已发现，在具有相同溢料区长度A的不同模头组块中，为了获得表示涂布溶液可以流动均匀的平均滞留时间和流速偏差，使用歧管长度B与歧管截面面积S的比值B/S作为参数以及控制该参数满足预定值。如果平均滞留时间较短，那么将会是非常理想的，然而优选的是，在考虑了当前二次电池电极工艺中的涂布溶液粘度和涂布速度的情况下，平均滞留时间等于或小于200秒。如果流速偏差同样较小，那么将是非常理想的，然而只要流速偏差小于20％，则该流速偏差视为可接受的水平，并将其作为期望的流速偏差来管理。本发明人确认，如果歧管长度B与歧管截面面积S的比值B/S处于1.9到9.8的范围以内，那么平均滞留时间可以等于或小于200秒，并且流速偏差可以小于20％。如此一来，本公开还提供了一种狭缝挤出式涂布机，其包含的模头组块所具有的歧管长度B与歧管截面面积S的比值B/S会使平均滞留时间等于或小于200秒，并且会使流速偏差小于20％。

根据本公开，在狭缝挤出式涂布机100内部，作为涂布溶液150的电极活性材料浆料的流动是均匀的。由于缩短了电极活性材料浆料在歧管112和狭缝101中的任何部分的停滞时间，因此防止了电极活性材料浆料聚集。结果，不会出现流动变形而导致在宽度方向上出现流速偏差以及由此而来的装载偏差的问题，也不会出现因为聚集的电极活性材料浆料块堵塞排放口101a或排放到基板190上而导致产生涂布缺陷的问题。

因此，在使用本公开的狭缝挤出式涂布机100来涂布电极活性材料浆料时，电极活性材料浆料的流动均匀而没有停滞，由此狭缝挤出式涂布机很容易用于长时间涂布，并且具有优异的生产率。电极活性材料浆料不会聚集，由此可以防止涂布表面上出现缺陷。因此，可以提高产品的涂布质量。

根据本公开，歧管长度B与歧管截面面积S的比值B/S是处于预定范围以内的值，由此提供了改善涂布溶液流动的模头组块110和130。与现有技术中通过增加清洗次数来消除聚集体不同，可以从根本上防止聚集体的产生，由此狭缝挤出式涂布机100可以很容易地进行长时间涂布并具有优异的生产率。

图5是根据本公开的另一个实施方式的狭缝挤出式涂布机的示意性剖视图。图6是根据本公开的另一个实施方式的狭缝挤出式涂布机的示意性分解透视图。根据本公开的另一个实施方式的狭缝挤出式涂布机是具有两个狭缝的双狭缝挤出式涂布机。

根据本公开的双狭缝挤出式涂布机200包括下狭缝201和上狭缝202，并且可以通过下狭缝201和上狭缝202中的至少一个来挤出涂布溶液(优选是电极活性材料浆料)，并且将涂布溶液涂敷在不断行进的基板290的表面上。在同时使用下狭缝201和上狭缝202时，在基板290上可以同时或交替地涂布相同或不同的两种电极活性材料浆料。

为了制造高能量密度的二次电池，大小约为130微米的电极活性材料层的厚度被逐渐增大到300微米。在使用传统的狭缝挤出式涂布机来形成很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会在干燥过程中加深，因此，最终的电极是以不均匀的方式制造的。为了解决该问题，在执行两次涂布处理，例如薄涂敷并干燥电极活性材料层并且随后再涂敷并干燥电极活性材料层时，存在耗费很长时间的问题。为了同时提升电极性能和生产率，在使用双狭缝挤出式涂布机200时，可以同时涂敷两种类型的电极活性材料浆料。如此一来，针对涂敷电极活性材料浆料以制造二次电池的处理，对双狭缝挤出式涂布机200进行了优化。

参考图5和图6，双狭缝挤出式涂布机200包括下模头组块210、设置在下模头组块210上部的中间模头组块220、以及设置在中间模头组块220上部的上模头组块230。

在图5中，双狭缝挤出式涂布机200安装在排放电极活性材料浆料(涂布溶液)的基本水平(大约±5度)的方向(X方向)上。

中间模头组块220是位于构成双狭缝挤出式涂布机200的组块中间的组块，并且是设置在下模头组块210与上模头组块230之间以形成双狭缝的组块。本实施方式的中间模头组块220的截面是直角三角形，但是并不局限于这种形状。作为示例，截面可以设置为等腰三角形。

中间模头组块220的面对上模头组块230的第一表面220a几乎处于水平，并且上模头组块230的与面对第一表面220a的表面230b相反的表面230d(即形成双狭缝挤出式涂布机200的外周表面的上表面)同样几乎处于水平。这样一来，第一表面220a与反向表面230d几乎相互平行，下模头组块210的与面对中间模头组块220的表面210b相反的表面210d(即形成双狭缝挤出式涂布机200的外周表面的下表面)同样几乎处于水平，并且该表面是底表面210d(X-Z平面)。

下模头组块210、中间模头组块220和上模头组块230的与排放电极活性材料浆料的方向相反的表面，即后表面210c、220c和230c几乎处于垂直(Y方向)。

在作为最外侧模头组块的下模头组块210和上模头组件230中，在形成双狭缝挤出式涂布机200的外周表面的表面中，可以使用被制造成与后表面210c和230c几乎垂直的下模头组块210的底表面210d和上模头组块230的上表面230d。并且，可以使用被制造成与后表面220c几乎垂直的中间模头组块220的第一表面220a。在这样的模头组块210、220和230中，由于表面形成的拐角被形成为直角，因此在截面中存在直角部分，并且由于可以使用垂直或水平表面作为参考表面，因此很容易制造或处理模头组块210、220和230并保证其精度。此外，将下模头组块210、中间模头组块220和上模头组块230组合在一起的状态作为一个整体具有大体上长方体的形状，并且只有排放涂布溶液的前部朝着基板290倾斜。这一点是非常有利的，因为组装后的形状与包含单个狭缝的狭缝挤出式涂布机(例如图3中的100)的形状大致相似，由此可以共用狭缝挤出式涂布机支架等等。

双狭缝挤出式涂布机200可以进一步包括设置在其后表面210c、220c和230c的两个或更多个固定单元240。固定单元240被配备成在下模头组块210与中间模头组块220之间进行紧固，以及在中间模头组块220与上模头组块230之间进行紧固。在双狭缝挤出式涂布机200的宽度方向上可以设置多个固定单元240。螺栓被紧固到固定单元240，通过固定单元240将下模头组块210、中间模头组块220和上模头组块230相互组装在一起。

下模头组块210、中间模头组块220和上模头组块230不必局限于上述示例的形状，并且作为示例，它们可被构造成垂直模头，其中排放电极活性材料浆料的方向是向上方向，后表面210c、220c和230c是底表面。

下模头组块210是构成双狭缝挤出式涂布机200的模头组块中的最下部的模头组块，并且面对中间模头组块220的表面210b具有倾斜的形状，由此相对于底表面形成大约30度到60度的角度。

在下模头组块210与中间模头组块220彼此面对的位置可以形成下狭缝201。举例来说，在下模头组块210与中间模头组块220之间可以插入下垫板213，以在其间提供间隙，由此可以形成与可供第一涂布溶液250流过的通道相对应的下狭缝201。也就是说，下垫板213限定了下狭缝201，并且在这种情况下，下垫板213的厚度决定了下狭缝201的垂直宽度(Y轴方向的狭缝间隙)。

下垫板213通过切割一个区域而包含第一开口部分213a，由此决定了在基板290上形成的电极活性材料层的涂布宽度，并且下垫板213可插入到下模头组块210和中间模头组块220的相对表面的边缘区域中除了一侧以外的剩余部分。相应地，只在下模唇211(下模头组块210的前端部分)与中间模唇221(中间模头组块220的前端部分)之间形成可将第一涂布溶液250排放到外部的下排放口201a。可以通过使下模唇211与中间模唇221相互间隔开而形成下排放口201a。

作为参考，下垫板213充当了用于防止第一涂布溶液250泄露到除了形成下排放口201a的区域以外的下模头组块210与中间模头组块220之间的间隙中的垫圈，由此下垫板213优选是用具有密封特性的材料制成。

下模头组块210包括第一歧管212，第一歧管212在面向中间模头组块220的表面210b上具有预定深度，并且可连通地连接到下狭缝201。第一歧管212是凹陷形状的腔室。虽然在图中没有显示，但是第一歧管212通过供应管连接到安装在外部的第一涂布溶液250的供应室(未显示)，以接收第一涂布溶液250。当第一歧管212中充满第一涂布溶液250时，第一涂布溶液250沿着下狭缝201流动，并且通过下排放口201a排放到外部。

这里，第一歧管长度B'(毫米)与第一歧管截面面积S'(平方厘米)的比值B'/S'优选处于1.9到9.8的范围以内。这个值优选的原因与先前实施方式中描述的原因相同。

上模头组块230设置成面对第一表面220a，即，与底表面水平的中间模头组块220的上表面。由此，上狭缝202形成在中间模头组块220与上模头组块230相互面对的位置。

与如上所述的下狭缝201相似，在中间模头组块220与上模头组块230之间可以插入第二垫板233，以在其间提供间隙。相应地，形成了与可供第二涂布溶液260流过的通道相对应的上狭缝202。在这种情况下，第二垫板233决定了上狭缝202的垂直宽度(Y轴方向的狭缝间隙)。

此外，第二垫板233还具有与如上所述的第一垫板213相似的结构，第二垫板233通过切割的一个区域而包括第二开口部分233a，并且可以插入到中间模头组块220和上模头组块230的相对表面的边缘区域中除了一侧以外的剩余部分。同样，除了上狭缝202的前部之外，第二垫板233的周边方向被阻挡，并且仅在中间模头组块220的前端部分与上模头组块230的前端部分之间形成上排放口202a。上模头组块230的前端部分被定义成上模唇231。换句话说，可以通过使中间模唇221与上模唇231相互间隔开而形成上排放口202a。如此一来，上垫板233限定了上狭缝202。下垫板213和上垫板233决定了涂敷在基板290上的电极活性材料层的涂布宽度，并且在垂直方向上相互对齐。

此外，中间模头组块220包括第二歧管232，第二歧管232在面向上模头组块230的表面220a上具有预定深度，并且可连通地连接到上狭缝202。第二歧管232是凹陷形状的腔室。虽然在图中没有显示，但是第二歧管232通过供应管连接到安装在外部的第二涂布溶液260的供应室，以接收第二涂布溶液260。在从外部沿着管道形状的供应管供应第二涂布溶液260并且第二歧管232中充满第二涂布溶液260时，第二涂布溶液260沿着与第二歧管232连通地连接的上狭缝202流动，并且通过上排放口202a排放到外部。

这里，第二歧管长度B”(毫米)与第二歧管截面面积S”(平方厘米)的比值B”/S”优选处于1.9到9.8的范围以内。这个值优选的原因与前述实施方式中描述的原因相同。

上狭缝202和下狭缝201可以形成大约30度到60度的角度。上狭缝202和下狭缝201可以交叉于一点，并且上排放口202a和下排放口201a可以设置在交叉点附近。相应地，第一涂布溶液250和第二涂布溶液260的排放点可以大致集中在一点。当该角度是大约30度到60度时，从上排放口202a排放的电极活性材料浆料和从下排放口201a排放的电极活性材料浆料在同时被排放之后不会立即形成涡流。在形成涡流时，由于发生了混合，因此存在难以形成双层的问题。

在使用双狭缝挤出式涂布机200的涂布方法中，在双狭缝挤出式涂布机200的前面设置了以可旋转的方式提供的涂布辊280，通过旋转涂布辊280驱动要被涂布的基板290，通过上狭缝202和下狭缝201中的至少一个挤出涂布溶液，例如电极活性材料浆料，以在基板290上形成电极活性材料层。第一涂布溶液250和第二涂布溶液260不断地与基板290的表面相接触，由此可以以双层的方式涂布基板290。作为替换，交替执行第一涂布溶液250的供应和中断以及第二涂布溶液260的供应和中断，由此可以在基板290上间歇地执行图案涂布。

根据本公开的双狭缝挤出式涂布机200可以均匀地形成期望厚度的涂布层，尤其是电极活性材料层，并且优选地，还可以被制造成是能够同时涂布两种类型的电极活性材料浆料的双狭缝挤出式涂布机，由此其性能和生产率都非常优秀。在使用本公开的双狭缝挤出式涂布机200，在驱动集电体的同时在作为基板290的集电体上涂布电极活性材料浆料，由此制造二次电池的电极时，即使在高速行进或者长宽度涂敷的条件下，也具有可以实现均匀涂布的优点。

同时，在本实施方式中已经举例描述了涂敷两层涂布溶液的情形或者交替供应涂布溶液来执行图案涂布处理的情形，但可以理解，在没有另行说明的情况下，实施方式还适用于通过提供三个或更多个狭缝来同时涂敷三层或更多层的情形。

此外，以下的修改示例也是可能的，中间模头组块220包括第一中间模头组块和第二中间模头组块，第一中间模头组块和第二中间模头组块彼此面对面地上下接触，并且被配备成沿着接触表面滑动，由此可相对移动。在这样的修改示例中，总共包含四个模头组块。

第一中间模头组块通过螺栓耦合等等被固定耦合到下模头组块210，第二中间模头组块通过螺栓耦合等等被固定耦合到上模头组块230。相应地，第一中间模头组块和下模头组块210可以整体移动，并且第二中间模头组块和上模头组块230可以整体移动。

根据该修改示例，上排放口101a和下排放口102a可以在水平方向上相互间隔，由此被前后布置。可使用单独的装置，或者操作者可以手动地使下模头组块110与上模头组块130相对移动。举例来说，在下模头组块110没有移动并保持原样的状态中，通过沿着滑动表面向后(与涂布溶液排放方向相反)或向前(排放方向)移动上模头组块130，可以在下排放口101a与上排放口102a之间形成台阶。这里，滑动表面指的是第一中间模头组块与第二中间模头组块的相对表面。

以上述方式形成的台阶的宽度可被确定成处于约数百微米到数毫米的范围以内，可以依照在基板上形成的第一涂布溶液250和第二涂布溶液260的物理性质和粘度或是基板290上的每一个层的期望厚度来确定台阶宽度。举例来说，随着在基板290上形成的涂层的厚度增大，台阶宽度的数值也可以增大。

此外，由于下排放口101a和上排放口102a被布置在水平方向上的相互间隔的位置，因此不用担心从上排放口102a排放的第二涂布溶液260流入下排放口101a或者从下排放口101a排放的第一涂布溶液250流入上排放口102a。

也就是说，不用担心通过下排放口101a或上排放口102a排放的涂布溶液会被形成在下排放口101a与上排放口102a之间的台阶的表面阻挡并流入另一个排放口，由此可以进行更平滑的多层活性材料涂布处理。

如果需要改变下排放口101a与上排放口102a之间的相对位置，通过下模头组块110和/或上模头组块130的滑动移动，即可简单地调整根据如上所述的本公开的修改示例的双狭缝挤出式涂布机，而不必拆卸和重新组装每一个模头组块110、120和130，由此可以极大地提高处理能力。

在下文中将会详细描述改变如图2所示的狭缝挤出式涂布机100中的溢料区长度A、歧管长度B和歧管截面面积S的结果以及通过模拟确认的滞留时间和流速偏差。

该分析假设了负极活性材料浆料的情形，其中人造石墨：天然石墨：导电材料：增稠剂(CMC)：粘合剂(SBR)是85.1：9.5：1：1.5：3。负极活性材料浆料的密度是1.35kg/m³，并且固体含量是48％。作为涂布条件，干燥后的载量是10.6mg/cm²，涂布速度是80m/min，垫板厚度是1毫米，涂布宽度是1040毫米。

模拟了溢料区长度是38、45、50到88毫米(以1毫米递增)的情形。模拟了歧管长度是49、49.6、50.3、50.9、51、51.5、52、52.1、52.8、53.1、53.4、54、54.8、54.9、56.8、57.4、57.7和58.6毫米的情形。歧管宽度被固定在1080毫米。歧管截面面积被确定处于4到54平方厘米的范围以内。

作为模拟结果，当歧管长度固定而溢料区长度改变时，流速偏差随着溢料区长度的增大而趋于减小。当歧管长度固定而溢料区长度增大时，平均滞留时间趋于缩短。当溢料区长度固定而歧管长度改变时，流速偏差随着歧管长度的增大而趋于减小。已经确认的是，当溢料区长度固定且歧管长度增大时，平均滞留时间增大。已发现的是，歧管长度与歧管截面面积的比值作为参数而被控制，以便实现期望程度的平均滞留时间和流速偏差。

作为相对于所有模拟条件组合来检查歧管长度B与歧管截面面积S的比值B/S的结果，已经确认的是，随着该比值的增大，平均滞留时间逐渐增大。平均滞留时间越短越好，然而由于没有用于最小化平均滞留时间的临界点，因此，如果平均滞留时间等于或小于200秒，则进一步考虑此时的流速偏差。

以下的表1和表2总结了在以上的模拟结果中，在溢料区长度被固定为50毫米且歧管长度被固定为54毫米的情况下，取决于歧管长度和歧管截面面积的比值变化的平均滞留时间以及流速偏差。平均滞留时间和流速偏差是按照S/B降序排列的。

【表1】

【表2】

参考表1和表2，平均滞留时间随着歧管长度B与歧管截面面积S的比值B/S的增大而增加，然而条件是在歧管长度B与歧管截面面积S的比值B/S处于预定范围以内时，流速偏差小于20％。表1和表2显示了溢料区长度+歧管长度为104毫米的情形，其中当B/S是1.9到9.8时，流速偏差小于20％，并且平均滞留时间等于或小于200秒。

从这些模拟中可以看出，当B/S是本公开所提出的1.9到9.8时，流速偏差可以小于20％，并且平均滞留时间可以等于或小于200秒。在考虑了当前可用于制造二次电池的集电体的尺寸的狭缝挤出式涂布机的尺寸范围以内，如果B/S满足1.9到9.8的范围，那么可以设计出流速偏差通常小于20％且平均滞留时间等于或小于200秒的模头组块。这里给出的流速偏差和平均滞留时间是例如当前用于制造二次电池的电极活性材料浆料的特性和涂布速度的处理条件下，和例如在狭缝挤出式涂布机的尺寸范围以内，表示几乎均匀的涂布溶液流动的适当条件。在模拟条件中，如果别的条件改变，例如溢料区长度改变，那么流速偏差和平均滞留时间可能会改变，然而只要B/S处于1.9到9.8的范围以内，那么可以充分解决当前问题，即改善用于制造二次电池的涂布处理中的流动性。

如本公开所提出的，已经确认的是，当歧管长度与歧管截面面积的比值满足预定范围时，可以将平均滞留时间和流速偏差控制在适当的值，由此与现有技术相比可以显著提升流动性。

本公开已经被详细地进行了描述。然而应该理解，虽然该详细描述和具体示例指示了本公开的优选实施方式，但其仅是作为例证给出的，因为对本领域技术人员来说，从该详细描述中会清楚了解处于本公开的范围以内的各种变化和修改。

Claims (13)

1.一种狭缝挤出式涂布机，包括：

至少两个模头组块；

设置在所述两个模头组块之间以形成狭缝的垫板；以及

设置在所述模头组块中的歧管，所述歧管作为容纳涂布溶液的凹陷形状的腔室与所述狭缝连通地连接，

其中所述涂布溶液通过与所述狭缝连通地连接的排放口而排放并涂敷于不断进行的基板的表面，

其中在沿所述基板的行进方向的截面中，歧管长度B(毫米)与歧管截面面积S(平方厘米)的比值B/S处于1.9到9.8的范围以内。

2.如权利要求1所述的狭缝挤出式涂布机，其中模头组块尺寸是从作为所述模头组块的前端的模唇到所述模头组块的后表面的长度，所述模头组块尺寸等于或小于350毫米。

3.如权利要求1所述的狭缝挤出式涂布机，其中所述歧管长度B(毫米)与所述歧管截面面积S(平方厘米)的比值B/S可被确定成致使流速偏差小于20％，并且平均滞留时间等于或小于200秒，所述流速偏差是沿着所述狭缝挤出式涂布机的宽度方向测得的流速的最大值与最小值之间的差值。

4.一种狭缝挤出式涂布机，包括：

下模头组块；

中间模头组块，设置在所述下模头组块的上部，以在所述下模头组块和所述中间模头组块之间形成下狭缝；

上模头组块，设置在所述中间模头组块的上部，以在所述中间模头组块和所述上模头组块之间形成上狭缝；

设置在所述下模头组块中的第一歧管，所述第一歧管作为容纳第一涂布溶液的凹陷形状的腔室与所述下狭缝连通地连接；以及

设置在所述中间模头组块中的第二歧管，所述第二歧管作为容纳第二涂布溶液的凹陷形状的腔室与所述上狭缝连通地连接，

其中所述涂布溶液通过与所述狭缝连通地连接的排放口而排放并涂敷于不断行进的基板的表面上，

其中在与所述狭缝挤出式涂布机的宽度方向垂直的截面中，第一歧管长度B'(毫米)与第一歧管截面面积S'(平方厘米)的比值B'/S'处于1.9到9.8的范围以内，或者第二歧管长度B”(毫米)与第二歧管截面面积S”(平方厘米)的比值B”/S”处于1.9到9.8的范围以内。

5.如权利要求4所述的狭缝挤出式涂布机，其中所述第一歧管长度B'(毫米)与所述第一歧管截面面积S'(平方厘米)的比值B'/S'或者所述第二歧管长度B”(毫米)与所述第二歧管截面面积S”(平方厘米)的比值B”/S”被确定成致使流速偏差小于20％，并且平均滞留时间等于或小于200秒，所述流速偏差是沿着所述狭缝挤出式涂布机的宽度方向测得的流速的最大值与最小值之间的差值。

6.如权利要求4所述的狭缝挤出式涂布机，其中所述狭缝挤出式涂布机被构造成通过所述下狭缝和所述上狭缝中的至少一个将电极活性材料浆料排放及涂敷于不断行进的基板的表面，所述狭缝挤出式涂布机被安装成致使排放所述电极活性材料浆料的方向几乎水平，并且所述下模头组块、所述中间模头组块和所述上模头组块的与排放所述电极活性材料浆料的方向相反的表面几乎处于垂直。

7.如权利要求4所述的狭缝挤出式涂布机，其中所述中间模头组块和所述上模头组块之间的接触面与水平面平行。

8.如权利要求4所述的狭缝挤出式涂布机，其中所述下狭缝和所述上狭缝形成30到60度的角度。

9.如权利要求4所述的狭缝挤出式涂布机，其中所述狭缝挤出式涂布机被构造成通过所述下狭缝和所述上狭缝中的至少一个将电极活性材料浆料排放及涂敷于不断行进的基板的表面，

其中所述狭缝挤出式涂布机进一步包括：

被构造成限定所述下狭缝的下垫板；以及

被构造成限定所述上狭缝的上垫板，

其中所述下垫板和所述上垫板中的每一个通过切割其一个区域而包含开口部分，由此决定在所述基板上形成的电极活性材料层的涂布宽度，

其中所述下垫板和所述上垫板在上下方向上相互对齐。

10.如权利要求4所述的狭缝挤出式涂布机，其中所述中间模头组块包括第一中间模头组块和第二中间模头组块，

其中所述第一中间模头组块和所述第二中间模头组块彼此面对面地上下接触，并且沿着接触表面滑动，由此可彼此相对移动。

11.如权利要求10所述的狭缝挤出式涂布机，其中所述第一中间模头组块通过螺栓耦合而固定耦合到所述下模头组块，并且所述第二中间模头组块通过螺栓耦合而固定耦合到所述上模头组块，由此所述第一中间模头组块和所述下模头组块作为一个整体而移动，所述第二中间模头组块和所述上模头组块作为一个整体而移动。

12.如权利要求10所述的狭缝挤出式涂布机，其中在所述下排放口与所述上排放口之间形成台阶。

13.如权利要求4所述的狭缝挤出式涂布机，其中所述狭缝挤出式涂布机被构造成通过所述下狭缝和所述上狭缝中的至少一个将电极活性材料浆料排放及涂敷于不断行进的基板的表面，并且排放所述电极活性材料浆料的方向是与重力相反的方向。

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