CN117980079A

CN117980079A - 沉积系统

Info

Publication number: CN117980079A
Application number: CN202380013768.XA
Authority: CN
Inventors: 赵成民; 李贤东; 金海东; 申均; 姜成模; 李在弼
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2022-05-04
Filing date: 2023-04-24
Publication date: 2024-05-03
Also published as: KR20240042521A; EP4272877A1; EP4384326A1; WO2023214721A1

Abstract

提供了一种用于沉积材料的系统。该系统包括模具和导流件。模具包括开口和与开口连通的腔体。模具被配置为通过开口在主沉积方向上挤出材料。导流件被设置在腔体中并且被配置为使由模具挤出的材料的流成形。导流件包括流变窄部分和流成形部分。流变窄部分在与主沉积方向垂直的宽度方向上延伸，以阻挡材料在主沉积方向上流过。流成形部分在主沉积方向上从流变窄部分向下游延伸。流成形部分的宽度小于流变窄部分的宽度，或者从流变窄部分的宽度减小。

Description

沉积系统

技术领域

本发明涉及一种用于例如在衬底上沉积材料的系统。这样的系统可以在用于制造电池(特别是二次电池)的系统中实现。这样的系统可以用于执行电池(特别是二次电池)的制造方法。

背景技术

在一些制造工艺中，可以在衬底(诸如，用于制造电池的电极衬底)上沉积固液混合物材料(诸如，含有用于电池的活性材料的浆料)。根据要沉积的材料和对制造方法和系统的要求，技术问题可能是沉积材料以在衬底上获得特定的厚度轮廓。具体地，常规系统可能无法提供明显的厚度轮廓，尤其是在两个不同厚度水平之间的急剧过渡的情况下。此外，技术问题可能是以有效且精确的方式根据衬底上的特定厚度轮廓来沉积材料。

发明内容

技术问题

通过独立权利要求的主题解决了现有技术中已知的技术问题。具体实施方式由从属权利要求的特征给出。

技术方案

提供了一种用于沉积材料的系统。该系统包括模具和导流件。模具包括开口和腔体。腔体与开口连通。模具被配置为通过开口在主沉积方向上挤出材料。导流件被设置在腔体中。导流件被配置为使由模具挤出的材料的流成形。导流件包括流变窄部分和流成形部分。流变窄部分在与主沉积方向垂直的宽度方向上延伸，以阻挡材料在主沉积方向上流过。流成形部分在主沉积方向上从流变窄部分向下游延伸。流成形部分的宽度小于流变窄部分的宽度或从流变窄部分的宽度减小。

这里，宽度是在宽度方向上确定的。如本文所使用的长度是在主沉积方向上确定的。如上所述，宽度方向和主沉积方向彼此垂直。此外，如本文所使用的高度是在与宽度方向垂直并且与主沉积方向垂直的高度方向上确定的。由于主沉积方向由从腔体朝向开口的材料的流动方向限定，如下所述，主沉积方向是定向的。换句话说，沿着主沉积方向的位置或流动在本文中被指示为相对于主沉积方向(或前向主沉积方向)的“下游”。相反，相对于与主沉积方向相反的方向或在与主沉积方向相反的方向上的位置或流动在本文中被指示为相对于主沉积方向(或后向主沉积方向)的“上游”。宽度方向和高度方向在本文中以双向方式使用，即，不参考正方向或负方向。

主沉积方向可以指材料从/由模具挤出的方向。换句话说，主沉积方向可以指示材料从模具的开口挤出所沿的方向。因为材料可以是如本文所指定的可流动材料，所以材料可以在从模具排出之后扩散。这里，主沉积方向可以指在材料从模具的开口挤出的所有方向上的平均方向。另选地或另外地，主沉积方向可以与接纳在腔体中并且通过模具的开口排出材料的流动方向相对应。因此，主沉积方向可以通过模具的开口与腔体的位置关系来确定。

该系统可以被实现为单个设备或单个装置，或者被实现为包括多个设备或装置的轮廓式系统。如下文所论述，所述系统还可以包括用于输送待沉积材料到上面的衬底的单元，例如，涂布辊。该系统可以包括以下描述的任何特征。

除非另有说明或技术上不适合，否则电池通常可以包括或可以是用于能量存储的一次电池、二次电池或更一般地电化学电池中的任一种。具体地，如本文所使用的电池可以指二次电池，即，可再充电电池。例如，电池可以包括以特定方式层叠的一层或更多层电极和一层或更多层隔膜。电池可以是硬币型、圆柱形、方形或袋型电池。具体地，电池可以被配置为向电动车辆提供电力。在下文中，将参考“一个”电池，以便不将主题限制于一个特定电池的制造。另选地或另外地，电池可以指一次电池或非可再充电电池。

该材料可以是可流动的和/或粘性的材料。该材料也可以称为浆料。所述材料在大气压(1013.25hPa)和25℃下的粘度可以为10²mPa·s以上。更具体地，在大气压和25℃下，材料可以具有10³mPa·s或更大、10⁴mPa·s或更大、10⁶mPa·s或更大、10¹⁰mPa·s或更大、或10¹²mPa·s或更大的粘度。粘度的上边界可以通过到固态的转变来给出，并且在大气压和25℃下可以为10²⁴mPa·s或高于10²⁴mPa·s。除非另有说明，否则粘度可以使用根据标准ENISO 3219的粘度计测量。另选地或另外地，粘度可以例如使用在大气压和25℃下根据ASTM7042的Stabinger粘度计SVM运动粘度计来测量。材料可以包括下面描述的任何相应特征。

该材料可以是或包括液体材料和固体材料的混合物，和/或部分处于液态并且部分处于固态的材料。具体地，材料可以指包括粘合剂的混合物，例如作为颗粒和/或粉末材料的固体活性材料可以被混合到该粘合剂。作为示例的非详尽列表，活性材料可以是或包含锂钴氧化物(LCO)、锂镍钴锰氧化物(NCM)、锂镍钴铝氧化物(NCA)、锂锰氧化物(LMO)、锂镍锰尖晶石(LNMO)、磷酸铁锂(LFP)。活性材料可以另外包括石墨、纯锂和/或硅。

该材料可以包括用于形成电池(特别是二次电池)的电极的活性材料。该材料可以包括用于形成正极或负极的活性材料。浆料可以另外包含固体导电颗粒，例如，炭黑和/或碳纳米管。所述浆料可以另外含有分散剂。为了简化描述，术语活性材料和浆料在下文中可以互换使用，除非另有说明或技术上不合适。

粘合剂可以是聚合物粘合剂。粘合剂可以是或包括聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酸酯、黄原胶、聚乙二醇或苯乙烯丁二烯。浆料还可以包含一种或更多种液体组分。液体组分可以是或包括水和/或有机溶剂，例如，四氢呋喃(THF)或N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。

材料可以从模具挤出。挤出工艺也可以称为沉积，其中，材料被沉积在衬底上，该衬底可以被称为电极衬底以形成电池的电极。电极衬底可以是由一种或更多种金属材料(诸如，铜、镍或铝)制成的金属箔。

模具可以是被配置为用于通过模具的开口挤出材料的设备。模具也可以称为喷射器、注射器、沉积装置或挤出装置。模具可以被配置为用于通过模具的腔体和开口挤出材料。模具还可以包括如下所述的任何相应特征。

腔体可以指形成在模具中的中空空间。虽然腔体可以指模具内的中空空间，但是腔体可以被认为是系统和/或模具在适合的地方的结构特征。因此，系统和/或模具可以包括腔体。具体地，腔体可以通过在模具的分开的部件之间插入引流件而形成。可以如下所述进一步配置腔体。

腔体的形状和尺寸可以被设定为接纳材料。腔体可以流体连接到材料的供应系统。馈送端口可以被设置在模具的腔体中以将材料馈送到模具的腔体。馈送端口可以被配置为使得材料能够被馈送到模具的腔体。歧管可以被形成为与腔体连通，使得馈送到腔体的材料首先在歧管中扩散，并且然后填充腔体。如果适用的话，馈送端口可以被形成在歧管内。歧管可以具有沿宽度方向的细长凹陷的形状。歧管可以具有如下所述的任何相应特征。

腔体可以流体连接到模具的开口。腔体可以被配置(例如，尺寸和成形被设定为)成使得容纳在腔体中的材料朝向开口扩散和/或通过模具的开口从模具排出。具体地，当材料被馈送到腔体时，腔体可以填充有材料，使得材料通过开口从腔体排出。该工艺可以被称为从模具挤出材料和/或在衬底上沉积材料。

模具可以被配置为响应于由材料的供应系统施加的流速和/或压力而通过模具的开口挤出材料。在操作中，腔体可以接纳材料，即，(部分或完全)填充有材料。当腔体填充有材料时，材料可以通过开口从腔体排出到外部。

在本文中，开口可以是在模具的前侧中的二维空隙区域，特别是在模具的两个单独的部件之间。如上所述，模具可以包括两个或更多个单独的部件，其可以包括例如上模具和下模具、第一半模具和第二半模具、或模具盖和模具基部等。腔体可以被形成为模具的两个或更多个单独的部件之间的间隙。另选地，腔体可以被形成为模具的单件式主体内的空隙空间，并且开口可以被形成在模具的外表面处以便将腔体暴露于模具的外部。

当在与主沉积方向相反的方向上观察时，开口可以具有沿着宽度方向伸长的狭缝形状。模具的前侧可以在与主沉积方向垂直的平面中延伸。具体地，开口和腔体可以具有相同的均匀高度，特别是由于在模具的两个单独的部件之间形成。在本文中，高度是均匀的可以指示高度是局部不变的，即，在任何位置保持恒定。

导流件可以被设置在腔体中。导流件可以被配置为使由模具挤出的材料的流成形。导流件可以部分或全部是模具的一体部件。导流件的形状和尺寸可以被设定为使材料的流成形。导流件还可以被称为间隔件、插入件或垫片，并且可以被提供为单件构件以插入到模具的腔体中，或者插入在模具的单独的部件之间。另选地，导流件可以至少部分地被设置为腔体中的模具的一体部件。除非另有说明或技术上不适合，否则导流件可以包括如下所述的任何相应特征。

流变窄部分可以在宽度方向上延伸，以便阻止材料在主沉积方向上流过。具体地，流变窄部分或导流件的高度可以等于腔体的高度，使得材料不在流变窄部分上方或下方流动。具体地，流变窄部分的形状和尺寸被设定为可以使得腔体中的材料围绕流变窄部分流动，而不是沿着主沉积方向流过流变窄部分。因此，流变窄部分可以使由模具挤出的材料的流变窄。流变窄部分的一般形状以及几何特征和拓扑特征不限于特定示例。下面参考附图描述一些特定示例。

例如，流变窄部分包括与主沉积方向垂直布置(并且面向与主沉积方向相反的方向)的后侧壁，使得腔体中的材料被阻止在主沉积方向上流过。另外地或另选地，流变窄部分可以包括后侧壁，所述后侧壁相对于主沉积方向具有斜坡、倾斜、弯曲和/或曲线表面，诸如，以阻挡或重定向腔体中的材料朝向开口的流动。在本文中，流变窄部分的后侧壁通常指示流变窄部分的面向与主沉积方向相反的方向的外壁。除非另有说明或技术上不适合，否则流变窄部分可以包含下文描述的任何相应特征。

流成形部分在主沉积方向上从流变窄部分向下游延伸。流成形部分的宽度小于流变窄部分的宽度。另选地，流成形部分的宽度从流变窄部分的宽度减小。具体地，流成形部分可以具有沿着主沉积方向延伸的侧壁，或者至少具有沿着主沉积方向延伸的部件。流成形部分的侧壁可以在宽度方向上从流变窄部分的侧壁偏移，该流变窄部分的侧壁可以沿着主沉积方向延伸，或者至少具有沿着主沉积方向延伸的部件。这样，在材料围绕流变窄部分流动之后，材料可以沿着腔体中的流成形部分的侧壁流动。另选地或另外地，材料流出开口的流动可以由流成形部分的侧壁限制。流成形部分的一般形状以及几何特征和拓扑特征不限于特定示例。下面参考附图描述一些特定示例。

通过如本文所公开的流变窄部分和流成形部分的配置，可以精确地控制由模具挤出的材料的厚度轮廓。具体地，材料被重定向以围绕流变窄部分流动，并且之后材料的流通过流成形部分向下游对准。因此，可以获得沉积在衬底上的材料的更有区别的厚度轮廓。具体地，所沉积的材料的厚度轮廓可以在两个不同的厚度水平之间表现出更陡的过渡。

具体地，材料可以是或包括用于制造二次电池的活性材料，特别是对于正极的活性材料。可能期望在一个或更多个特定位置减小所沉积的材料的厚度。在具体示例中，电极组件可以包括布置在隔膜片的相对侧上的正极和负极。在这样的示例中，可能期望正极材料的厚度小于隔膜片的相反上的负极材料的厚度。为了确保在负极的厚度局部减小的位置也满足该要求，有利的是也减小正极材料在精确对应位置的厚度。这可以防止由于正极材料与在相反侧上的相同位置处的负极材料相比过量的正极材料而导致的材料的成分(特别是锂)的不期望的结晶。

具体地，有利的是负极的活性材料与正极活性材料的活性材料的负载量比可以大于1.0，特别是大于1.03，或大于1.05，或大于1.08，或大于1.10，最大值为在1.2、在1.3或1.5。正极活性材料在隔膜片的一侧上的负载量可以小于负极活性材料在相对侧上的负载量，优选地，为0.85至0.99倍，或0.90至0.98倍，或0.92至0.97倍，或0.92至0.95倍。这里，负载量可以指每单位面积的沉积质量，例如，g/m²。

通常，不同的材料用作负极和正极的活性材料。因此，材料性质(特别是粘度和与衬底材料的接触角)不同。因此，正极的活性材料的边界可以具有与负极的活性材料的边界不同的厚度轮廓。具体地，正极和负极二者上的边界可以根据相应衬底(其可以被称为“滑动”)上的相应材料的流动行为来成形。鉴于此，本文公开的主题可以允许获得用于所沉积的材料的更明显、高度限定的边界。这可以促进二次电池的准确配置。此外，本文公开的主题可以允许更有效的材料使用。

具体地，流变窄部分和流成形部分的侧壁(即，平行于或部分平行于主沉积方向延伸或与宽度方向垂直布置的壁)之间的宽度偏移可以根据沉积之后的材料的扩散宽度来设置。扩散宽度可以指材料在从模具排出之后在宽度方向上扩散的距离。可以根据材料的组成和特性以及其与沉积材料的衬底的界面特性来确定扩散宽度。此外，扩散宽度还可以取决于模具的开口与衬底之间的距离以及沉积速度(即，材料通过模具的流速)。扩散宽度也可以称为滑动长度。取决于材料和衬底，扩散宽度可以在0.1mm至100mm之间、在0.5mm至50mm之间、或在1mm至10mm之间。

因此，本文公开的主题可以允许比常规系统和方法更精确地控制所沉积的材料的厚度轮廓。可以促进和改善根据衬底上的特定厚度轮廓的材料的沉积。流变窄部分和流成形部分的组合可以被专门配置为用于个体的需求和要求。因此，本文公开的主题还增加了用于在衬底上沉积材料的系统的通用性。为此目的，流变窄部分和流成形部分可以被具体地成形和具体地设定尺寸以及彼此相关。这里，流变窄部分和流成形部分的组合也可以称为流边缘部分(flow edging portion)。

在一些示例中，流变窄部分具有与宽度方向垂直的侧壁。流成形部分具有与宽度方向垂直的侧壁。流成形部分的侧壁在宽度方向上从流变窄部分的侧壁偏移。

因此，在主沉积方向上流动的材料可以首先沿着流变窄部分的后侧壁并且然后沿着流变窄部分的侧壁围绕流变窄部分流动。在流变窄部分的下游，材料然后可以朝向流成形部分的侧壁扩散开(在主沉积方向和宽度方向两者上流动)。取决于材料的粘度和界面特性，材料可以沿着流成形部分的侧壁流动和/或在靠近开口的下游位置到达流成形部分的侧壁。因此，材料的流动可以由流成形部分的侧壁限制和成形。结果，可以获得明显的厚度轮廓。

在一些示例中，导流件还包括沿着主沉积方向伸长的导流部分，以阻挡材料在宽度方向上流过。导流部分可以在与主沉积方向相反的方向上从流变窄部分延伸。导流部分可以在与主沉积方向相反的方向上从流变窄部分的上游侧延伸。

导流部分可以具有小于流变窄部分的宽度的均匀宽度。另选地或另外地，导流部分可以具有沿着主沉积方向延伸的侧壁，或者至少具有沿着主沉积方向延伸的部件，该部件在宽度方向上从流变窄部分的侧壁偏移。

因此，导流件可以被配置为沿着导流部分将材料引导至流变窄部分。此外，导流部分可以被配置成将材料封闭在腔体内，特别是在由导流件限定的体积内。具体地，导流部分可以提供横向屏障壁，以将材料保持在腔体内，特别是在由导流件限定的体积内。

在一些示例中，导流件可以包括另一流变窄部分、另一流成形部分和从另一流变窄部分延伸的另一导流部分。在具体示例中，流变窄部分、流成形部分和导流部分可以被布置在模具的腔体的一个横向边缘处，并且另一流变窄部分、另一流成形部分和另一导流部分可以被布置在模具的腔体的相对的横向边缘处，以便提供屏障壁，以阻挡材料在宽度方向上流过。这里，横向边缘可以指模具的腔体相对于宽度方向的侧面。

在一些示例中，导流件还包括在宽度方向上伸长的基部部分。导流部分在主沉积方向上从基部部分延伸到流变窄部分。导流部分具有小于流变窄部分的宽度的均匀宽度。

在一些示例中，模具包括包含下端面的上模具。模具还可以包括包含上端面的(对应的或互补的)下模具。上模具的下端面和下模具的上端面可以被配置(例如，尺寸和形状被设定)成彼此靠置。如上文所提及，模具可以包括两个单独的部件，其中，腔体被形成在模具的两个单独的部件之间。

表述上和下可以取决于模具相对于重力的布置。由于可以使用可流动或粘性材料，因此有利的是提供材料可在其上流动和扩散的端面。下模具的上端面可以提供表面以支撑材料并且材料可以在其上流动和扩散。与上模具的下端面相对的端面可以提供上盖以向上限制腔体的体积。上模具的下端面和下模具的上端面对于材料可以是不可渗透的(除了如上所述材料可以通过其馈送到腔体的馈送端口之外)。

腔体可以由插入在上模具的端面和下模具的端面之间的导流件形成。上模具的下端面和下模具的上端面可以具有大致平坦的形状和对应的尺寸(在主沉积方向和宽度方向上)，使得形成在其间的腔体具有均匀的高度。模具的开口可以相应地形成为模具的前侧中的狭缝形二维间隙。

在这种配置中，可以进一步促进对由模具挤出的材料的流动的控制。而且，这种配置可以允许二次电池制造方法和系统的通用配置。

在一些示例中，该系统还包括形成在模具中并与腔体连通的歧管。导流件可以至少在歧管的与模具的开口相对的背侧以及在歧管的相对于宽度方向的横向侧上围绕歧管。

这里，表述围绕不限于与歧管的物理接触。相反，可以提供导流件，以便阻挡通过歧管馈送到腔体的材料在宽度方向和与主沉积方向相反的方向上流过。

例如，导流件可以包括如上所述的基部部分。具体地，基部部分可以位于腔体的后侧边缘(与形成腔体的开口的前侧相对)与歧管之间，以阻挡材料流过腔体的后侧。另外地或另选地，导流件可以包括如上所述的两个或更多个导流部分。导流部分被配置为阻挡材料流过腔体的横向侧。因此，导流件可以被配置成将材料封闭在腔体中，特别是在由导流件限定的体积中，如由基部部分和导流部分围绕的。

在一些示例中，流变窄部分的至少一部分被定位在模具的开口与歧管之间。具体地，流变窄部分可以被布置成使得流变窄部分的前述后侧壁面向歧管。具体地，流变窄部分可以在宽度方向上从导流部分朝向腔体的中心线延伸，该中心线平行于主沉积方向，使得流变窄部分还通过在歧管与模具的开口之间围绕歧管。

在一些示例中，导流件还包括沿着主沉积方向伸长的流分离部分，以便阻挡材料在宽度方向上流过。流分离部分与流变窄部分间隔开。

在本文中，在与主沉积方向相反的方向上从流变窄部分延伸的导流部分和与流变窄部分间隔开的流分离部分是有区别的。具体地，流分离部分在宽度方向上与流变窄部分间隔开。分离部分可以具有根据材料的性质和对沉积的个体要求的长度和宽度。

在一些示例中，流分离部分可以在主沉积方向上从基部部分延伸。如结合附图所示，导流部分和流分离部分可以均在主沉积方向上从基部部分延伸，但是在宽度方向上从基部部分的彼此间隔开的不同位置延伸。

在一些实例中，流成形部分与模具的开口之间的距离小于流分离部分与模具的开口之间的距离。换句话说，流成形部分可以被定位成比流分离部分更靠近开口。流分离部分可以具有终止于某个位置处的长度，而流成形部分进一步朝向模具的开口延伸和/或被布置成更靠近模具的开口。

在一些示例中，导流件可以包括多个流分离部分，每个流分离部分如上所述配置。通过具有一个或更多个流分离部分，可以控制材料的流动以便在衬底上提供特定的厚度轮廓。例如，每个流分离部分可以减小材料在与流分离部分的位置相对应的位置的负载量。通过使用具有减小的高度(即，与流成形部分相比更远离开口的距离)的一个或更多个流分离部分，可以精确地控制沉积在衬底上的材料的负载量的减小程度。

在一些示例中，在与主沉积方向垂直并且与宽度方向垂直的平面图中，流变窄部分和流成形部分一起具有大写字母T或大写字母L的形状。换句话说，平面图是指沿着高度方向的视图。这里，大写字母T可以是倒置的，即，大写字母T的垂直条可以被布置为更靠近模具的开口，并且大写字母T的水平条可以被布置为更靠近模具的背侧。

更具体地，流变窄部分可以被形成大写字母T的水平条，并且流成形部分可以被形成大写字母T的垂直条。另选地，流变窄部分可以形成大写字母L的水平条，并且流成形部分可以形成大写字母L的垂直条。可以根据要沉积的材料和产品要求来调整流变窄部分和流成形部分的位置、长度和宽度。

在一些示例中，导流件还包括另一流变窄部分和另一流成形部分。另一流变窄部分在宽度方向上延伸，以便阻挡材料在主沉积方向上流过。另一流成形部分在主沉积方向上从另一流变窄部分向下游延伸。另一流成形部分的宽度小于另一流变窄部分的宽度或从另一流变窄部分的宽度减小。另一流变窄部分与流变窄部分(特别是在宽度方向上)间隔开。

因此，本文公开的系统的导流件可以包括第一流变窄部分和第二流变窄部分，第一流变窄部分是上述流变窄部分，第二流变窄部分是另一流变窄部分。导流件还可以包括第一流成形部分和第二流成形部分，第一流成形部分是上述流成形部分，第二流成形部分是另一流成形部分。引导件还可以包括另一导流部分，其如上所述相对于导流部分提供。因此，该系统可以包括流变窄部分、流成形部分和导流部分的两个集合。两个集合可以以上述方式布置在模具的腔体的相对的横向边缘处。两个集合连同上述基部部分可以部分地围绕如上所述的歧管，从而将材料包含在腔体内，特别是在由导流件限定的体积内。

在一些示例中，导流件还可以包括第三流变窄部分、第三流成形部分和第三导流部分的集合，第三流变窄部分、第三流成形部分和第三导流部分各自以上述关于(第一)流变窄部分、(第一)流成形部分和(第一)导流部分所述的方式配置。导流件或系统还可以包括以上述方式配置的附加的流变窄部分、流成形部分和导流部分的更多集合。

通过使用流变窄部分、流成形部分和导流部分的多个集合，可以以更敏感的方式调整所沉积的材料的厚度轮廓。因此，可以进一步提高主题的通用性。

在一些示例中，流变窄部分和另一流变窄部分被布置在模具的腔体内相对于宽度方向的最外侧位置处。因此，流变窄部分和另一流变窄部分可以在腔体的相对的横向边缘上提供侧向边界壁。因此，流变窄部分和另一流变窄部分可有助于将材料包含在腔体内，特别是在由导流件限定的体积内。

在一些示例中，另一流变窄部分的宽度与流变窄部分的宽度不同。另选地或另外地，另一流变窄部分的长度与流变窄部分的长度不同。因此，可以获得沉积在衬底上的材料的非对称厚度轮廓。因此，可以增加本文公开的主题的通用性。

在另选示例中，流变窄部分的宽度和另一流变窄部分的宽度相等，并且流变窄部分的长度和另一流变窄部分的长度相等。这可以允许获得沉积在衬底上的材料的对称厚度轮廓。

根据另一方面，提供了包括如上所述的系统或其任何示例的二次电池制造系统。该材料可以是用于制造二次电池的活性材料，特别是正极活性材料。

因此，如上所述的用于沉积材料的系统可以明确地用于制造电池，特别是二次电池。该材料可以如上所述并且包含用于制造电池的电极的活性材料。

根据另一方面，提供了一种二次电池制造方法。该方法使用如上所述的系统或其任何示例(即，可以由如上所述的系统或其任何示例执行)。根据该方法，将活性材料(特别是正极活性材料)被馈送到模具，使得活性材料被接纳在模具的腔体中并且通过模具的开口排出。这可以被称为(如上所述的衬底上的)沉积或(即，通过施加压力或体积流将材料按压通过模具)挤出，并且可以如上面详细描述的那样执行。

上文关于系统描述的任何特征也可适用于二次电池制造方法，即使没有明确公式化为程序特征，除非技术上不适合。

在该方法的一些示例中，通过模具的开口排出的材料可以被沉积在电极衬底的第一侧上。这也可以称为用通过模具的开口排出的材料涂覆电极衬底的第一侧。

在该方法的一些示例中，可以使沉积在电极衬底的第一侧上的材料干燥。这也可以称为使沉积在电极衬底的第一侧上的材料干燥。

在该方法的一些示例中，可选地，在使沉积在电极衬底的第一侧上的材料干燥之后，可以使电极衬底转向。这也可以称为围绕电极衬底转向，使得沉积在第一侧上的材料上下颠倒和/或与第一侧相对的第二侧向上。

在所述方法的一些示例中，可以通过所述模具在所述电极衬底的所述第二侧上沉积所述材料或其他材料。这也可以称为通过模具在电极衬底的第二侧上沉积材料或其他材料。然后，可选地，可以使沉积在电极衬底的第二侧上的材料或其他材料干燥。

二次电池制造系统和方法各自实现以上关于用于沉积材料的系统描述的技术效果和优点中的任一个。

根据另一方面，可以提供一种用于沉积材料的系统。该系统包括模具和导流件。模具包括开口和腔体。腔体与开口连通。模具被配置为通过开口在主沉积方向上挤出材料。导流件被设置在模具的腔体中。导流件被配置为使由模具挤出的材料的流成形。

在该系统中，导流件包括导流部分和流边缘部分。导流部分在主沉积方向上伸长。流边缘部分在宽度方向上从导流部分延伸。流边缘部分的宽度与导流部分的宽度不同，特别是大于导流部分的宽度。

进一步在所述系统中，所述流边缘部分相对于所述主沉积方向在远离所述导流部分并且下游的角部处凹陷。例如，流边缘部分在角部处凹陷了凹陷宽度和凹陷高度(即，矩形凹陷形状)。在其他示例中，流边缘部分在角部处凹陷了具有凹陷直径的圆形扇形凹陷形状。在其他示例中，流边缘部分在角部处凹陷了三角形凹陷形状。

根据另一方面，公开了一种电池，特别是二次电池，其使用如本文公开的系统和/或通过如本文公开的方法生产。

在一些示例中，电池包括按照如下方式沉积的活性材料：使得所沉积的活性材料的轮廓在边界区域中表现为S形曲线。此外，所沉积的活性材料的轮廓在中心区域中可以近似恒定。

在一些示例中，边界区域可以是所沉积的活性材料在宽度方向上的最外侧区域，其中，边界区域的横向范围为从所沉积的活性材料的最外侧位置起的1mm至15mm、或2mm至10mm、或3mm至8mm。

在一些示例中，中心区域可以是所沉积的活性材料中的所沉积的活性材料的轮廓近似恒定的区域，特别是，其中，所沉积的活性材料的轮廓的波动为相对于轮廓的最大值的0.1％至5％、或0.1％至4％、或0.1％至3％。中心区域可以与边界区域连续地相邻，并且在宽度方向上比边界区域更远离所沉积的活性材料的最外侧位置。中心区域可以是所沉积的活性材料的如下区域，其中，所沉积的活性材料的轮廓的波动为相对于轮廓的最大值的0.1％至5％、或0.1％至4％、或0.1％至3％。这种波动可以被认为是近似恒定的。

在一些示例中，电池包括按照如下方式沉积的活性材料：使得所沉积的活性材料的轮廓在介于两个最小值之间的中心处具有局部最大值的凹部。

在一些示例中，局部最大值与两个最小值中的至少一个最小值之间的所沉积的材料的量的差可以是相对于最大值的值的0.1％至10％、或0.5％至8％、或1％至5％。

在一些示例中，所沉积的活性材料的轮廓可以具有凹部和由与凹部横向相邻的相应最大值形成的至少一个肩部。所沉积的活性材料的轮廓可以从至少一个肩部向外近似恒定。

在一些示例中，在相应最大值与恒定轮廓的向外区域之间的所沉积的材料的量的差可以是相对于相应最大值的值的0.1％至10％、或0.5％至8％、或1％至5％。

如本文所公开的电池可以设置有可以用于正极和/或负极的活性材料的特征沉积轮廓。利用这种沉积轮廓，可以获得所沉积的活性材料的独特边界区域，在所述独特边界区域中，活性材料的负载量或沉积厚度与常规电池相比显著降低。此外，可以获得所沉积的活性材料的独特中心区域，在所述独特中心区域中，活性材料的负载量或沉积厚度比常规电池中的更均匀。因此，可以增加电池的能量密度。

有益效果

附图示出了一些特定示例并且旨在帮助理解本发明。在本文和附图中，在不同的示例中可以使用相同的附图标记或一系列附图标记来指示相同的、类似的或相似的元件。通常，在下文中省略重复描述。除非另外或技术上不适合，否则以下参考附图描述的示例可以包括上述任何特征。此外，为了描述的简洁和效率起见，下文参考附图描述的示例可以包括参考先前示例描述的任何特征，除非另有指示或技术上不适合。注意，附图可能不是按比例绘制的。特定特征和方面可以被放大或减少以被清楚地显示。

附图说明

图1A和图1B示意性地示出根据示例的模具的透视图和横截面侧视图。

图2A和图2B示意性地示出导流件的不同示例的平面图。

图3A和图3B示意性地示出根据示例的系统的横截面平面图和透视图。

图4A和图4B各自示意性地示出根据示例的系统的横截面平面图。

图5A和图5B示意性地示出根据示例的系统的横截面平面图和透视图。

图6A和图6B各自示意性地示出根据示例的系统的横截面平面图。

图7示出了根据示例和比较示例的沉积的材料的轮廓。

图8示出了根据示例的沉积的材料的轮廓。

具体实施方式

一种用于沉积材料的系统，所述系统可以包括：

模具，所述模具包括开口和与所述开口连通的腔体，所述模具被配置为通过所述开口在主沉积方向上挤出所述材料；以及

导流件，所述导流件在所述腔体中，所述导流件被配置为使由所述模具挤出的所述材料的流成形，其中，所述导流件包括：

-流变窄部分，所述流变窄部分在与所述主沉积方向垂直的宽度方向上延伸，以阻挡所述材料在所述主沉积方向上流过；以及

-流成形部分，所述流成形部分在所述主沉积方向上从所述流变窄部分向下游延伸，其中，所述流成形部分的宽度小于所述流变窄部分的宽度或者从所述流变窄部分的宽度减小，其中，所述宽度是在所述宽度方向上确定的。

一种二次电池制造系统，该二次电池制造系统可以包括根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述材料是用于制造二次电池的活性材料，特别是正极活性材料。

一种使用该系统的二次电池制造方法，所述方法可以包括以下步骤：

将活性材料馈送到模具，使得所述活性材料被接纳在所述模具的腔体中并且通过所述模具的开口排出，所述活性材料特别是正极活性材料。

可以使用该系统和/或通过该方法生产电池，特别是二次电池。

发明模式

图1A示意性地示出模具10的示例的透视图。图1B示意性地示出沿着图1A中的B-B截取的模具10的横截面侧视图。在本文和以下图中，指示主沉积方向D、宽度方向W和高度方向H以供参考。方向D、W和H如上所述。如上所述，主沉积方向D是定向的，而宽度方向W和高度方向H是双向的。因此，如上所述，本文中使用的表述下游可以指沿着主沉积方向D的方向，而表述上游可以指示与主沉积方向D相反的方向。

图1A和图1B所示的模具10可以是系统的一部分和/或用于执行本文公开的方法。模具10包括上模具12和下模具14。上模具12和下模具14被设置为模具10的单独的部件。上模具12具有下端面12E，为简单起见，下端面12E在下文中称为端面12E。下模具14具有上端面14E，为简单起见，上端面14E在下文中称为端面14E。端面12E和14E的尺寸(例如，具有相同的尺寸)和形状(例如，沿着与高度方向H垂直的平面是平坦的)被设定为彼此互补。在未明确展示的其他示例中，模具可以被提供为单件式装置，其内部具有腔体及与腔体连通的开口。

可选地，如图1A所示，上模具12和下模具14通过铰链16机械连接。因此，上模具12和下模具14以可枢转的方式相对于彼此连接并且围绕贯穿铰链16的枢轴。枢轴可以平行于宽度方向W。

进一步可选地，如图1A所示，模具10可以包括在模具10的背侧上的止动构件18。这里，背侧可以指与主沉积方向D垂直并且面向上游的侧表面。在图1A的示例中，止动构件18被设置在下模具14的背侧处。止动构件18提供与主沉积方向D垂直并且面向下游的表面，导流件可以抵靠在所述止动构件18。因此，止动构件18在将导流件布置和对准在模具10的腔体中时可以是有帮助的。

模具10还包括歧管20和布置在歧管20内部的馈送端口22。歧管20被设置为沿宽度方向W和高度方向上的深度的细长凹槽。歧管20可以凹入到模具10的端面14E中，特别是下模具14的端面14E中。在图1A的示例中并且在沿着图1A中的B-B截取的图1B中的横截面中最佳地示出，歧管20具有凹入到下模具14中的弯曲下表面。在未明确示出的其他示例中，歧管可以具有任何其他合适的形状，例如，多边形形状或圆柱体部分、椭圆形部分、球形部分的形状或其组合。

如图1B所示，模具10包括形成在模具10内部的腔体24。虽然如本文中所使用的腔体可以指形成于模具10中的空隙空间，但是出于简单起见，下文将腔体24视为模具10的一部分。在附图所示的示例中，腔体24被形成为上模具12与下模具14之间的间隙。具体地，腔体24可以被形成在上模具12的端面12E与下模具14的端面14E之间，端面12E和14E可以的尺寸(例如，具有相同的尺寸)和形状(例如，沿着与高度方向H垂直的平面是平坦的)被设定为彼此互补，如上所述。

在图1A和图1B中，模具10被配置为通过开口26挤出材料(图中未示出)。例如，材料可以通过馈送端口22馈送到腔体24。为此，可选地，模具10还可以包括管道28，该管道28将馈送端口22与供应系统(图中未示出)流体连接，该供应系统向模具10供应材料。该材料可以如上所述并且特别是二次电池的活性电极材料。

腔体24被配置为接纳材料。当材料被馈送到腔体24时，腔体24用材料填充到这样的程度：材料通过开口26在主沉积方向D上从模具10(的腔体24)排出。该工艺可以被称为材料通过模具10的挤出和/或沉积。腔体24中的材料的流动可以在由供应系统将材料馈送到腔体24的压力下驱动。

如图1B所示，模具10还包括形成在模具10的前侧(未标记)上的开口26。在附图所示的示例中，开口26被形成为模具10的前侧中的上模具12与下模具14之间的间隙。更一般地，开口可以被形成在模具10的前侧中。前侧可以指模具10的与主沉积方向D垂直并且面向下游的侧表面。

图2A和图2B示出了导流件30a至30f的不同示例的示意性平面图。本文所示的任何导流件30a至30f可以是系统的一部分和/或用于执行本文公开的方法。应注意，导流件30a至30f是选择示例以展示就本文所公开的主题而言的导流件可能看起来是什么样子。根据要求保护的主题配置的包括流变窄部分和流成形部分的导流件不限于附图中描绘的具体示例。

每个导流件30a至30f被布置在模具10的腔体24中。导流件30a至30f被配置为使由模具10挤出的材料的流成形。导流件30a至30f中的每一个包括流变窄部分32和流成形部分34。导流件30a至30f在高度方向H上的高度可以等于腔体24的高度。具体地，导流件30的高度和腔体24的高度可以是均匀的，即，在任何位置是恒定的。在如上所述的一些示例中，腔体24可以通过在模具10的单独的部件(诸如，上模具12和下模具14)之间插入导流件30a至30f而形成。流变窄部分32和流成形部分34还可具有等于腔体24的高度的相应高度。因此，材料可以不在导流件30上方或下方流动，特别是在流变窄部分32和流成形部分34上方或下方流动。

参照图2A中的导流件30a的左上示例，导流件30a的流变窄部分32在宽度方向W上延伸，以便阻挡材料在主沉积方向D上流动。具体地，流变窄部分32包括与主沉积方向D垂直并且面向上游的后侧壁32B(换句话说，后侧壁32B平行于宽度方向W和高度方向H延伸)。流变窄部分(特别是其后侧壁32B)能够阻挡材料在主沉积方向D上流过。

此外，导流件30a的流变窄部分32包括沿着主沉积方向D和高度方向H延伸的侧壁32S。因此，从腔体24中的歧管20流出的材料可以朝向流变窄部分32的后侧壁32B流动。材料既不能渗透流变窄部分32，也不能在流变窄部分32上方或下方流动，因此被阻止在主沉积方向上流过。因此，材料沿着后侧壁32B在宽度方向上并且然后沿着侧壁32S在主沉积方向D上围绕流变窄部分32流动。

流成形部分34在主沉积方向上从流变窄部分32向下游延伸。流成形部分34的宽度W34小于流变窄部分32的宽度W32。此外，侧壁34S在宽度方向W上从流变窄部分32的侧壁32S偏移。因此，沿着侧壁32S在主沉积方向D上流动的材料朝向流成形部分34的侧壁34S流动。如上所述，材料可以是粘性的和可流动的，并且因此能够在经过流变窄部分32之后朝向流成形部分34的侧壁34S流动。材料在宽度方向W上的流动(如上所述的扩散或滑动)可以由流成形部分34的侧壁34S限制。因此，流变窄部分32和流成形部分34的组合可以导致形成在与流成形部分34的侧壁34S相对应的位置的所沉积的材料更尖锐且更明确界定的边界。这允许沉积在衬底上的材料的厚度轮廓的精确配置。技术效果和优点可以如上所述。

相同或相似的原理可适用于导流件30b至30f的任何其他示例。在图2A和图2B中，为了可理解性，后侧壁32B、侧壁32S和侧壁34S仅利用导流件30a标记一次。此外，为了可理解性，宽度W32和W34仅利用导流件30a标记一次。出于相同原因，长度L32和L34(下文描述)仅利用导流件30c标记一次。

导流件可以被布置在腔体中的任何地方。具体地，导流件可以被布置在模具10的腔体24的横向边缘处。参照图2A和图2B所示的示例，虽然导流件30a、30c、30d和30f的示例相对于宽度方向W被布置在腔体24中的最外侧位置，但是导流件30b和30e的示例各自被布置在腔体24中的相对于宽度方向W的中心位置。在一些示例中，本文公开的系统可以包括布置在模具10的腔体24中的最外侧位置的两个导流件(诸如，导流件30a、30c、30d和30f)。这些最外侧位置可以称为腔体24或模具10的横向边缘。另选地或另外地，系统可以包括布置在模具10的腔体24的横向边缘之间的一个或更多个导流件(诸如，导流件30b和30e)。

此外，流变窄部分32和流成形部分34的宽度W32、W34可以根据材料、沉积工艺和个体的要求来调整。参照图2A中的示例，流成形部分34的宽度W34与流变窄部分32的宽度W32的比率可以是可变的。具体地，流变窄部分32的侧壁32S与流成形部分34的侧壁34S之间的偏移可以适于如上所述的扩散宽度。

类似地，流变窄部分32的长度L32和流成形部分34的长度L34可以根据材料、沉积工艺和个体的要求而变化，如在导流件30a至30f的示例中示意性展示的。

参照图2B，流成形部分34可以具有与图2A中所示的矩形块不同的任何形状。尽管在附图中未明确示出，但是流变窄部分32不限于矩形块形状，而是可以具有适于阻挡材料在主沉积方向D上流过的任何其他形状。如图2B所示的导流件30d至30f的任何示例也可以能够实现如上所述的技术效果。此外，如图2A和图2B中示例性示出的不同形状和尺寸可以导致沉积在衬底上的材料的不同边界形状。因此，本文公开的主题可以允许沉积在衬底上的材料(特别是在边界区域中)的厚度轮廓的精细配置。

在另选命名中，导流件可以被认为包括与流变窄部分32和流成形部分34的组合相对应的块，其可以被统称为流边缘部分。流边缘部分可以被认为凹陷了凹陷宽度和凹陷长度。流变窄部分32的侧壁32S与流成形部分34的侧壁34S之间在宽度方向W上的偏移可以被认为是凹陷宽度。流变窄部分32的前壁(未标记)与流成形部分34的前壁之间的偏移可以被认为是凹陷长度。类似地，关于图2B中所示的示例，流边缘部分可以被认为通过相应的特征长度凹陷了多边形形状、圆形形状、椭圆形形状或其组合。技术效果可以如上所述。

图3A示出了系统的示意性横截面平面图。图3B示出了系统的示意性透视图。该系统包括以上述方式包括腔体24和开口12的模具10。模具10具有在主沉积方向上彼此相对的前侧10F和背侧10B。模具10还包括如上所述的歧管20。

图3B以上述方式示出了包括具有相应端面12E、14E的上模具12和下模具14的模具。因此，图3A所示的视图可以是上模具12打开或移除的平面图。

该系统包括可以如上所述配置的导流件30。具体地，图3A和图3B中的导流件30具有以上述方式配置和布置的第一流变窄部分32L、第一流成形部分34L和第一导流部分36L。第一流变窄部分32L、第一流成形部分34L和第一导流部分36L形成第一叉状物30L，其可以被称为左叉状物(prong)30L。类似地，导流件30包括以上述方式配置和布置的第二流变窄部分32R、第二流成形部分34R和第二导流部分36R。第二流变窄部分32R、第二流成形部分34R和第二导流部分36R形成第二叉状物30R，其可以被称为右叉状物30R。这里，表述左侧和右侧仅仅是指如图3A和图3B所示的参照主沉积方向的取向。

图3A和图3B中的导流件30还包括在宽度方向W上伸长并布置在模具10的背面10B与歧管20之间的基部部分38。这样，基部部分38可以被配置为阻挡材料在与主沉积方向相反的方向上流动，特别是泄漏到模具10的背侧10B。

第一导流部分36L和第二导流部分36R以及因此左叉状物30L和右叉状物30R各自在主沉积方向上从基部部分38延伸到相应的流变窄部分34L和34R。第一导流部分36L和第二导流部分36R各自具有在宽度方向W上分别从第一流变窄部分32L和第二流变窄部分32R的侧壁32S偏移的侧壁36S。具体地，第一导流部分36L和第二导流部分36R具有小于相应的流变窄部分32L和32R的宽度。这样，从歧管20流出并在腔体24中扩散的材料可以沿着导流部分36L和36R的侧壁36S流动，然后流到流变窄部分32L和32R，以按照上述方式成形。

叉状物30L和30R能够阻挡材料在宽度方向W上流过。由于叉状物30L和30R连接到基部部分38，因此歧管20被导流件30至少在朝向模具的背侧10B的背侧上且在相对于宽度方向W的横向侧上围绕。此外，流变窄部分32L和32R在歧管20的一部分与开口26之间延伸。因此，歧管20被导流件30部分地也在面向开口26的前侧上围绕。

在图3A和图3B中，左叉状物30L和右叉状物30R被示出为具有不同的尺寸和形状。这仅是示例。在其他示例中，左叉状物30L和右叉状物30R可以具有相同的形状和相同的尺寸，并且相对于与主沉积方向平行的模具的中心线以镜像方式布置。在进一步的示例中，第一流变窄部分32N和第一流成形部分34L可以如上所述配置，特别是如图2A和图2B所示。类似地，第二流变窄部分32R和第二流成形部分34R可以如上所述配置，特别是如图2A和图2B所示。

图3A和图3B中的导流件30还包括可选地从基部部分38突出的流分离部分40。流分离部分40被布置在沿宽度方向与流变窄部分32L和32R间隔开的位置。流分离部分40与叉状物30L和30R间隔开。流分离部分40可以具有沿着主沉积方向的细长形状。流分离部分40可被以配置为分离由模具10挤出的材料的流。例如，流分离部分40可以导致沉积在衬底上的材料的负载量(即，每面积的涂层重量或沉积厚度)的减小。流分离部分40的宽度和/或长度可以适于材料的特性、产品要求和工艺规格。具体地，流分离部分40的长度可以相对于第一流变窄部分32L(和/或第二流变窄部分32R)和第一流成形部分34L(和/或第二流成形部分34R)的尺寸和布置来调节。

图3A和图3B所示的系统可以以上述方式起作用。图3A和图3B所示的系统还可以包括上述任何特征，除非另有说明或技术上不适合。

图4A和图4B各自示意性地示出根据示例的系统的横截面平面图。图4A中所示的示例可以包括图3A和图3B的示例的所有特征，除了在左叉状物30L与右叉状物30R之间提供附加流边缘部分30C。附加流边缘部分30C包括附加(中心)流变窄部分32C和附加(中心)流成形部分34C，其可以各自如上所述地配置和起作用。

图4B中所示的示例可以包括图3A和图3B的示例的所有特征，除了图4B中的流分离部分40具有减小的长度，使得流分离部分40的长度相对于第一流变窄部分32L(和/或第二流变窄部分32R)和第一流成形部分34L(和/或第二流成形部分34R)的尺寸和布置来调节，使得流分离部分40与开口26之间的距离DC大于第一流成形部分34L(和/或第二流成形部分34R)与开口26之间的距离DL(和/或DR)。另外地或另选地，图4B中的流分离部分40的示例可以具有小于导流部分36L和36R的宽度的减小的宽度。因此，可以精细地调整材料的负载量的减少。

在图4B的示例中，第一流成形部分34L和第二流成形部分34R具有不同的长度，从而导致不同的距离DL和DR。这仅是示例。在未明确示出的其他示例中，不同的距离DL和DR可由第一流变窄部分32L、第二流变窄部分32R、第一导流部分36L和/或第二导流部分36R的不同形状和/或尺寸产生。

此外，在图4B的示例中，第一叉状物30L和第二叉状物30R在形状和尺寸上不同。这可导致所沉积的材料在相对于宽度方向的边界区域中的不同厚度轮廓。在以下示例中，左叉状物30L和右叉状物30R可以具有相同的尺寸和形状，而不限于此。

图5A和图5B示意性地示出根据示例的系统的横截面平面图和透视图。图5A和图5B所示的示例可以包括图3A和图3B的示例的所有特征，除了图5A和图5B中的示例的导流件30另外包括两个流减少部分42。如图5A和图5B所示，流减少部分42各自在主沉积方向上从基部部分38延伸。

流减少部分42各自具有比流分离部分40的长度L40小的长度L42。因此，流减少部分42可以适于在与流减少部分42的位置相对应的位置稍微减小沉积在衬底上的材料的厚度。具体地，流减少部分42可以被配置为在对应位置将沉积在衬底上的材料的厚度减小到比流分离部分40能做到的更小的程度。例如，流分离部分40可以用于在衬底上的沉积材料的区域之间在宽度方向上形成间隙，而流减少部分42可以用于将所沉积的材料的厚度减小到较小程度。

可以利用这种不同的厚度减小来提供材料相关的、精细调谐的厚度轮廓。这关于在隔膜的相对侧上沉积负极活性材料的二次电池的正极活性材料的沉积而言尤其有用。

图6A和图6B示出了系统的不同示例的示意性横截面平面图。图6A中所示的示例包括如参考先前附图5A和图5B所描述的特征，除了流减少部分42a和42b中的一个的长度等于流分离部分40的长度。因此，根据该示例的系统可以能够产生沉积于衬底上的材料的不对称厚度轮廓。

图6A中所示的示例包括如参考先前附图5A和图5B所描述的特征，除了省略了流分离部分40。这表明仅流分离部分是可选的。结果，沉积在衬底上的材料可以具有相对平滑的厚度轮廓。

在一些示例中，流变窄部分32的宽度W32(例如图2A所示，而不限于该特定示例)可以是1mm至100mm、或2mm至80mm、或5mm至60mm。另选地或另外地，流变窄部分32的宽度W32与其长度L32的比率(W32/L32)可以是0.1至10、或0.2至8、或0.5至5。

在本文中，宽度偏移ΔW(例如图2A中所示但不限于该具体示例)指示流变窄部分32的侧壁32S与相邻流成形部分34的侧壁34S之间在宽度方向W上的偏移。在一些示例中，(对应的)流变窄部分32的宽度偏移ΔW与宽度W32的比率可以是0.01至0.9、或0.05至0.8、或0.1至0.6。具体地，宽度偏移ΔW可以是0.1mm至30mm、或0.2mm至20mm、或0.5mm至10mm。

在一些示例中，流变窄部分32和(分别相邻的)流成形部分34可以在一个横向侧上齐平(即，它们的侧壁32S、34S对准和连续)，并且侧壁32S和34S可以在宽度方向上彼此偏移相对的横向侧上的上述宽度偏移ΔW。在这样的示例中，宽度偏移ΔW可以对应于宽度的差，即，W34-W32。

在一些示例中，流成形部分34的长度L34与相邻流变窄部分32的长度L32的比率(L34/L32)(例如在图2A中标记的，而不限于该特定示例)可以是0.01至1、或0.02至0.5、或0.05至0.1。具体地，流成形部分34的长度L34可以是0.1mm至5mm、或0.1mm至4mm、或0.2mm至2mm。

在一些示例中，歧管20与模具10的开口26之间的区域可以被称为平台部分(在图1B中由其长度L21暗示，而不限于该特定示例)。换句话说，平台部分可以指在歧管20与开口26之间的腔体24的一部分。平台部分在主沉积方向D上的长度L21可以为1mm至100mm、或10mm至80mm、或20mm至60mm。在具体示例中，流变窄部分32的长度L32与平台部分的长度的比率可以是0.5至0.999、或0.8至0.995、或0.9至0.99。

本文提到的比率和数值以及范围可以适用于流变窄部分32和流成形部分34的任何形状。应当理解，比率和数值以及范围主要取决于工艺规范和产品要求，即，要使用本文公开的系统和/或方法制造的二次电池。此外，在流变窄部分32的侧壁32S和/或流成形部分34的侧壁34S不与主沉积方向D平行的示例中，相应宽度W32、W34和相应长度L32、L34可以分别指在流变窄部分32和流成形部分34在主沉积方向D的最下游位置处的宽度和长度。

在一些示例中，流成形部分34与开口26之间的距离(例如图4B中的距离DL和距离DR，但不限于这些具体示例)可以是0.1mm至2mm、或0.2mm至1mm或0.3mm至0.8mm。另选地或另外地，所述距离与平台部分的长度L21的比率(DL/L21和/或DR/21)可以是0.001至0.5、或0.005至0.3、或0.001至0.1。

使用如本文所公开的流变窄部分32和流成形部分34使得能够以所沉积的材料的轮廓(厚度轮廓和/或负载量轮廓)具有均匀中心区域和独特边界区域的方式沉积材料。边界区域的独特之处在于所沉积的材料的量相对于中心区域显著减少。边界区域的形状和位置可能受流成形部分34的形状和尺寸的影响，特别是与流变窄部分32结合影响时。

图7示出沉积的材料的轮廓的示例，其中，相应轮廓相对于距所沉积的材料在宽度方向上的最外侧位置的距离(以mm为单位)以任意单位绘制。在图7中，示例E1和E2呈现可以使用如本文所公开的流变窄部分32和流成形部分34获得的轮廓。示例E1和E2的轮廓各自在边界区域中展现S形曲线，所述边界区域在示例E1中在约6.5mm的宽度上延伸且在示例E2中在约4mm的宽度上延伸。进一步观察到从边界区域向内继续的相应中心区域。在示例E1和E2的中心区域中，轮廓近似恒定。换句话说，在中心区域中，所沉积的活性材料的轮廓的波动为相对于轮廓的最大值的0.1％至5％、或0.1％至4％、或0.1％至3％。

相比之下，比较例C1示出了通过在涂覆辊上施加厚度减小胶带而获得的轮廓，这是减小沉积在电极片上的材料的厚度的一种常规技术。如图7中所示，比较例C1在最外侧区域(即，接近距离0mm)执行急剧增加且因此没有独特的边界区域。进一步向内，比较例C1的轮廓示出了延长得相当长的饱和曲线，其具有直到距最外侧位置约15mm为止的稳定的增加。因此，通过比较例C1获得的轮廓具有所沉积的材料的相对不均匀的轮廓和相对厚的(或非独特的)边界区域，这对于电池制造工艺以及电池生产的效率可能不太有益。这进一步表明，使用如本文所公开的流变窄部分和流成形部分可以有助于提高电池制造过程和电池生产两者的效率。

根据以上所述，本文公开了使用用于沉积材料的系统或二次电池制造系统或通过本文公开的二次电池制造方法生产的电池(特别是二次电池)。具体地，电池可以包括按照如下方式沉积的活性材料：使得所沉积的活性材料的轮廓在边界区域中表现为S形曲线(S曲线)，并且所沉积的活性材料的轮廓在中心区域中近似恒定。在本文中，轮廓可以指宽度方向上的厚度轮廓或负载量轮廓(即，所沉积的重量的轮廓)。所沉积的活性材料可以用于(二次)电池的正极或负极。

边界区域可以是所沉积的活性材料在宽度方向上的最外侧区域。边界区域的横向范围可以是从所沉积的活性材料的最外侧位置起的1mm至15mm、或2mm至10mm、或3mm至8mm。

中心区域可以与边界区域连续地相邻，并且在宽度方向上比边界区域更远离所沉积的活性材料的最外侧位置。中心区域可以是所沉积的活性材料的所沉积的活性材料的轮廓的波动为相对于轮廓的最大值的0.1％至5％、或0.1％至4％、或0.1％至3％的区域。这种波动可以被认为是近似恒定的。

在一些示例中，流分离部分40与开口26之间的距离(间隙)DC(例如图4B所示但不限于该特定示例)可以是0.1mm至2mm、或0.2mm至1mm或0.3mm至0.8mm。另选地或另外地，距离DC与平台部分的长度L21的比率(DC/L21)可以是0.001至0.5、或0.005至0.3、或0.001至0.1。

在一些示例中，流减少部分42(例如，如图5A至图6B所示但不限于这些具体示例)与开口26之间的距离(间隙)和平台部分的所述长度L21的比率可以是0.001至0.5、或0.005至0.3、或0.001至0.1。

图8示出了根据另一示例的所沉积的材料的轮廓。图8的图示(A)示意性地示出导流件的示例，该导流件包括设置在横向最外侧位置(即，就宽度方向而言)上的两个流变窄部分32和两个流成形部分34。导流件还包括布置在导流件的中心的流分离部分40和从流分离部分40横向偏移布置的两个流减少部分42。

图8的右侧图示(B)示出了可以使用如本文所公开的流减少部分42获得的所沉积的材料的轮廓的示例。在图8的图示(B)中，所沉积的材料的量相对于如在图8的图示(A)中描绘的流减少部分42中的一者附近的横向位置以任意单位绘制。如图所示，使用如本文所公开的流减少部分42的特性是轮廓在与流减少部分42的位置相对应的区域中呈现弯曲。即，所沉积的材料的轮廓在流减少部分42的中心(就宽度方向而言)呈现局部最大值，并且在两个横向度方向(即，正负方向)上向外急剧增加(相对于流减少部分42的中心)之前从其向外减小到相应的局部最小值。然后，轮廓在从由流减少部分42形成的凹部横向向外的每侧上呈现最大值。从每个最大值进一步向外，轮廓平滑地减小到相对恒定的水平，从而在所述凹部的每一侧上形成肩部。

在图8的图示(B)中，轮廓下降T10指示流减少部分42的中心(就宽度方向W而言)的局部最大值与从其向外相应的最小值(每侧一个)之间的所沉积的材料的量的差。在一些示例中，轮廓下降T10为相对于流减少部分42的中心的局部最大值的值的0.1％至10％、或0.5％至8％、或1％至5％。

此外，在图8的图示(B)中，轮廓下降T21和T22各自表示在与由流减少部分42形成的凹部相邻且从其向外的相应局部最大值与在(分别的正和负)宽度方向上进一步向外的恒定水平之间的所沉积的材料的量之间的差。在一些示例中，轮廓下降T21和/或轮廓下降T22为相对于形成从由流减少部分42形成的凹部横向向外的肩部的相应最大值的值的0.1％至10％、或0.5％至8％、或1％至5％。

根据以上所述，本文公开了使用用于沉积材料的系统或二次电池制造系统或通过本文公开的二次电池制造方法生产的电池，特别是二次电池。具体地，电池可以包括按照如下方式沉积的活性材料：使得所沉积的活性材料的轮廓具有在介于两个最小值之间的中心处具有局部最大值的凹部。在示例中，局部最大值与两个最小值中的至少一个最小值之间的所沉积的材料的量的差可以为相对于最大值的值的0.1％至10％、或0.5％至8％、或1％至5％。

另选地或另外地，电池可以包括按照如下方式沉积的活性材料：使得所沉积的活性材料的轮廓具有凹部和由与凹部横向相邻的相应最大值形成的至少一个肩部。从至少一个肩部向外，所沉积的活性材料的轮廓可以近似恒定。恒定轮廓的相应最大值与向外区域之间的所沉积的材料的量的差可以为相对于相应最大值的值的0.1％至10％、或0.5％至8％、或1％至5％。

前述是用于证明可以如何实现所要求保护的主题的不同示例。可能存在用于实现未在附图中明确示出的所要求保护的主题的进一步的可能性。例如，导流件可包括更大数量(两个、三个、四个等)的流分离部分。导流件可以包括更大数量(三个、四个、五个等)的流减少部分。此外，导流件可以包括更大数量(四个、五个、六个、七个等)的流边缘部分，每个流边缘部分以上述方式组合相应的流变窄部分和相应的流成形部分。

Claims

1.一种用于沉积材料的系统，所述系统包括：

-流成形部分，所述流成形部分在所述主沉积方向上从所述流变窄部分向下游延伸，其中，所述流成形部分的宽度小于所述流变窄部分的宽度或者从所述流变窄部分的宽度减小，其中，所述流成形部分的宽度和所述流变窄部分的宽度是在所述宽度方向上确定的。

2.根据权利要求1所述的系统，

其中，所述流变窄部分具有与所述宽度方向垂直的侧壁，

其中，所述流成形部分具有与所述宽度方向垂直的侧壁，其中，所述流成形部分的侧壁在所述宽度方向上从所述流变窄部分的侧壁偏移。

3.根据权利要求1或2所述的系统，

其中，所述导流件还包括导流部分，所述导流部分沿着所述主沉积方向伸长，以阻挡所述材料在所述宽度方向上流过，

其中，所述导流部分从所述流变窄部分与所述主沉积方向相反地延伸。

4.根据权利要求3所述的系统，

其中，所述导流件还包括在所述宽度方向上伸长的基部部分，

其中，所述导流部分在所述主沉积方向上从所述基部部分延伸到所述流变窄部分。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，

其中，所述模具包括上模具和下模具，所述上模具包括下端面，并且所述下模具包括上端面，其中，所述上模具的所述下端面和所述下模具的所述上端面被配置为彼此靠置，

其中，所述腔体由插入在所述上模具的端面和所述下模具的端面之间的导流件形成。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，所述系统还包括：

歧管，所述歧管被形成在所述模具中并且与所述腔体连通，

其中，所述导流件至少在所述歧管的与所述模具的所述开口相对的背侧以及在所述歧管的相对于所述宽度方向的横向侧上围绕所述歧管。

7.根据权利要求6所述的系统，

其中，所述流变窄部分的至少一部分被定位在所述模具的所述开口与所述歧管之间。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，

其中，所述导流件还包括沿着所述主沉积方向伸长的流分离部分，以阻挡所述材料在所述宽度方向上流过，

其中，所述流分离部分与所述流变窄部分间隔开。

9.根据权利要求8所述的系统，

其中，所述流成形部分与所述模具的所述开口之间的距离小于所述流分离部分与所述模具的所述开口之间的距离。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，

其中，在与所述主沉积方向垂直并且与所述宽度方向垂直的平面图中，所述流变窄部分和所述流成形部分一起具有大写字母T或大写字母L的形状。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述导流件还包括：

另一流变窄部分，所述另一流变窄部分在宽度方向上延伸，以阻挡所述材料在所述主沉积方向上流过；以及

另一流成形部分，所述另一流成形部分在所述主沉积方向上从所述另一流变窄部分向下游延伸，其中，所述另一流成形部分的宽度小于所述另一流变窄部分的宽度或者从所述另一流变窄部分的宽度减小，

其中，所述另一流变窄部分与所述流变窄部分间隔开。

12.根据权利要求11所述的系统，

其中，所述流变窄部分和所述另一流变窄部分被布置在所述模具的所述腔体内相对于所述宽度方向的最外侧位置处。

13.根据权利要求11或12所述的系统，

其中，所述另一流变窄部分的宽度与所述流变窄部分的宽度不同；和/或

其中，所述另一流变窄部分的长度与所述流变窄部分的长度不同，所述另一流变窄部分的长度和所述流变窄部分的长度是在所述主沉积方向上确定的。

14.一种二次电池制造系统，所述二次电池制造系统包括根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述材料是用于制造二次电池的活性材料，具体是正极活性材料。

15.一种使用根据权利要求1至13中的任一项所述的系统的二次电池制造方法，所述二次电池制造方法包括以下步骤：

将活性材料馈送到模具，使得所述活性材料被接纳在所述模具的腔体中并且通过所述模具的开口排出，所述活性材料具体是正极活性材料。

16.一种使用根据权利要求1至13中的任一项所述的系统和/或通过根据权利要求15所述的方法生产的电池，所述电池具体是二次电池。

17.根据权利要求16所述的电池，所述电池包括按照如下方式沉积的活性材料：使得所沉积的活性材料的轮廓在边界区域中表现为S形曲线，并且所沉积的活性材料的轮廓在中心区域中近似恒定。

18.根据权利要求16或17所述的电池，

其中，所述边界区域是所沉积的活性材料在宽度方向上的最外侧区域，其中，所述边界区域的横向范围为从所沉积的活性材料的最外侧位置起的1mm至15mm、或2mm至10mm、或3mm至8mm。

19.根据权利要求16至18中的任一项所述的电池，

其中，所述中心区域是所沉积的活性材料的所述轮廓近似恒定的沉积的活性材料的区域，具体地，其中，所沉积的活性材料的所述轮廓的波动为相对于所述轮廓的最大值的0.1％至5％、或0.1％至4％、或0.1％至3％。

20.根据权利要求16至20中的任一项所述的电池，所述电池包括按照如下方式沉积的活性材料：所沉积的活性材料的所述轮廓在介于两个最小值之间的中心处具有局部最大值的凹部。

21.根据权利要求20所述的电池，其中，所沉积材料的量在所述局部最大值与所述两个最小值中的至少一个最小值之间的差相对于所述最大值的值是0.1％至10％、或0.5％至8％、或1％至5％。

22.根据权利要求20或21所述的电池，其中，所沉积的活性材料的所述轮廓具有凹部和由与所述凹部横向相邻的相应最大值形成的至少一个肩部，其中，所沉积的活性材料的所述轮廓从所述至少一个肩部向外近似恒定。

23.根据权利要求22所述的电池，其中，所沉积的活性材料的量在相应最大值和恒定轮廓的向外区域之间的差是相对于所述相应最大值的值的0.1％至10％、或0.5％至8％、或1％至5％。