CN116802451A - 电极片干燥装置和干燥方法 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及一种包括引导辊的电极片干燥装置，引导辊在外周表面上形成有多个穿孔，引导辊配置为在干燥工序期间真空吸附电极片以防止电极片从引导辊抬起，从而具有减轻在未涂覆部分中褶皱的发生并且防止集流体的抬起和裂纹的发生。

Description

电极片干燥装置和干燥方法
技术领域
本申请要求基于2021年12月22日提交的韩国专利申请第10-2021-0184673号的优先权的权益。
本发明涉及一种能够在电极片的干燥工序期间减轻未涂覆部分中的褶皱并且防止在未涂覆部分与涂覆部分之间的边界处发生裂纹的电极片干燥装置和干燥方法。
背景技术
由于化石燃料使用的快速增加，对使用可替代能源或清洁能源的需求正在增加，作为其中的一部分，研究最积极的领域是使用电化学的电力产生和储存领域。
目前，二次电池是使用这种电化学能的电化学装置的代表例，并且其应用范围正逐渐扩大。
另外，为了制造二次电池的电极，执行在集流体上涂覆混合有电极活性材料、粘合剂和溶剂的电极浆料的工序。之后，将被施加有电极浆料的集流体干燥、切割成所需尺寸并进行切口来制造二次电池的电极。
在这些电极制造工序之中，干燥电极浆料的工序需要大量成本和时间，并且干燥工序影响电极制造工序的整体效率。
图1是安装在常规电极干燥装置中的引导辊的示意图，图2图解了当使用常规电极干燥装置干燥电极时发生的问题。参照这些附图，电极片10划分为在集流体上被施加有电极浆料的涂覆部分12、和由于未被施加电极浆料而原样暴露集流体的未涂覆部分11。当干燥这种电极片时，在涂覆部分之中，与未涂覆部分相邻的涂覆部分区域比其他涂覆部分区域干燥得更快，使得其重量比其他部分更早地变轻。
因此，与未涂覆部分相邻的变轻的涂覆部分区域中的集流体支撑电极片10并且不与下部的驱动电极片的引导辊20接触，使得可能引发集流体从引导辊20向上抬起的集流体抬起现象。此外，这种集流体抬起现象会因从安装在电极片的下部的下部热空气供应部朝向集流体向上喷射的热空气而进一步加剧。
在这种干燥工序中，当与未涂覆部分相邻的涂覆部分区域以抬起的状态干燥时，未涂覆部分11因高温而被拉伸，并且如图2中所示，发生褶皱(箭头)，并且在涂覆部分与未涂覆部分之间的边界处发生裂纹C。此外，未涂覆部分中的褶皱和裂纹可进一步加剧在随后工序的碾压工序中膨胀的发生，并且可能导致未涂覆部分的一部分在分切为单位电极的分切工序中断开。
因此，在干燥电极片的工序中，需要开发一种能够解决上述问题的技术。
发明内容
技术问题
本发明的目的是提供一种电极片干燥装置和干燥方法，其能够在包括涂覆部分和未涂覆部分的电极片的干燥工序期间减轻在未涂覆部分中褶皱的发生，并且防止集流体的抬起以及在未涂覆部分与涂覆部分之间的边界处裂纹的发生。
技术方案
根据本发明，一种用于干燥涂覆在片型集流体上的电极浆料的电极片干燥装置，包括：主体部，所述主体部在内部具有用于干燥的容纳空间，并且具有入口和出口；安装在所述主体部的内部并且通过旋转动作支撑并驱动电极片的一个或多个引导辊；和用于对所述引导辊的内部施加负压的真空泵，其中在所述引导辊的外周表面上形成有多个穿孔，使得所述电极片能够被吸附到引导辊。
在本发明的示例性实施方式中，所述多个穿孔的每一个可配置为打开和关闭。
在本发明的示例性实施方式中，所述多个穿孔可分布在所述引导辊的整个外周表面上。
根据本发明的电极片干燥装置可进一步包括用于控制所述穿孔的打开和关闭动作的穿孔打开/关闭控制器。
在本发明的示例性实施方式中，所述引导辊可沿着长度方向划分为多个吸附区，并且所述穿孔打开/关闭控制器针对每个吸附区独立地控制所述穿孔的打开和关闭动作。
根据本发明的电极片干燥装置可进一步包括位于所述引导辊的下部并且连接至所述真空泵的抽吸管。
在本发明的示例性实施方式中，在所述抽吸管的内部可设置有用于划分所述抽吸管的内部空间的分隔部。
在本发明的示例性实施方式中，所述抽吸管可具有与所述引导辊的长度对应的长度。
根据本发明的电极片干燥装置可进一步包括配置为朝向所述电极片喷射热空气的热空气供应部。
在本发明的示例性实施方式中，所述热空气供应部可包括：加热被供应的外部空气的热交换器；鼓风机，所述鼓风机用于将由所述热交换器加热的外部空气供应到所述主体部的内部；和安装在所述主体部的内部并且朝向所述电极片喷射热空气的热空气喷嘴。
在本发明的示例性实施方式中，所述真空泵可通过循环管道连接至所述热交换器，并且通过所述真空泵抽吸的空气可被供应到所述热交换器。
在本发明的示例性实施方式中，所述穿孔的直径可为0.1mm至10mm。
此外，本发明提供了一种使用上述电极片干燥装置的电极片干燥方法。
有益效果
根据本发明的电极片干燥装置和干燥方法具有形成在支撑并驱动电极片的引导辊的外周表面上的多个穿孔，并且包括能够对引导辊的内部通孔施加负压的真空泵。结果，当施加真空时，被引导辊传送的电极片可与引导辊紧密接触，从而减轻在未涂覆部分中褶皱的发生，并且防止集流体的抬起和裂纹的发生。
此外，在根据本发明的电极片干燥装置中，多个穿孔广泛地形成在引导辊的外周表面上，并且多个穿孔的每一个可打开和关闭，使得电极片的沿着宽度方向的所需位置可被选择性地吸附到引导辊。
附图说明
图1是安装在常规电极干燥箱中的引导辊的示意图。
图2是图解当使用常规电极干燥箱干燥电极时发生的问题的示图。
图3是根据本发明一示例性实施方式的电极片干燥装置的示意图。
图4是根据本发明一示例性实施方式的引导辊的示图。
图5是图解根据本发明一示例性实施方式的引导辊上形成的穿孔的打开/关闭状态的示图，其中图5的(a)图解了多个穿孔全部打开的状态，图5的(b)图解了多个穿孔全部关闭的状态。
图6是用于说明根据本发明一示例性实施方式的引导辊的效果的概念图。
图7是示出使用根据本发明的电极片干燥装置干燥电极片之前/之后的示图。
图8是根据本发明另一示例性实施方式的电极片干燥装置的示意图。
图9是示出由图8中的真空泵抽吸的空气的循环的示意图。
[附图标记]
10：电极片
C：裂纹
100、200：电极片干燥装置
110、210：主体部
20、120、220：引导辊
121、221：穿孔
130、230：真空泵
231：真空泵管道
140、240：热空气供应部
241：热交换器
242：鼓风机
243：热空气喷嘴
250：抽吸管
251：分隔部
260：循环管道。
具体实施方式
本发明可应用各种修改并且具有各种实施方式，因此将在附图中举例说明示例性实施方式并且在说明书中详细描述。然而，应当理解，本发明不限于具体实施方式，而是包括在本发明的精神和技术范围内的所有修改、等同或替代。
本文中使用术语“包括”或“具有”表示存在本申请中所描述的特征、数量、步骤、动作、部件或构件或者它们的组合，并且应理解为不预先排除存在或添加一个或多个其他特征、数量、步骤、动作、部件、构件或它们的组合的可能性。此外，当层、膜、区域或板的一部分设置在另一部分“上方”时，这不仅包括一个部分“直接”设置在另一部分“上方”的情况，而且还包括第三部分插入其间的情况。相比之下，当层、膜、区域或板的一部分设置在另一部分“下方”时，这不仅包括一个部分“直接”设置在另一部分“下方”的情况，而且还包括第三部分插入其间的情况。此外，在本申请中，“在…上”不仅可包括设置在上部的情况，而且还可包括设置在下部的情况。
在本申请中，x轴对应于电极片传送的方向，y轴对应于电极片的宽度方向和引导辊的长度方向，z轴对应于与电极片的平面垂直的方向。
在本发明中，未涂覆部分是指电极片的未被施加电极浆料的部分，是集流体被暴露的部分。
下文中，将详细描述本发明。
电极片干燥装置
根据本发明的电极片干燥装置是用于干燥涂覆在片型集流体上的电极浆料干燥的电极片干燥装置，并且包括：主体部，所述主体部在内部具有用于干燥的容纳空间，并且具有入口和出口；安装在所述主体部的内部并且通过旋转动作支撑并驱动电极片的一个或多个引导辊；和用于对所述引导辊的通孔的内部施加负压的真空泵，其中在所述引导辊的外周表面上形成有多个穿孔，使得所述电极片能够被吸附到引导辊。
当干燥包括被涂覆有电极浆料的涂覆部分和未被涂覆有电极浆料的未涂覆部分的电极片时，与未涂覆部分相邻的涂覆部分区域的干燥速度比涂覆部分的中央部分区域的干燥速度更快，使得与未涂覆部分相邻的涂覆部分的重量变得相对较轻，从而导致电极片从下部引导辊抬起的现象，因此在高温环境中被拉伸的未涂覆部分中发生褶皱，并且在涂覆部分与未涂覆部分之间的边界处引发裂纹。
为了解决上述问题，当干燥包括未涂覆部分和涂覆部分的电极片时，根据本发明的电极片干燥装置在支撑并驱动电极片的引导辊的外周表面上形成能够真空抽吸的多个穿孔，使得在引导辊上经过的电极片由于真空抽吸力而与引导辊紧密接触，因而电极片不会从与未涂覆部分相邻的涂覆部分区域抬起。因此，根据本发明的电极片干燥装置具有在干燥之后减轻在未涂覆部分中褶皱的发生或在涂覆部分与未涂覆部分之间的边界处裂纹的发生的效果。
下文中，将参照附图详细描述根据本发明的电极片干燥装置的具体实施方式。
<第一实施方式>
图3是根据本发明一示例性实施方式的电极片干燥装置的示意图，图4是根据本发明一示例性实施方式的引导辊的示图，图5是图解根据本发明一示例性实施方式的引导辊上形成的穿孔的打开/关闭状态的示图。
参照这些附图，根据本发明的电极片干燥装置100大致分为主体部110、引导辊120和真空泵130，并且在引导辊120的外周表面上形成有多个穿孔121。
由本发明的电极片干燥装置100干燥的电极片10包括片型集流体11、以及被施加至集流体11的一个表面或两个表面的电极浆料。就是说，通过在片型集流体的一个表面上涂覆电极浆料制备本发明的电极片10，并且通过本发明的电极片干燥装置100干燥这样制备的电极片10的电极浆料12。
主体部110构成电极片干燥装置100的主框架，并且在内部具有用于干燥的容纳空间S。此外，在主体部110的一侧设置有投放要被干燥的电极片10的入口111，并且在另一侧设置有出口112，使得可排出经过了干燥工序的电极片10。
用于干燥电极浆料12的干燥部件安装在主体部110的内部，这种干燥部件的具体示例为用于向电极片喷射热空气的热空气喷嘴、和加热器。一个或两个或更多个热空气喷嘴和加热器可安装在电极片10的上部。
引导辊120用于在一个方向上传送电极片10，使得电极片10经由入口111和出口113经过用作干燥箱的容纳空间S。
具体地，引导辊120可通过从马达(未示出)接收动力沿一个方向旋转，可在主体部110的内部安装一个或多个引导辊120。
如图4中所示，本发明的引导辊120具有圆筒形状，并且在引导辊120的外周表面上形成有用于吸附电极片的多个穿孔121。此外，多个穿孔121可均匀地分布在引导辊120的整个外周表面上。
在引导辊120的内部设置有通孔，当通过通孔对引导辊120的内部施加真空时，在引导辊120上驱动的电极片10可由于引导辊120的内部和外部之间的压力差而被吸附到引导辊120的外周表面。
多个穿孔121的每一个可配置为打开和关闭。图5是示出根据本发明一示例性实施方式的穿孔的打开/关闭状态的示图。图5的(a)示出了所有穿孔打开的状态，图5的(b)示出了所有穿孔关闭的状态。
多个穿孔121广泛地形成在引导辊120上，由于多个穿孔121的每一个可打开和关闭，所以一些穿孔121可被控制为保持在打开状态，而其余穿孔121可被控制为处于关闭状态，使得可自由地选择要被吸附到引导辊120的电极片的区域。
此外，由于该实施方式的引导辊120可自由地选择要被吸附到引导辊120的电极片的区域，所以具有每当未被施加有电极浆料的未涂覆部分的宽度、被施加有电极浆料的涂覆部分的宽度、以及电极浆料的施加图案等变化时不必改变穿孔121的形成位置的优点。
参照图6，当以电极片10的宽度方向(y轴方向)为基准，电极片10的未涂覆部分11形成在两个边缘时，在电极片经过主体部110被干燥期间，由于电极浆料的重量，不会发生电极片10的中央部分从引导辊抬起的现象，但是可能发生电极片10的未涂覆部分11及其周围抬起的现象。因此，由于可能发生这种现象，所以为了仅吸附相应部分，如图6的(a)中所示，形成在引导辊120的长度方向(y轴方向)上的两个边缘区域内(虚线方形框内)的穿孔可被控制为处于打开状态，其余穿孔可被控制为处于关闭状态。
此外，当以涂覆部分12和未涂覆部分11沿着电极片10的宽度方向(y轴方向)交替出现的方式施加电极浆料时，如图6的(b)中所示，形成在引导辊120的与未涂覆部分11对应的区域及其周围内(虚线方形框内)的穿孔可被控制为打开，其余穿孔可被控制为关闭。
参照图5，根据本发明的电极片干燥装置100可进一步包括穿孔打开/关闭控制器122，以控制多个穿孔21的每一个的打开/关闭状态。
此外，本发明的引导辊120沿着长度方向(y轴方向)划分为多个吸附区(zone)，穿孔打开/关闭控制器122可针对每个吸附区独立地控制穿孔的打开和关闭动作。
参照图5，本发明的引导辊120可沿着长度方向(y轴方向)划分为n个吸附区(#1、#2、#3…#n)。此外，可在单个吸附区中形成多个穿孔121。
穿孔打开/关闭控制器122将形成在吸附区#1和吸附区#2中的穿孔设定为打开状态，并且将形成在其余吸附区中的穿孔设定为关闭状态。由于形成在引导辊的吸附区#1和吸附区#2中的穿孔处于打开状态，所以可通过这些穿孔吸附电极片。
穿孔打开/关闭控制器122不是一致地打开和关闭遍布引导辊120形成的多个穿孔21，而是将引导辊120划分为许多吸附区(#1、#2、#3…#n)，使得可针对每个吸附区控制穿孔121的打开和关闭动作。就是说，仅在与电极片需要被吸附的区域对应的吸附区中的穿孔可选择性地被控制为打开，并且在其余吸附区中的穿孔可被控制为关闭。因此，可沿着电极片10的宽度方向(y轴方向)选择吸附区，并且由于施加真空而导致的抽吸力不会传递到电极片的不需要吸附的区域，所以还具有防止对电极片或集流体的损坏的效果。
在通过施加真空进行吸附的过程中，为了不损坏涂覆部分的电极和未涂覆部分的集流体，穿孔121优选具有小直径。具体地，直径的范围可以是0.1mm至10mm，优选0.2mm至7.5mm，更优选0.5mm至5mm。
此外，穿孔121的形状没有特别限制，但可以是选自圆形、椭圆形和多边形中的一种或多种。
真空泵130对引导辊120的通孔的内部施加负压。随着通过真空泵130减小引导辊120内部的压力，面对引导辊120的电极片10可被吸附到引导辊的外周表面。
真空泵130可安装在主体部110的外部，真空泵130可通过真空泵管道131对引导辊120的内部施加负压。
参照图3，根据本发明的电极片干燥装置100可包括热空气供应部140，热空气供应部140通过朝向在主体部110内在一个方向上驱动的电极片10喷射热空气(箭头)来干燥要被干燥的电极片。此外，尽管图3中未示出，但为了提高干燥效率，可在主体部110的内部安装用于向电极片提供辐射热的一个或两个或更多个加热器(未示出)。这种加热器可没有限制地使用，只要其是电极片干燥装置中使用的已知加热器即可，具体示例可以是红外加热器。
热空气供应部140可分别安装在电极片的上部和下部。安装在电极片的上部的热空气供应部可朝向电极片喷射具有向下气流的热空气，安装在电极片的下部的热空气供应部可朝向电极片喷射具有向上气流的热空气。
根据本发明的电极片干燥装置100可在主体部110的内部包括用于在传送方向(x轴方向)上传送电极片的一个或多个传送辊，这些传送辊的一些或全部可由上述引导辊构成。
图7是示出使用根据本发明的电极片干燥装置干燥电极片之前/之后的示图。将图7与图2进行比较，由于根据本发明的电极片干燥装置包括具有能够吸附电极片10的多个穿孔121的引导辊120，所以即使在电极片10的一些部分中相对快速地发生干燥，电极片10也不会由于重量减小而从传送辊抬起，从而具有显著改善在未涂覆部分中褶皱的发生、或在未涂覆部分与涂覆部分之间的边界处裂纹的发生的效果。
<第二实施方式>
图8是根据本发明另一示例性实施方式的电极片干燥装置的示意图，图9是示出由图8中的真空泵抽吸的空气的循环的示意图。
参照这些附图，根据本发明第二实施方式的电极片干燥装置200大致分为主体部210、引导辊220、真空泵230、热空气供应部240：241，242，243、以及抽吸管250，并且在引导辊220的外周表面上形成有多个穿孔221。
由于已经在上面详细描述了主体部210、引导辊220、真空泵230和热空气供应部240，所以将详细描述抽吸管250。
根据本发明的抽吸管250位于引导辊220的下部，并且抽吸管250可与引导辊220机械地结合，使得引导辊220能够旋转。
抽吸管250可沿着引导辊220的长度方向(y轴方向)延伸，并且其在延伸方向(y轴方向)上的长度可对应于引导辊220在长度方向(y轴方向)上的长度。
抽吸管250的内部可以是空的，使得能够流动空气。抽吸管250的一侧指向上部(以z轴方向为基准)的引导辊220，另一侧连接至下部(以z轴方向为基准)的真空泵管道231，并且真空泵管道231可连接至安装在主体部210的外部的真空泵230。
因此，当通过真空泵230施加负压时，在引导辊210的内部与引导辊的外部之间产生压力差，使得外部空气通过引导辊220的穿孔221进入引导辊220的内部，并且进入的空气可通过顺序地经过抽吸管250和真空管道231被抽吸到真空泵230中。此外，由于空气的抽吸力，电极片10可被吸附到引导辊220的表面。
抽吸管250可与引导辊220配对，使得每个引导辊220结合至单个抽吸管250。
抽吸管250的垂直剖面可具有漏斗形，因此当通过真空泵施加真空时，可在抽吸管250的内部更有效地产生负压。
参照图9，在抽吸管250的内部可形成用于划分抽吸管的内部空间的多个分隔部251。通过这些分隔部251，引导辊220可划分为许多吸附区。此外，当如上所述的穿孔打开/关闭控制器针对每个吸附区控制穿孔221的打开和关闭动作时，分隔部251在穿孔打开的吸附区中增加外部空气流入到引导辊220中的速度，从而使电极片10的吸附力加倍。
在一个具体示例中，热空气供应部240可包括热交换器241、鼓风机242和热空气喷嘴243。
热交换器241可配置为加热被供应到主体部210的外部空气，鼓风机242可配置为将由热交换器241加热的外部空气供应到安装在主体部210的内部的热空气喷嘴243，热空气喷嘴243可安装在主体部210的内部并且可配置为朝向电极片10喷射热空气。
在供应到主体部210的容纳空间S中的热空气用于使电极片经过干燥之后，一部分热空气进行循环，其余被排放到外部。
此外，在热空气供应部中，可在与主体部210的容纳空间S的内部连接的管道(未示出)中安装由致动器(未示出)操作的风门(未示出)。可通过风门调节供应到容纳空间中的热空气的量。
在本发明的示例性实施方式中，真空泵230可通过循环管道260连接至热交换器241。
在这种情况下，通过真空泵230抽吸的空气可通过经过热交换器241和鼓风机242循环到主体部的内部，从而具有节能的效果。
<电极片干燥方法>
本发明提供了一种使用上述电极片干燥装置干燥电极片的方法。
根据本发明一示例性实施方式的电极片干燥方法包括：
将电极片供应到前述电极片干燥装置；使用真空泵对引导辊的内部施加负压，使得电极片在干燥工序期间被吸附到引导辊。
在负压施加过程中，多个穿孔可全部被控制为处于打开状态，使得电极片的整个区域被吸附到引导辊，或者如上所述，仅与电极片的需要吸附的部分对应的穿孔可选择性地被控制为处于打开状态。
上面的描述仅示例性地描述了本发明的技术思想，因而本发明所属领域的技术人员可在不背离本发明的实质特征的情况下进行各种修改和变形。因此，本发明中公开的图并不旨在限制本发明的技术思想，而是用于举例说明，本发明的技术范围不受这些图限制。本发明的保护范围应由下面的权利要求解释，并且其等同范围内的所有技术范围都应解释为包括在本发明的权利范围内。

Claims (13)

1.一种用于干燥涂覆在片型集流体上的电极浆料的电极片干燥装置，包括：
主体部，所述主体部在内部具有用于干燥的容纳空间，并且具有入口和出口；
安装在所述主体部的内部并且通过旋转动作支撑并驱动电极片的一个或多个引导辊；和
用于对所述引导辊的内部施加负压的真空泵，其中
在所述引导辊的外周表面上形成有多个穿孔，使得所述电极片能够被吸附到引导辊。
2.根据权利要求1所述的电极片干燥装置，其中
所述多个穿孔的每一个配置为打开和关闭。
3.根据权利要求2所述的电极片干燥装置，其中
所述多个穿孔分布在所述引导辊的整个外周表面上。
4.根据权利要求2所述的电极片干燥装置，进一步包括：
用于控制所述穿孔的打开和关闭动作的穿孔打开/关闭控制器。
5.根据权利要求4所述的电极片干燥装置，其中
所述引导辊沿着长度方向划分为多个吸附区，并且
所述穿孔打开/关闭控制器针对每个吸附区独立地控制所述穿孔的打开和关闭动作。
6.根据权利要求1所述的电极片干燥装置，进一步包括：
位于所述引导辊的下部并且连接至所述真空泵的抽吸管。
7.根据权利要求6所述的电极片干燥装置，其中
在所述抽吸管的内部设置有用于划分所述抽吸管的内部空间的分隔部。
8.根据权利要求6所述的电极片干燥装置，其中
所述抽吸管具有与所述引导辊的长度对应的长度。
9.根据权利要求1所述的电极片干燥装置，进一步包括：
配置为朝向所述电极片喷射热空气的热空气供应部。
10.根据权利要求9所述的电极片干燥装置，其中
所述热空气供应部包括：
加热被供应的外部空气的热交换器；
鼓风机，所述鼓风机用于将由所述热交换器加热的外部空气供应到所述主体部的内部；和
安装在所述主体部的内部并且朝向所述电极片喷射热空气的热空气喷嘴。
11.根据权利要求9所述的电极片干燥装置，其中
所述真空泵通过循环管道连接至所述热交换器，并且通过所述真空泵抽吸的空气被供应到所述热交换器。
12.根据权利要求1所述的电极片干燥装置，其中
所述穿孔的直径为0.1mm至10mm。
13.一种使用根据权利要求1所述的电极片干燥装置的电极片干燥方法。
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