CN117693827A - 电极制造装置及使用该电极制造装置的电极制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开内容涉及一种电极制造装置及使用该电极制造装置的电极制造方法，其中该电极制造装置和电极制造方法具有对沿以重力作用的方向为准的水平方向传送的电极片的第一侧施加第一电极浆料、对沿与重力作用的方向垂直的方向传送的电极片的第二侧施加第二电极浆料、然后分两步干燥电极的配置，这能够在电极制造时提高加工性能和生产率。此外，制造的电极具有优异的电极片和活性材料层之间的粘附力，并且在单个制造工序中容易控制形成在电极片的两侧上的活性材料层的孔隙率，从而有利于制造具有各种孔隙形状的电极。

Description

电极制造装置及使用该电极制造装置的电极制造方法
技术领域
本发明涉及一种电极制造装置及使用该电极制造装置制造电极的方法。
本申请要求基于2022年5月25日提交的第10-2022-0064000号韩国专利申请的优先权权益，该韩国专利申请公开的全部内容被包括作为本申请的一部分。
背景技术
近年来，二次电池不仅广泛应用于诸如便携式电子设备之类的小型装置，而且还应用于混合动力和电动车辆中的电池组或储能，在这些二次电池之中，具有高能量密度和高放电电压的锂二次电池已得到广泛研究，被商业化并得到应用。
二次电池包括：包括正极、负极和隔膜的电极组件；电解质；和作为主体保护电极组件的多层护套，这种二次电池可以以具有多个单体的电池模块的形式使用。
在此，电极组件根据它们被内置在壳体(外部结构)中的形式大致分为圆柱型和板型，并且根据电极组件(内部结构)的堆叠形式而分为果冻卷型和堆叠型。
其中，可通过在之间插入有隔膜的情况下堆叠长片状的正极和负极，然后将它们卷绕成在截面上为圆柱形的结构，或者将它们卷绕成圆柱形的结构并且在单向上将它们压缩以形成在截面上为大致板状的结构，来制作果冻卷型电极组件。换句话说，这些果冻卷型电极组件可适用于圆柱形电池，但是当应用于棱柱形或袋型电池时，具有诸如电极活性材料脱落和较低空间利用率之类的缺点。此外，在单体组装过程中电解质难以完全浸渍到卷绕的电极组件的中央部分。
另一方面，可通过以预定尺寸为单位切割出正极和负极并且在插入隔膜之后将它们顺序堆叠，堆叠型电极组件可被制作成板状结构。因此，堆叠型电极组件具有易于获得棱柱形状的优点，但是具有制造工序复杂以及当被施加冲击时电极被推出从而导致短路的缺点。
为了解决这些问题，作为其中特定单位尺寸的正极/隔膜/负极结构的全电池(full cell)或正极/隔膜/负极结构的双电池(bicell)使用长形的连续隔离膜进行折叠的先进结构，已开发了堆叠-折叠型电极组件，其是上述果冻卷型和堆叠型的混合。
然而，通常，由于堆叠-折叠型电极组件的外表面被隔离膜覆盖，并且在一些全电池或双电池的一侧上存在多层的隔离膜，所以堆叠-折叠型电极组件具有在电池制造过程中与电解质浸渍时润湿性差的缺点。由于电解质对于电池操作来说是必要的成分，所以电解质的低润湿性导致性能降低和电池寿命的缩短。
为了解决这些问题，已开发了一些技术，通过在设置于常规电极中的隔膜中引入通孔，基于堆叠-折叠型电极组件中堆叠的每个电极的位置控制形成在电极片的两侧上的活性材料层的孔隙率。然而，在隔膜中引入通孔会导致短路。此外，控制形成在电极的表面上的活性材料层的孔隙率的技术具有这样的限制，即，难以在电极的制造工序期间根据以电极片为准的活性材料层的位置单独控制孔隙率。
[现有技术文献]
[专利文献]
韩国专利公开第10-2007-0114412号
韩国专利公开第10-2013-0144120号
发明内容
技术问题
因此，本发明的目的是提供一种在应用于果冻卷型和/或堆叠-折叠型电极组件时具有提高的电解质润湿性的电极、以及用于制造该电极的技术。
技术方案
为解决上述问题，
在一示例性实施方式中，
本发明提供了一种电极制造装置，包括：
涂覆部，所述涂覆部对沿以重力作用的方向为准的水平方向和垂直方向传送的电极片的表面施加电极浆料；和
干燥部，所述干燥部用于干燥施加的电极浆料，
其中所述涂覆部包括：第一涂覆部，所述第一涂覆部对沿以重力作用的方向为准的水平方向传送的所述电极片的第一侧施加第一电极浆料；和第二涂覆部，所述第二涂覆部对被施加了所述第一电极浆料并且沿与重力作用的方向垂直的方向传送的所述电极片的第二侧施加第二电极浆料。
在此，所述第一涂覆部和所述第二涂覆部可各自应用狭缝模具涂布机和狭缝喷嘴涂布机中的一种或多种。
此外，所述第一涂覆部和所述第二涂覆部可分隔开，使得在紧接所述电极片中包括的任意点被所述第一涂覆部施加所述第一电极浆料之后到所述第二涂覆部施加所述第二电极浆料所需的时间为2或更少。
此外，所述干燥部可包括：第一干燥部，所述第一干燥部通过对被施加到所述电极片的两侧的电极浆料照射光或波长进行首次干燥；和第二干燥部，所述第二干燥部通过对被首次干燥的电极浆料施加热量进行二次干燥。
作为示例，所述第一干燥部可包括紫外线干燥器、近红外线干燥器或远红外线干燥器，所述第二干燥部可包括热空气干燥器和真空炉中的至少一种。
此外，在一示例性实施方式中，本发明提供了一种使用上述的电极制造装置执行的电极制造方法。
具体地，电极制造方法包括：
对沿以重力作用的方向为准的水平方向传送的电极片的第一侧施加第一电极浆料；
对被施加了所述第一电极浆料并且沿与重力作用的方向垂直的方向传送的所述电极片的第二侧施加第二电极浆料；以及
干燥在两侧被施加了所述第一电极浆料和所述第二电极浆料的所述电极片。
此外，所述第一电极浆料和所述第二电极浆料可在25℃分别具有1,000cps到20,000cps的粘度，并且所述第一电极浆料的粘度(B1)与所述第二电极浆料的粘度(B2)的比率(B1/B2)可在1.5和10之间。
此外，所述第一电极浆料和所述第二电极浆料可具有至少60wt.％的固体含量。
另外，所述电极片可以以30m/min到100m/min的速度传送。
此外，干燥所述电极片可包括：第一干燥步骤，使用光或波长临时干燥被施加到所述电极片的两侧的电极浆料；和第二干燥步骤，使用热量完全干燥被临时干燥的电极浆料。
此外，在一示例性实施方式中，本发明提供了一种通过上述的根据本发明的电极制造装置制造的电极。
电极包括：电极片；和形成在所述电极片的两侧上的第一活性材料层和第二活性材料层，其中所述第一活性材料层和所述第二活性材料层的孔隙率可不同。
有益效果
根据本发明的电极制造装置和电极制造方法通过具有对沿以重力的方向为准的水平方向传送的电极片的第一侧施加第一电极浆料、对沿与重力的方向垂直的方向传送的电极片的第二侧施加第二电极浆料、并且分两步干燥电极的配置，能够在电极制造时提高加工性能和生产率。
此外，通过根据本发明的电极制造装置和电极制造方法制造的电极具有优异的电极片和活性材料层之间的粘附力以及容易控制两侧上的活性材料层的孔隙率的优点，从而能够在单个制造工序中形成在每个层具有不同孔隙率的活性材料层，因而能够制造具有各种孔隙形状的电极。
附图说明
图1是图解根据本发明的电极制造装置的结构的示意图。
具体实施方式
虽然本发明可进行各种改变并且具有各种实施方式，但下面将详细描述具体实施方式。
然而，应当理解，本发明不限于本文描述具体实施方式，而是包括在本发明的精神和范围内包含的所有修改、等同和替代。
在本发明中，应当理解，诸如“包括”或“具有”之类的术语旨在表述存在说明书和权利要求书所描述的特征、数量、步骤、操作、组件、部件或它们的组合，不排除存在或添加一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、组件、部件或它们的组合的可能性。
此外，在本发明中，当诸如层、膜、区域、板等之类的部分被称为为在另一部分“上”时，这不仅包括该部分“直接在另一部分上”的情况，而且还包括在它们之间插入再一个部分的情况。另一方面，当诸如层、膜、区域、板等之类的部分被称为为在另一部分“下方”时，这不仅包括该部分“直接在另一部分下方”的情况，而且还包括在它们之间插入再一个部分的情况。此外，在本申请中，设置在“上”不仅可包括设置在顶部，而且还可包括设置在底部。
此外，本发明中的术语“电极片”可指电极集流体本身，或者指在电极集流体的表面上形成有活性材料层的状态。
下文中，将更详细地描述本发明。
电极制造装置
在一示例性实施方式中，本发明提供了一种电极制造装置，包括：
涂覆部，所述涂覆部对沿以重力作用的方向为准的水平方向和垂直方向传送的电极片的表面施加电极浆料；和
干燥部，所述干燥部用于干燥施加的电极浆料，
其中所述涂覆部包括：
第一涂覆部，所述第一涂覆部对沿以重力作用的方向为准的水平方向传送的所述电极片的第一侧施加第一电极浆料；和
第二涂覆部，所述第二涂覆部对被施加了所述第一电极浆料并且沿与重力作用的方向垂直的方向传送的所述电极片的第二侧施加第二电极浆料。
图1是示意性图解根据本发明的电极制造装置10的结构的结构图。下文中，将参照图1描述本发明的电极制造装置10。
根据本发明的电极制造装置10包括：涂覆部，当电极片E沿以重力作用的方向为准的水平方向和垂直方向传送时，涂覆部根据每个方向对电极片的表面施加电极浆料；和干燥部，干燥部用于干燥施加的电极浆料。
在此，为了电极制造工序的效率，电极片E可通过传送部以卷对卷方式传送。传送部可具有其中传送辊310和320布置在从卷绕有电极片E的卷绕辊(未示出)供应的电极片E的上表面和/或下表面上的结构。具体地，可在电极片E的上表面和/或下表面上设置至少一个或多个传送辊310和320。此外，当在上表面和下表面上分别设置传送辊310和320时，它们能够在彼此分隔开的点处在电极片上彼此面对的同时通过沿相反的方向(例如，R：逆时针方向，R’：顺时针方向)旋转来传送电极片E。此外，传送辊310和320可以以电极片E的行进方向D为基准位于设置涂覆部的点的上游和/或设置干燥部的点的下游，以避免干扰施加在电极片E上的电极浆料。
此外，卷绕辊(未示出)和传送辊310、320可布置成使得电极片E沿以重力作用的方向为准的水平方向传送，然后在传送过程中反转方向以沿垂直方向传送。具体地，首先与从卷绕辊供应的电极片E接触的第一传送辊310可位于卷绕辊的下部，使得在接触之前，电极片E可沿重力的方向传送。此外，与第一传送辊310接触的电极片E被第一传送辊310切换传送方向。与传送方向被切换了的电极片E二次接触的第二传送辊320可设置在具有与第一传送辊310对应的高度的位置处，使得电极片E在接触第一传送辊310之后沿与重力作用的方向垂直的方向传送。因此，从卷绕辊(未示出)供应的电极片可沿以重力作用的方向为准的水平方向一直行进到第一传送辊310，并且在经过第一传送辊310之后可沿与重力作用的方向垂直的垂直方向行进。
此外，电极片E可具有在沿每个方向行进的同时通过涂覆部施加到其表面的电极浆料。具体地，涂覆部包括：第一涂覆部110，第一涂覆部用于对沿以重力作用的方向为准的水平方向传送的电极片E的第一侧施加第一电极浆料S1st；和第二涂覆部120，第二涂覆部用于对沿与重力作用的方向垂直的方向传送的电极片E的第二侧施加第二电极浆料S2nd。在此，电极片E的第一侧可指在沿与重力作用的方向垂直的方向传送过程中位于电极片E的下侧的一侧(即，底侧)，作为第一侧的另一侧的第二侧可指在沿与重力作用的方向垂直的方向传送过程中位于电极片E的上侧的一侧(即，顶侧)。
可以以本领域常规应用的任意方式应用第一涂覆部110和第二涂覆部120，没有特别限制，但特别地，可分别应用狭缝模具涂布机和狭缝喷嘴涂布机中的一种或多种。
另外，第一涂覆部110和第二涂覆部120可分隔开预定距离，以便在电极片E分别沿以重力作用的方向为准的水平方向和垂直方向连续传送时对表面施加电极浆料。具体地，由第一涂覆部110施加的第一电极浆料S1st位于在电极片沿与重力作用的方向垂直的方向传送时电极片E的下侧。在这种情况下，第一电极浆料S1st由于重力的作用而不会充分粘附到电极片E。因此，第一涂覆部110和第二涂覆部120可设置在分隔开的位置处，使得在紧接第一涂覆部110施加第一电极浆料S1st之后到第二涂覆部120施加第二电极浆料S2nd所需的时间为2秒或更少，以便防止在电极片E沿与重力作用的方向垂直的方向传送时第一电极浆料S1st脱落和/或损失。
在一个示例中，第一涂覆部110和第二涂覆部120可分隔开，使得在电极片E上的任意点被第一涂覆部110施加第一电极浆料S1st之后到第二涂覆部120施加第二电极浆料S2nd所需的时间为0.1至1.5秒。
第一涂覆部110和第二涂覆部120施加的电极浆料可由干燥部干燥。干燥部可包括：第一干燥部210a和210b，第一干燥部用于首次临时干燥被施加到电极片E的两侧的电极浆料；和第二干燥部220，第二干燥部用于完全干燥被临时干燥的电极浆料。
具体地，第一干燥部210a和210b是通过防止被施加重力的电极片E的第一电极浆料S1st的脱落和/或损失来保持形状的临时干燥装置，可用光或波长照射电极浆料。通常，通过施加高温热空气来执行干燥电极浆料，这具有电极浆料的干燥时间太长的问题。此外，如果提高热空气的温度来解决该问题，则浆料的表面上的干燥趋势增加，从而随着溶剂传输而发生溶剂中的高粘合剂迁移(migration)到浆料的表面，并且活性材料层和电极片的粘附强度降低。本发明不具有这种问题，本发明可通过照射光或波长形式的能量来临时干燥电极浆料，以快速干燥被施加到电极片并承受与电极片的粘附方向相反的重力的第一电极浆料S1st。
这种第一干燥部210a和210b例如可包括紫外线干燥器、近红外线干燥器、远红外线干燥器等，特别地，可包括发射具有1μm或更大，更具体地5μm或更大、10μm或更大、或者20μm或更大波长的能量的远红外线干燥器，以实现电极浆料的均匀干燥速率。与本领域中常规采用的近红外线干燥器或红外线干燥器不同，远红外线干燥器由于其较长的光或波长而具有高能效的优点、以及能够对浆料的内部以及表面均匀地施加能量的优点，从而在短时间内增加浆料与电极片之间的粘附力。
在此，第一干燥部210a和210b可以以50kW/cm2到1,000kW/cm2的功率密度发射能量，更具体地，可以以50kW/cm2到500kW/cm2；50kW/cm2到250kW/cm2；或50kW/cm2到200kW/cm2的功率密度发射能量。通过将第一干燥部210a和210b的功率密度控制在上述范围，本发明能够将在沿水平方向传送过程中被施加到电极片E的第一侧的第一电极浆料S1st在其脱落和和/或损失之前快速干燥，并且可防止过度的能量密度引起活性材料层的不均匀干燥。
另外，第二干燥部220是将通过光或波长临时干燥的电极浆料均匀且完全地干燥的装置，可对临时干燥的电极浆料施加热量。
此外，第二干燥部220可单独包括阻挡除引入和取出电极片E的入口和出口之外的外围的壁。当电极片E被引入壁中时，第二干燥部220对电极片E的表面施加热量形式的能量，以干燥电极片E的电极浆料。在此，壁可执行使被施加的热量损耗最小化的功能，为此，壁优选由绝缘材料制成。
此外，第二干燥部220没有限制，可包括在本领域常规采用的用于施加热量形式的能量的任何干燥部，但特别可单独地或组合地包括热空气干燥器、真空炉等。
此外，第二干燥部220可进一步包括：过滤装置，过滤装置在壁内侧产生沿着电极浆料的表面流动的气流，并且再次捕获并过滤气流，以滤除由于电极浆料的干燥而在表面上蒸发的溶剂成分；和热交换器，热交换器从捕获的气流回收热能。通过在第二干燥部220进一步包括过滤装置和热交换器，本发明可提高电极浆料的干燥效率以及工序期间的能量效率。
另外，根据本发明的电极制造装置10可进一步包括检查部330a和330b，检查部用于测量在电极浆料被施加到电极片E的两侧之后且在被干燥部干燥之前，被施加到电极片E的两侧的每个电极浆料的加载量和/或厚度。具体地，检查部330a和330b可包括光学系统(optical system)、光谱仪(spectroscopy)等，以测量或确定被施加到电极片E的表面的电极浆料的厚度和/或加载量。电极制造装置10可根据检查部330a和330b中测量和/或确定的结果在电极浆料的干燥之前控制第一干燥部210a和210b及第二干燥部220的干燥条件，由此降低电极的缺陷率。
通过具有上述的构造，根据本发明的电极制造装置10可增加生产设备的空间利用率并且提高电极制造的生产率。此外，当电极制造装置10在电极制造过程中选择性地对电极片的第一侧施加重力以在电极片上形成相同成分的活性材料层时，可制造出在两侧上具有不同孔隙率的电极，使得由此制造的电极能够用于具有低电解质润湿性的电极组件，诸如果冻卷型电极组件和/或堆叠-折叠型电极组件。
电极制造方法
此外，在一示例性实施方式中，
本发明提供了一种使用如上所述的根据本发明的电极制造装置执行的电极制造方法。
根据本发明的电极制造方法包括分别对传送的电极片的两侧施加电极浆料以及分两步进行干燥。具体地，电极制造方法包括以下步骤：对沿以重力作用的方向为准的水平方向传送的电极片的第一侧施加第一电极浆料；对被施加了第一电极浆料并且沿与重力作用的方向垂直的方向传送的电极片的第二侧施加第二电极浆料；以及干燥在两侧被施加了第一电极浆料和第二电极浆料的电极片。
施加第一电极浆料的步骤是这样的步骤，该步骤对当电极片沿与重力作用的方向垂直的方向传送时电极片的两侧之中的一侧，即，第一侧施加电极浆料，在所述第一侧，重力作用在与电极片和电极浆料之间的粘附力的方向相反的方向上。该步骤中施加的第一电极浆料被干燥时可形成具有比形成在电极片的两侧上的活性材料层的平均孔隙率大的孔隙率的活性材料层。
此外，施加第二电极浆料的步骤是这样的步骤，该步骤对当电极片沿与重力作用的方向垂直的方向传送时电极片的两侧之中的一侧，即，第二侧施加电极浆料，在所述第二侧，重力作用在电极片和电极浆料之间的粘附力的施加方向上。该步骤中施加的第二电极浆料被干燥时可形成具有比形成在电极片的两侧上的活性材料层的平均孔隙率小的孔隙率的活性材料层。
在此，施加到电极片的两侧的第一电极浆料和第二电极浆料就电极成分的均匀性和电池的容量而言可具有高固体含量。具体地，第一电极浆料和第二电极浆料可各自基于浆料的总重量包括至少60wt.％的固体含量，更具体地，可包括60wt.％至95wt.％；60wt.％至90wt.％；65wt.％至85wt.％；或65wt.％至80wt.％的固体含量。
此外，第一电极浆料和第二电极浆料可具有特定范围内的粘度。具体地，第一电极浆料和第二电极浆料可在25℃各自具有1,000cps到20,000cps，更具体地，1,000cps到10,000cps；1,000cps到8,000cps；2,000cps到6,000cps；5,000cps到15,000cps；8,000cps到15,000cps；3,000cps到5,000cps；或10,000cps到12,000cps的粘度。
此外，第一电极浆料和第二电极浆料可具有恒定的粘度比率。例如，第一电极浆料的粘度B1和第二电极浆料的粘度B2可具有1.5到10的比率(B1/B2),更具体地，具有1.5到8；2到6；2到4；或2.5到3.5的比率(B1/B2)。可通过控制浆料中的固体和/或粘合剂的含量控制第一电极浆料和第二电极浆料的粘度，但不限于此。
通过将第一电极浆料和第二电极浆料的各粘度和粘度比率控制为满足上述范围，本发明可实现第一电极浆料对电极片的第一侧的高粘附力，这可防止第一活性材料层的脱落和损失，提高干燥电极时的干燥效率，并且在电极片的两侧上形成具有均匀孔隙率的活性材料层。
此外，干燥电极片的步骤是干燥被施加到电极片的两侧的电极浆料的步骤，并且可通过多个步骤执行该步骤。在一个示例中，干燥电极片的步骤可包括：第一干燥步骤，使用光或波长干燥被施加到电极片的两侧的电极浆料；和第二干燥步骤，使用热量完全干燥被临时干燥的电极浆料。
本发明的干燥步骤包括第一干燥步骤，在第一干燥步骤中，第一电极浆料被施加高能量，以在短时间内临时干燥第一电极浆料，从而防止第一电极浆料从电极片的第一侧脱落和/或损失，在电极片的第一侧，重力作用在与电极片和电极浆料之间的粘附力的方向相反的方向上。
为此，第一干燥步骤可通过热量或波长对第一电极浆料施加高能量，但是可以以50kW/cm2到1,000kW/cm2的功率密度施加能量，更具体地，可以以50kW/cm2到500kW/cm2；50kW/cm2到250kW/cm2；或50kW/cm2到200kW/cm2的功率密度施加能量。通过将第一干燥步骤中施加的功率密度控制在上述范围，本发明可显著增加第一电极浆料和第二电极浆料中包含的溶剂的分子动量。因此，在第一电极浆料脱落和/或损失之前，每个电极浆料的溶剂可快速蒸发，而不用在使用高温热空气时发生的快速升高每个浆料的表面温度。此外，本发明可防止过度的能量密度引起活性材料层的不均匀干燥。
此外，第二干燥步骤是对电极片的两侧施加热量以均匀且完全地干燥被淋湿干燥的电极浆料的步骤。在第二干燥步骤中，可通过使用热空气干燥器和真空炉中的一种或多种施加热量来完全去除浆料中残留的溶剂。
在这种情况下，在第二干燥步骤中施加到电极浆料的热量的温度可以是150℃或更高，更具体地为150～200℃。
另外，为了控制施加到电极片的表面的电极浆料的加载量和干燥速度，电极片的传送速度可被控制为恒定以满足预定范围。具体地，电极片可以以30m/min到100m/min的速度传送；更具体地，可以以30m/min到80m/min；或30m/min到60m/min的速度传送。如果电极片的传送速度超过上述范围，则存在以下问题：制造的电极的能量密度降低，以及重力作用在被施加到第一侧的第一电极浆料上的时间显著减少，这无法充分导致形成在电极片的两侧上的活性材料层的孔隙率的偏差。此外，当电极片的传送速度低于上述范围时，被施加到电极片的第一侧的第一电极浆料相当长时间干燥，导致设置在第一侧上的第一活性材料层的脱落和/或损失。
制造的用于二次电池的电极
在一示例性实施方式中，本发明进一步提供了：
一种通过上述的电极制造方法制造的用于二次电池的电极。
根据本发明的用于二次电池的电极是用在锂二次电池中的正极或负极，其是通过如上所述的根据本发明的电极制造装置和/或电极制造方法制造的。电极是这样制造的：在电极片沿以重力作用的方向为准的水平方向和垂直方向连续传送的同时对电极片的第一侧施加第一电极浆料，并且对沿以水平方向传送的电极片的第二侧施加第二电极浆料，然后分两步干燥电极，技术特征在于，通过i)控制第一电极浆料和第二电极浆料的粘度条件、以及ii)在干燥之前使重力在与电极片和第一电极浆料之间的粘附力的方向相反的方向上作用在施加有第一电极浆料的第一侧上，两侧上的活性材料层的孔隙率不同。
根据本发明的用于二次电池的电极由于设置在两侧上的活性材料层的不同孔隙率而在保持电极的高能量密度的同时表现出优异的电解质润湿性，所以具有容易解决基于诸如果冻卷型电极组件或堆叠-折叠型电极组件之类的电极组件的结构的电解质润湿性的优点。此外，电极具有优异的厚度均匀性，这能够实现电池的诸如能量密度之类的高性能。此外，由于提高的电解质润湿性，通过在电池的激活工序期间在表面上均匀地形成电极膜，电极具有能够进一步提高电极性能的优点。
在这种情况下，形成在用于二次电池的电极的两侧上的活性材料层可具有20～40％；或20～30％的平均孔隙率。此外，形成在用于二次电池的电极的两侧上的每个活性材料层的孔隙率与平均孔隙率可具有1～10％；或1～5％的偏差。
通过使电极的两侧上的活性材料层的平均孔隙率和孔隙率偏差满足上述范围，本发明可防止电极的能量密度因超过上述范围的孔隙率和孔隙率偏差而降低，并且可防止电极的电解质润湿性因在上述范围以下的孔隙率和孔隙率偏差而无法提高。
实施本发明的模式
在下文中，将通过实施例和实验例的方式更详细地描述本发明。
然而，下面的实施例和实验例仅是举例说明本发明，本发明的内容不限于下面的实施例。
实施例和比较例.
使用包括用于对电极片的两侧施加电极浆料的第一涂覆部和第二涂覆部、以及用于连续干燥被施加的电极浆料的第一干燥部和第二干燥部的电极制造装置制备用于二次电池的正极。
具体地，制备具有5μm粒径的LiNi0.6Co0.2MnO2作为正极活性材料，作为碳基导电剂和粘合剂混合聚偏二氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮(NMP)，以制备第一电极浆料(固体含量：75％)和第二电极浆料(固体含量：70％)。然后，将浆料分别注入第一涂覆部和第二涂覆部、施加在铝片的两侧上并且干燥，以制备用于二次电池的正极。
此时，第一涂覆部与第二涂覆部之间的分隔距离布置成使得从紧接电极片上的任意点被第一涂覆部施加第一电极浆料之后在1秒(1秒±0.3秒)内被第二涂覆部施加第二电极浆料，并且铝片的传送速度被控制为50m/min。
此外，下面的表1显示了①在第一涂覆部和第二涂覆部的操作过程中电极片的传送方向(基于重力的方向)、②在25℃下第一电极浆料和第二电极浆料的粘度、以及③第一干燥部和第二干燥部的干燥方法。
[表1]
实施例.
进行以下实验来评价根据本发明制造的用于二次电池的电极的物理特性。
a)电极片与第一活性材料层之间的粘附力的评价。
将实施例1和比较例中制备的用于二次电池的正极切割成2.5cm宽×10cm长的矩形，并且将玻璃纸胶带贴附到使用第一电极浆料形成的第一活性材料层的表面。然后，将电极片的不具有活性材料层的未涂覆部分固定，并且测量当以50mm/min的速度在180°方向上剥离贴附到活性材料层的玻璃纸胶带时的应力。通过执行10次测量并且计算平均值来获得电极片与第一活性材料层之间的平均粘附力。结果显示在下面的图2中。
b)第一活性材料层的固体含量损失率的评价
分别从实施例和比较例中制备的用于二次电池的正极分离使用第一电极浆料形成的第一活性材料层并称重。然后，相对于每个浆料中包含的固体含量计算重量变化。如果变化的重量显示出负值，则确定电极活性材料损失，结果显示在下面的图2中。
c)活性材料层的厚度均匀性的评价
使用扫描电子显微镜(FE-SEM，JEOL JSM-7200F)，通过分析实施例和比较例中制备的用于二次电池的正极的截面结构来获得截面图像。在获得的图像中，测量五个以上随机的活性材料层厚度并且获得标准偏差，以评价形成在电极片的两侧上的每个活性材料层的均匀性。如果标准偏差值小于或等于活性材料层的平均厚度的10％，则评价为pass，如果超过10％，则评价为fail，结果显示在下面的表2中。
d)活性材料层的孔隙率的评价
测量实施例和比较例中制备的用于二次电池的正极的厚度和每单位面积重量，并且将测量的每单位面积重量除以通过将测量的厚度和单位面积相乘而获得的体积，以获得包含孔隙的活性材料层的测量密度。单独地，通过将构成电极的成分(电极活性材料、导电材料、粘合剂等)的每单位面积分布量与它们各自的已知真密度值相乘来获得理论密度。使用下面的式子从活性材料层的测量密度和理论密度计算活性材料层的孔隙率，结果显示在下面的表2中。
孔隙率(％)＝[(活性材料层的理论密度)/(活性材料层的测量密度)-1]X 100
[表2]
如上面的表2中所示，能够看出，根据本发明的电极制造装置和电极制造方法不仅具有优异的二次电池加工性能和生产率，而且制造的电极具有优异的物理特性。
具体地，发现在制造过程中重力作用在与电极片和活性材料层之间的粘附力作用的方向相反的方向上情况下，根据本发明的实施例的正极具有较高的第一活性材料层的粘附力，并且具有最小的固体含量损失。此外，发现形成在电极片上的每个活性材料层的厚度均匀性优异，并且发现孔隙率为20～30％。
另一方面，发现比较例的电极由于电极片和活性材料层之间较低的粘附力而具有较高的固体含量损失率。此外，确认其中重力作用在与电极片和活性材料层之间的粘附力的方向相反的方向上的第一活性材料层的大部分厚度是均匀的，并且发现即使是均匀的，孔隙率也具有很大变化。
基于这些结果，根据本发明的电极制造装置和电极制造方法在电极制造时具有空间利用率、加工性能和生产率优异的优点，以及具有其中所制造的电极具有优异的电极片和活性材料层之间的粘附力，并且能够在单个制造工序中容易控制形成在电极片的两侧上的活性材料层的孔隙率，使得能够制造具有各种孔隙形状的电极的优点。
尽管上面参照本发明的优选实施方式进行了描述，但本领域普通技术人员将理解到，在不背离随后专利权利要求书中描述的构思和技术领域的情况下能够对本发明进行各种修改和变化。
因此，本发明的技术范围不限于本申请的详细说明书中描述的内容，而是应当由专利的权利要求书确定。
[参考标记]
10：电极制造装置
110：第一涂覆部120：第二涂覆部
210a和210b：第一干燥部
211：光或波长
220：第二干燥部
310和320：传送辊
330a和330b：检查部
E：电极片
D：电极片行进方向
R和R’：传送辊旋转方向
S1st：第一电极浆料
S2nd：第二电极浆料。

Claims (12)

1.一种电极制造装置，包括：
涂覆部，所述涂覆部对沿以重力作用的方向为准的水平方向和垂直方向传送的电极片的表面施加电极浆料；和
干燥部，所述干燥部用于干燥施加的电极浆料，
其中所述涂覆部包括：
第一涂覆部，所述第一涂覆部对沿以重力作用的方向为准的水平方向传送的所述电极片的第一侧施加第一电极浆料；和
第二涂覆部，所述第二涂覆部对被施加了所述第一电极浆料并且沿与重力作用的方向垂直的方向传送的所述电极片的第二侧施加第二电极浆料。
2.根据权利要求1所述的电极制造装置，其中
所述第一涂覆部和所述第二涂覆部各自应用狭缝模具涂布机和狭缝喷嘴涂布机中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的电极制造装置，其中
所述第一涂覆部和所述第二涂覆部分隔开，使得在紧接所述电极片中包括的任意点被所述第一涂覆部施加所述第一电极浆料之后到所述第二涂覆部施加所述第二电极浆料所需的时间为2或更少。
4.根据权利要求1所述的电极制造装置，其中
在所述电极片沿与重力作用的方向垂直的方向传送时所述第一侧位于所述电极片的下侧。
5.根据权利要求1所述的电极制造装置，其中所述干燥部包括：
第一干燥部，所述第一干燥部通过对被施加到所述电极片的两侧的电极浆料照射光或波长进行首次干燥；和
第二干燥部，所述第二干燥部通过对被首次干燥的电极浆料施加热量进行二次干燥。
6.根据权利要求5所述的电极制造装置，其中
所述第一干燥部包括紫外线干燥器、近红外线干燥器或远红外线干燥器，
所述第二干燥部包括热空气干燥器和真空炉中的至少一种。
7.一种使用根据权利要求1所述的电极制造装置执行的电极制造方法，包括：
对沿以重力作用的方向为准的水平方向传送的电极片的第一侧施加第一电极浆料；
对被施加了所述第一电极浆料并且沿与重力作用的方向垂直的方向传送的所述电极片的第二侧施加第二电极浆料；以及
干燥在两侧被施加了所述第一电极浆料和所述第二电极浆料的所述电极片。
8.根据权利要求7所述的电极制造方法，其中
所述第一电极浆料和所述第二电极浆料在25℃分别具有1,000cps到20,000cps的粘度，并且
所述第一电极浆料的粘度(B1)与所述第二电极浆料的粘度(B2)的比率(B1/B2)在1.5和10之间。
9.根据权利要求7所述的电极制造方法，其中
所述第一电极浆料和所述第二电极浆料具有至少60wt.％的固体含量。
10.根据权利要求7所述的电极制造方法，其中
所述电极片以30m/min到100m/min的速度传送。
11.根据权利要求7所述的电极制造方法，其中干燥所述电极片包括：
第一干燥步骤，使用光或波长临时干燥被施加到所述电极片的两侧的电极浆料；和
第二干燥步骤，使用热量完全干燥被临时干燥的电极浆料。
12.一种通过根据权利要求1所述的电极制造装置制造的用于锂二次电池的电极，包括：
电极片；和
形成在所述电极片的两侧上的第一活性材料层和第二活性材料层，
其中所述第一活性材料层和所述第二活性材料层的孔隙率不同。
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