CN211865543U

CN211865543U - 双面涂敷装置及涂膜形成系统

Info

Publication number: CN211865543U
Application number: CN201922232714.6U
Authority: CN
Inventors: 冈田广司
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2020-11-06
Anticipated expiration: 2029-12-12
Also published as: JP7089464B2; JP2020097005A

Abstract

本实用新型提供一种能够防止涂敷液的液体垂落的双面涂敷装置及涂膜形成系统。沿铅垂方向向上搬送基材。隔着基材沿水平方向相对配置有一对涂敷喷嘴。送至涂敷喷嘴的涂敷液从狭缝状的喷出口向移动的基材的表面背面喷出。涂敷喷嘴的上侧唇部与基材之间的上部间隔(D3)比喷出口的狭缝间隔(D1)狭小。另外，涂敷喷嘴的下侧唇部与基材之间的下部间隔(D2)比上部间隔(D3)狭小。在下侧唇部与基材之间形成的空间的压力损失大于在上侧唇部与基材之间形成的空间的压力损失，能够准确地防止来自下侧唇部与基材之间的涂敷液的液体垂落。

Description

双面涂敷装置及涂膜形成系统

技术领域

本实用新型涉及一种在长带状基材的两面同时涂敷化学电池材料等涂敷液的双面涂敷装置及安装有该双面涂敷装置的涂膜形成系统。

背景技术

以往，在锂离子二次电池等化学电池的制造中，用卷对卷方式搬送金属箔等基材，并向该基材的表面喷出电极材料的涂敷液来形成涂膜。另外，为了将电极形成为多层结构，经常是在基材的表面背面这两面形成涂膜，已知有向基材的两面喷出电极材料的涂敷液从而形成涂膜的双面涂敷装置。作为这样的双面涂敷装置，有下述这样的装置：首先在基材的一面上涂敷涂敷液后进行干燥处理，接着向基材的另一面涂敷涂敷液后再次进行干燥处理。通过这样的方法，能够对基材的两面进行涂敷处理，但是，需要在一条生产线上设置两台干燥炉，装置全长变长，成本增加。

因此，开发了如下装置：在进行干燥处理前，对基材的两面同时涂敷涂敷液，对基材的两面一并进行干燥处理。例如，专利文献1公开了一种双面涂敷装置，其以隔着基材与表面侧和背面侧相向的方式配置涂敷喷嘴，从两侧的涂敷喷嘴同时向基材的表面背面两面喷出涂敷液，进行双面同时涂敷。在如专利文献1所公开的双面涂敷装置中，对基材的表面背面两面涂敷涂敷液后，一并进行干燥处理，所以，一台干燥炉便足够，并能够提高电极的生产力。

专利文献1：特开2015-62865号公报

虽然在专利文献1所公开的装置中是沿大致水平方向搬送基材，并在基材的上下方配置涂敷喷嘴，但也可以是沿大致铅垂方向搬送基材，并在基材的左右配置一对涂敷喷嘴。在这样的装置中，沿铅垂方向向上地搬送基材，并从左右的涂敷喷嘴向基材的表面和背面喷出涂敷液进行涂敷处理。

当沿铅垂方向向上地搬送基材并进行涂敷处理时，在涂敷膜厚度薄的情况下由于涂敷喷嘴与基材之间的间隙狭小，因此即使基材的搬送速度比较慢，涂敷液也不会向涂敷喷嘴下方流出。但是，在涂敷膜厚度厚的情况下由于涂敷喷嘴与基材之间的间隙必然变大，因此会发生涂敷液因自重而向涂敷喷嘴下方流出的现象。如果发生这样的液体垂落，则会导致涂覆不均等涂敷不良。

实用新型内容

本实用新型是鉴于上述课题而提出的，其目的在于提供一种能够防止涂敷液的液体垂落的双面涂敷装置及涂膜形成系统。

为了解决上述课题，技术方案1的方案是一种双面涂敷装置，对长带状的基材的两面同时涂敷涂敷液，其特征在于，

具有：

基材搬送部，从第一辊送出的所述基材经第二辊卷取，从而，沿着长度方向连续搬送所述基材，并且，在至少部分区间沿铅垂方向向上搬送所述基材；以及一对喷嘴，在所述部分区间，隔着所述基材沿水平方向相对配置，并具有沿水平方向延伸的狭缝状的喷出口。所述一对喷嘴的每一个具有均被设置为与所述基材的主面相平行的上侧唇部和下侧唇部，所述上侧唇部规定所述喷出口的上端，所述下侧唇部规定所述喷出口的下端，在所述下侧唇部与所述基材之间形成的空间的压力损失大于在所述上侧唇部与所述基材之间形成的空间的压力损失。

另外，技术方案2的方案是如技术方案1所述的双面涂敷装置，其特征在于，所述下侧唇部与所述基材之间的间隔比所述上侧唇部与所述基材之间的间隔狭小。

另外，技术方案3的方案是如技术方案2所述的双面涂敷装置，其特征在于，所述上侧唇部与所述基材之间的间隔比所述喷出口的狭缝间隔狭小。

另外，技术方案4的方案是如技术方案3所述的双面涂敷装置，其特征在于，所述上侧唇部与所述基材之间的间隔与向所述基材涂敷的涂敷液的湿膜厚相等。

另外，技术方案5的方案是一种涂膜形成系统，其特征在于，具有：技术方案1至4中任一项所述的双面涂敷装置；使由所述双面涂敷装置形成在基材的两面上的涂敷液的涂膜干燥的干燥部。

根据技术方案1至5的方案，因为在规定喷出口的下端的下侧唇部与基材之间形成的空间的压力损失大于在规定喷出口的上端的上侧唇部与基材之间形成的空间的压力损失，所以，能够准确地防止来自下侧唇部与基材之间的涂敷液的液体垂落。

附图说明

图1是表示安装有本实用新型的双面涂敷装置的涂膜形成系统的整体结构的图。

图2是一对涂敷喷嘴的前端附近的放大图。

图3是表示通过一对涂敷喷嘴向基材的表面背面涂敷涂敷液的方式的图。

其中，附图标记说明如下：

1 涂膜形成系统

5 基材

10 双面涂敷装置

20 涂敷喷嘴

21 喷出口

22 上侧唇部

23 下侧唇部

60 搬送机构

61 放卷辊

62 卷绕辊

80 干燥部

90 控制部

具体实施方式

下面，参考附图详细说明本实用新型的实施方式。

图1是表示安装有本实用新型的双面涂敷装置的涂膜形成系统1的整体结构的图。此外，在图1及之后的各图中，为了便于理解，会根据需要夸张或简化各部件的尺寸或数量。

该涂膜形成系统1是一种通过卷对卷方式搬送作为基材的长带状的金属箔，并向该基材的两面涂敷电极材料即包括活性物质的涂敷液，进行该涂敷液的干燥处理，从而制造锂离子二次电池的电极的装置。涂膜形成系统1构成为在双面涂敷装置10中具有干燥部80。另外，涂膜形成系统1具有管理整个系统的控制部90。

本实用新型的双面涂敷装置10具有一对涂敷喷嘴20、20及搬送机构60。控制部90也控制双面涂敷装置10的各个机构部，作为双面涂敷装置10的控制部发挥作用。

搬送机构60具有放卷辊(第一辊)61、卷绕辊(第二辊)62及多个导向辊63。放卷辊61和卷绕辊62由省略图示的驱动马达驱动而旋转。多个导向辊63均设置为自由旋转。从放卷辊61送出长带状基材5，然后将其导向多个导向辊63，并通过卷绕辊62将其卷绕，从而，沿长度方向连续搬送长带状基材5。即，搬送机构60按双面涂敷装置10、干燥部80的顺序，以卷对卷方式连续搬送基材5。此外，导向辊63的个数及配置位置并不限于图1的例子，能够根据需要适当增减。

另外，在从放卷辊61到卷绕辊62的基材5的搬送路径中，在干燥部80之前的部分区间中，搬送机构60沿铅垂方向向上搬送基材5。具体而言，通过将该部分区间的两端的导向辊63沿铅垂方向上下配置，从而在该部分区间内沿铅垂方向搬送基材5。

在沿铅垂方向向上搬送基材5的上述部分区间中，隔着被搬送的基材5沿水平方向相对配置一对涂敷喷嘴20、20。一对涂敷喷嘴20、20具有形成大致左右对称的同样的结构。

图2是一对涂敷喷嘴20、20的前端附近的扩大图。一对涂敷喷嘴20、20的每一个例如由不锈钢形成。各个涂敷喷嘴20是狭缝喷嘴，具有沿水平方向(长条状基材5的宽度方向)延伸的狭缝状的喷出口21。

从省略图示的送液机构向一对涂敷喷嘴20、20供给涂敷液。该送液机构具有贮存涂敷液的槽、泵及压力传感器等，并以规定流量向涂敷喷嘴20连续或者间歇性地供给涂敷液。供给至涂敷喷嘴20的涂敷液从狭缝状的喷出口21向基材5喷出。隔着基材5相向配置的一对涂敷喷嘴20、20向基材5的表面及背面同时喷出涂敷液并形成涂膜。此外，所谓基材5的“表面”是指基材5的两个主面中的一面，所谓“背面”是指其相反侧的另一面。即，基材5的表面及背面是仅用于识别基材5的两面的标记，并非将某一特定的面限定为表面或背面。

如图2所示，涂敷喷嘴20在比喷出口21更靠上侧的前端具有上侧唇部22。上侧唇部22被设置为与被搬送的基材5的主面相平行，并规定喷出口21的上端。另外，涂敷喷嘴20在比喷出口21更靠下侧的前端具有下侧唇部23。下侧唇部23被设置为与被搬送的基材5的主面相平行，并规定喷出口21的下端。

喷出口21的铅垂方向(基材5的长度方向)的间隔即狭缝间隔D1例如为500μm。另外，上侧唇部22与基材5的主面之间的间隔即上部间隔D3例如为250μm。并且，下侧唇部23与基材5的主面之间的间隔即下部间隔D2例如为150μm。即，下侧唇部23比上侧唇部22更接近基材5的主面，下部间隔D2比上部间隔D3更狭小。另外，上部间隔D3比狭缝间隔D1更狭小。因此，下部间隔D2自然比狭缝间隔D1更狭小。

返回图1，干燥部80对由一对涂敷喷嘴20、20在基材5的两面上形成的涂敷液的涂膜进行干燥处理。干燥部80加热由搬送机构60搬送的基材5，从而使溶剂从涂敷液的涂膜蒸发以进行干燥处理。干燥部80例如可以具有：预热部，使涂敷液的涂膜缓慢升温；主干燥部，将涂膜升温至规定温度并进行主加热；退火部，将涂膜加热至更高温度并消除膜中的畸变或残留应力；冷却部，冷却加热后的涂膜。

控制部90控制设置在包括双面涂敷装置10的涂膜形成系统1的各个动作机构，并进行针对基材5的涂敷处理。作为控制部90的硬件的结构与常规计算机相同。即，控制部90具有作为进行各种计算处理的电路的CPU、作为存储基本程序的只读存储器的ROM、作为存储各种信息的读写自由的存储器的RAM以及存储控制用软件或数据等的磁盘。控制部90的CPU执行规定的处理程序，从而，控制部90控制涂膜形成系统1的各种机构，进行涂膜形成系统1的涂敷处理。

在利用具有上述这样的结构的涂膜形成系统1来进行电极制造时，通过搬送机构60沿长度方向以卷对卷方式连续搬送基材5，并通过一对涂敷喷嘴20、20向基材5的表面背面同时涂敷涂敷液。作为涂敷对象的基材5是作为锂离子二次电池的集电体发挥作用的金属箔。利用涂膜形成系统1制造锂离子二次电池的正极时，作为基材5，例如能够使用铝箔(Al)。另外，在利用涂膜形成系统1制造负极时，作为基材5，例如能够使用铜箔(Cu)。基材5为长条状的板状金属箔，其宽度及厚度并未特别限定，例如可以设置其宽度为600mm～700mm、厚度为10μm～20μm。

在双面涂敷装置10中，隔着由搬送机构60搬送的基材5沿水平方向相向地配置有一对涂敷喷嘴20、20。一对涂敷喷嘴20、20从喷出口21向由搬送机构60沿铅垂方向向上搬送的基材5的表面及背面同时喷出涂敷液，并在基材5的两面形成涂敷液的涂膜。

在利用涂膜形成系统1制造正极时，作为正极材料的涂敷液，例如使用作为正极活性物质的钴酸锂(LiCoO₂)、作为导电助剂的碳(C)、作为粘结剂的聚偏氟乙烯(PVDF)、作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)的混合溶液。作为正极活性物质，替代钴酸锂，还能够使用镍酸锂(LiNiO₂)、锰酸锂(LiMn₂O₄)、磷酸铁锂(LiFePO₄)等。

另一方面，在利用涂膜形成系统1来制造负极时，作为负极材料的涂敷液，例如使用作为负极活性物质的石墨(graphite)、作为粘结剂的PVDF、作为溶剂的NMP的混合溶液。作为负极活性物质，替代石墨，还能够使用硬碳、钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)、硅合金、锡合金等。另外，在正极材料及负极材料这两者中，均能够替代PVDF将丁苯橡胶(SBR)等用作粘结剂，替代NMP将水(H₂O)等用作溶剂。并且，在将SBR用作粘结剂，将水用作溶剂的情况下，还能够并用羧甲基纤维素(CMC)作为增粘剂。这些正极材料及负极材料的涂敷液是分散有固体(微粒子)的浆液，其粘度均为1Pa·s(帕秒)以上，通常具有触变性。

在基材5表面及背面涂敷相同种类的涂敷液。例如，若在基材5的表面涂敷正极材料的涂敷液，则在基材5的背面也涂敷正极材料的涂敷液。另外，若在基材5的表面涂敷负极材料的涂敷液，则在基材5的背面也涂敷负极材料的涂敷液。即，一对涂敷喷嘴20、20喷出相同种类的涂敷液。另外，一对涂敷喷嘴20、20既可以连续喷出涂敷液以对基材5进行连续性涂敷，也可以断续喷出涂敷液以对基材5进行间歇性涂敷。

图3是表示通过一对涂敷喷嘴20、20向基材5的表面背面涂敷涂敷液的方式的图。如箭头AR3所示，长带状基材5由搬送机构60沿铅垂方向向上搬送。一对涂敷喷嘴20、20从喷出口21向沿铅垂方向向上移动的基材5的表面背面同时喷出涂敷液。已喷出的涂敷液落在基材5的表面背面上并形成涂敷液的涂膜。形成的涂膜的湿膜厚和上侧唇部22与基材5的主面之间的上部间隔D3大致相等。

其中，假如在上侧唇部22与下侧唇部23为相同的面，即上部间隔D3与下部间隔D2相等的情况下，若涂膜的湿膜厚厚，则会在下侧唇部23与基材5之间产生涂敷液的液体垂落。如前文所述，若发生这样的液体垂落，则漏出的涂敷液沿基材5的主面流动，导致涂敷不良。

在本实施方式中，下侧唇部23比上侧唇部22更接近基材5的主面，下部间隔D2形成为比上部间隔D3更狭小。由此，在下侧唇部23与基材5之间形成的空间的压力损失大于在上侧唇部22与基材5之间形成的空间的压力损失。其结果，即使在形成比较厚的湿膜厚的涂膜的情况下，也能够在形成于下侧唇部23与基材5之间的空间保持涂敷液，防止来自该空间的涂敷液的液体垂落。由此，能够防止液体垂落导致的涂敷不良。

另外，上部间隔D3比喷出口21的狭缝间隔D1更狭小。为此，能够向在上侧唇部22与基材5之间形成的空间供给充足液量的涂敷液，能够防止涂敷液不足导致的涂覆不均。但是，若上部间隔D3过度狭小，则会发生因膨胀现象而导致的涂敷不良，所以，需要确保上部间隔D3的大小为不产生这样的膨胀现象的程度。

向干燥部80搬送由一对涂敷喷嘴20、20向表面背面两面涂敷涂敷液并形成了涂膜的基材5，加热基材5，从涂敷液蒸发溶剂，进行涂敷液的涂膜的干燥处理。在从干燥部80搬出基材5时，涂敷液的涂膜已被充分干燥。涂膜被干燥后的干燥膜厚小于上述湿膜厚。并且，从干燥部80搬出的基材5由卷绕辊62卷绕。

在本实施方式中，使喷出涂敷液的涂敷喷嘴20的下侧唇部23比上侧唇部22更接近基材5，设置下部间隔D2比上部间隔D3更小。由此，在下侧唇部23与基材5之间形成的空间的压力损失大于在上侧唇部22与基材5之间形成的空间的压力损失。换言之，使涂敷喷嘴20具有指向性，相比从下侧唇部23与基材5之间，涂敷液更易从上侧唇部22与基材5之间脱落。其结果，能够准确地防止来自下侧唇部23与基材5之间的涂敷液的液体垂落，能够防止涂敷液的液体垂落导致的涂敷不良。

以上，说明了本实用新型的实施方式，只要不脱离本实用新型的主旨，能够进行上述内容之外的各种变更。例如，在上述实施方式中，下侧唇部23是与基材5的主面平行的平面，但是，并不局限于此，下侧唇部23可以是多级的也可以是曲面的。在下侧唇部23为多级或曲面的情况下，优选离喷出口21越远(越朝向下侧)，下侧唇部23与基材5的主面之间的间隔越狭小的形状。另外，还可以在下侧唇部23上设置突起，将其与基材5之间的间隔设置为狭小区域。总而言之，下侧唇部23的形态只要达到在下侧唇部23与基材5之间形成的空间的压力损失大于在上侧唇部22与基材5之间形成的空间的压力损失即可。

另外，可以在基材5的搬送路径上的干燥部80与卷绕辊62之间设置检查部，在卷取干燥处理后的基材5之前检查涂膜。作为检查内容，例如只要非接触地检查涂膜的膜厚或涂敷位置即可。

另外，在上述实施方式中，涂敷时沿铅垂方向向上搬送基材5，但是，也可以是略偏离铅垂方向地搬送基材5，并从隔着该基材5相对配置的一对涂敷喷嘴20、20进行双面同时涂敷。

另外，成为使用本实用新型的技术进行涂敷处理的对象的涂敷液，并不仅限于锂离子二次电池的电极材料，例如可以是锂离子电容器或太阳能电池材料(电极材料、密封材料)的涂敷液或者电子材料的绝缘膜或保护膜的涂敷液。或者，为了向玻璃基板涂敷防静电涂料的涂敷液也可以使用本实用新型的技术。并且，为了涂敷颜料或胶粘剂的涂敷液，也可以使用本实用新型的技术。

Claims

1.一种双面涂敷装置，对长带状的基材的两面同时涂敷涂敷液，其特征在于，

具有：

基材搬送部，从第一辊送出的所述基材经第二辊卷取，从而沿着长度方向连续搬送所述基材，并且，在至少部分区间沿铅垂方向向上搬送所述基材；以及

一对喷嘴，在所述部分区间，隔着所述基材沿水平方向相对配置，并具有沿水平方向延伸的狭缝状的喷出口，

所述一对喷嘴的每一个具有均被设置为与所述基材的主面相平行的上侧唇部和下侧唇部，所述上侧唇部规定所述喷出口的上端，所述下侧唇部规定所述喷出口的下端，

在所述下侧唇部与所述基材之间形成的空间的压力损失大于在所述上侧唇部与所述基材之间形成的空间的压力损失。

2.如权利要求1所述的双面涂敷装置，其特征在于，

所述下侧唇部与所述基材之间的间隔比所述上侧唇部与所述基材之间的间隔小。

3.如权利要求2所述的双面涂敷装置，其特征在于，

所述上侧唇部与所述基材之间的间隔比所述喷出口的狭缝间隔小。

4.如权利要求3所述的双面涂敷装置，其特征在于，

所述上侧唇部与所述基材之间的间隔与向所述基材涂敷的涂敷液的湿膜厚相等。

5.一种涂膜形成系统，其特征在于，

具有：

权利要求1至4中任一项所述的双面涂敷装置；

使由所述双面涂敷装置形成在基材的两面上的涂敷液的涂膜干燥的干燥部。