ES2987641T3 - Aparato de recubrimiento de pasta de electrodo y método para formar capas dobles de material activo - Google Patents

Aparato de recubrimiento de pasta de electrodo y método para formar capas dobles de material activo Download PDF

Info

Publication number
ES2987641T3
ES2987641T3 ES20864336T ES20864336T ES2987641T3 ES 2987641 T3 ES2987641 T3 ES 2987641T3 ES 20864336 T ES20864336 T ES 20864336T ES 20864336 T ES20864336 T ES 20864336T ES 2987641 T3 ES2987641 T3 ES 2987641T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
paste
coating
paste layer
layer
current collector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES20864336T
Other languages
English (en)
Inventor
Taek Soo Lee
Young Joon Jo
Sang Hoon Choy
Ki Tae Kim
Ji Hee Yoon
Cheol Woo Kim
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
Application granted granted Critical
Publication of ES2987641T3 publication Critical patent/ES2987641T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0254—Coating heads with slot-shaped outlet
    • B05C5/0258—Coating heads with slot-shaped outlet flow controlled, e.g. by a valve
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0254—Coating heads with slot-shaped outlet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/027—Coating heads with several outlets, e.g. aligned transversally to the moving direction of a web to be coated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/10—Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material
    • B05C11/1002—Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves
    • B05C11/1005—Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves responsive to condition of liquid or other fluent material already applied to the surface, e.g. coating thickness, weight or pattern
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/10—Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material
    • B05C11/1002—Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves
    • B05C11/1015—Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves responsive to a conditions of ambient medium or target, e.g. humidity, temperature ; responsive to position or movement of the coating head relative to the target
    • B05C11/1018—Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves responsive to a conditions of ambient medium or target, e.g. humidity, temperature ; responsive to position or movement of the coating head relative to the target responsive to distance of target
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/027—Coating heads with several outlets, e.g. aligned transversally to the moving direction of a web to be coated
    • B05C5/0275—Coating heads with several outlets, e.g. aligned transversally to the moving direction of a web to be coated flow controlled, e.g. by a valve
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C9/00—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important
    • B05C9/06—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important for applying two different liquids or other fluent materials, or the same liquid or other fluent material twice, to the same side of the work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/26—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by applying the liquid or other fluent material from an outlet device in contact with, or almost in contact with, the surface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0409—Methods of deposition of the material by a doctor blade method, slip-casting or roller coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

La presente invención se refiere a un aparato y método de recubrimiento de lechada de electrodos, permitiendo en última instancia aumentar la eficiencia del proceso y reducir la tasa de errores cuando se forman capas de material activo estructuradas de doble capa ajustando temporalmente la altura de las primera y segunda salidas de descarga a través de las cuales se descarga el material activo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato de recubrimiento de pasta de electrodo y método para formar capas dobles de material activo
[Sector de la técnica]
Esta solicitud reivindica el beneficio de la prioridad basándose en la solicitud de patente coreana n.° 10-2019-0128891, presentada el 17 de octubre de 2019.
La presente invención se refiere a un aparato de recubrimiento de pasta de electrodo y a un método para formar una capa de material activo que tiene una estructura de doble capa.
[Estado de la técnica]
Con el aumento en el desarrollo tecnológico y la demanda de dispositivos móviles, la demanda de baterías secundarias está aumentando también rápidamente. De entre ellas, las baterías secundarias de litio se usan ampliamente como fuente de energía para diversos productos electrónicos, así como para diversos dispositivos móviles debido a su alta densidad de energía y alta tensión de funcionamiento y excelentes características de almacenamiento y vida útil.
Asimismo, la batería secundaria ha llamado la atención como fuente de energía de un vehículo eléctrico, un vehículo eléctrico híbrido, etc., que se proponen como una solución para la contaminación del aire de los vehículos de gasolina existentes y los vehículos diésel que utilizan combustibles fósiles. Para su aplicación como fuente de energía de un vehículo eléctrico, se requiere una batería de alta potencia.
Para mejorar el rendimiento de una batería secundaria, está llamando la atención el desarrollo de una estructura de electrodo en la que se forman capas de material activo que tienen una estructura de dos capas en un colector de corriente. Un método para formar las capas de material activo de dos capas en el colector de corriente es recubrir secuencialmente la pasta que forma las capas de material activo inferior y superior en el colector de corriente en forma de una película metálica delgada. Sin embargo, cuando la pasta que forma las capas de material activo inferior y superior se descarga a la vez, los materiales activos inferior y superior se mezclan entre sí, de modo que no se puede formar una estructura de doble capa deseada.
Por lo tanto, cuando se fabrica un electrodo que tiene una estructura de doble capa de un material activo, existe la necesidad de desarrollar una tecnología capaz de formar de manera efectiva una capa de material activo que tenga una estructura de doble capa en el proceso de recubrimiento de pasta de electrodo.
El documento US 2002/176945 A1 desvela un aparato de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. El documento WO 2019/038970 A1 divulga un aparato para recubrir una pasta de electrodo y un método correspondiente.
[Objeto de la invención]
[Problema técnico]
La presente invención se inventó para resolver los problemas anteriores, y un objeto de la presente invención es proporcionar un aparato de recubrimiento de pasta de electrodo y un método para formar una capa de material activo que tiene una estructura de doble capa con una eficiencia de proceso mejorada.
[Solución técnica]
Un aparato de recubrimiento de pasta de electrodo 130 compuesto por una placa inferior 131, una placa intermedia 132 y una placa superior 133 de acuerdo con la presente invención se define en el conjunto de reivindicaciones adjuntas. El aparato de revestimiento de pasta de electrodo incluye: un primer puerto de descarga 110 formado entre la placa inferior 131 y la placa intermedia 132 y para descargar la pasta que forma una capa de pasta inferior en un colector de corriente; un segundo puerto de descarga 120 formado entre la placa intermedia 132 y la placa superior 133, colocado para estar separado del primer puerto de descarga en el lado aguas abajo en la dirección de recubrimiento, y para descargar la pasta que forma una capa de pasta superior sobre la capa de pasta inferior en el colector de corriente; y un controlador de movimiento para mover el aparato de recubrimiento en una dirección opuesta a la dirección de descarga.
En la presente invención, los extremos de la placa inferior, la placa intermedia y la placa superior están ubicados en la misma línea recta.
En una realización, el controlador de movimiento controla la distancia más corta H1 entre el extremo del aparato de recubrimiento y el colector de corriente para satisfacer la siguiente condición:
[Condición]
Cuando transcurre un cierto tiempo después de formar la capa de pasta inferior, el aparato se mueve en una dirección opuesta a la dirección de descarga para formar una capa de pasta superior sobre la capa de pasta inferior, y en este momento, su distancia movida H<1T>está en un intervalo del 60 al 140 % de un espesor promedio de la capa de pasta superior.
Si el intervalo anterior es inferior al 60 %, en comparación con la cantidad de líquido descargado, el espacio donde permanece la pasta que va a recubrirse, es decir, el área total entre el extremo del aparato de recubrimiento y la capa de pasta inferior, es insuficiente, de modo que la pasta suministrada no se pueda recubrir y se filtre hacia atrás. Por otro lado, en el caso de más del 140 %, en comparación con la pasta suministrada, el área de recubrimiento es demasiado grande, de modo que el recubrimiento puede no realizarse de manera uniforme, o solo puede recubrirse la capa inferior y la capa superior puede no recubrirse.
En otro ejemplo, el punto de tiempo en el que el aparato de recubrimiento se mueve en una dirección opuesta a la dirección de descarga se puede calcular mediante la siguiente fórmula 1.
[Fórmula 1]
punto de conmutación de movimiento (T<dS>, s) = (espesor (a) de la placa intermedia (mm) espesor (b) del primer puerto de descarga (mm)) / velocidad de movimiento (mm/s) del colector de corriente en la dirección de movimiento (MD).
En un ejemplo específico, una distancia más corta (H<1s>) entre un extremo del aparato y el colector de corriente antes de iniciar el recubrimiento de pasta de electrodo está en un intervalo del 60 al 140 % de un espesor promedio de la capa de pasta inferior.
Si el intervalo anterior es inferior al 60 %, en comparación con la cantidad de líquido descargado, el espacio donde permanece la pasta que va a recubrirse, es decir, el área total entre el extremo del aparato de recubrimiento y el colector de corriente, es insuficiente, de modo que la pasta suministrada no se pueda recubrir y se filtre hacia atrás. Por otro lado, cuando supera el 140 %, en comparación con la pasta suministrada, el área de recubrimiento se vuelve demasiado grande, dando como resultado un fenómeno en el que el recubrimiento no se realiza uniformemente.
Asimismo, el espesor promedio de cada una de las capas de pasta superior e inferior es de 40 a 200 pm.
Típicamente, el diámetro de partícula promedio del material activo de la batería secundaria es de aproximadamente 10 pm, pero dado que el diámetro de partícula sigue una distribución normal, d(90) o d(máx) es generalmente mayor que 10 pm. Para lograr un buen recubrimiento, en la presente invención, el aparato de recubrimiento se mueve en la dirección opuesta a la dirección de descarga para formar la capa de pasta superior. En ese momento, cuando el espesor promedio de la capa de pasta superior es inferior a 40 pm, la distancia de movimiento H<1T>es un valor entre 24 pm y 56 pm. En el presente caso, como la distancia de movimiento H<1T>se acerca a d (máx), cuando el material activo superior está recubierto, la distancia de movimiento H<1T>se vuelve cercana con el material activo que tiene el diámetro de partícula máximo, y cuando el material activo contenido en la pasta está recubierto, puede haber un fenómeno en el que no sea posible pasar una altura que sea tan alta como H<1T>.Es porque esto puede causar defectos en la superficie de recubrimiento, por ejemplo, una situación en la que se forma una línea en la superficie de recubrimiento porque se atrapa un material activo grande, y queda atrapado entre el colector de corriente en movimiento y el extremo de recubrimiento y daña el colector de corriente, provocando así un fenómeno de ruptura del colector de corriente.
Asimismo, si el espesor de la capa de pasta es de 200 pm o más, puede ser ventajoso, pero existe el problema de que es difícil lograr de manera realista superar la cantidad de recubrimiento de 200 pm realmente utilizada para la batería secundaria.
Asimismo, la presente invención incluye además: una primera válvula configurada para abrir y cerrar una descarga del primer puerto de descarga; una segunda válvula configurada para abrir y cerrar una descarga del segundo puerto de descarga; y un controlador de válvula configurado para controlar la apertura y el cierre de la primera y segunda válvulas.
En un ejemplo específico, cuando finaliza el recubrimiento de la pasta de electrodo, el controlador de válvula establece el tiempo de cierre de la segunda válvula para que se retrase por un tiempo de retardo de cierre de acuerdo con la Fórmula 2 a continuación desde el tiempo de cierre de la primera válvula.
[Fórmula 2]
Tiempo de retardo de cierre de descarga de pasta superior (T<dT>, s) = (espesor (a) de la placa intermedia (mm) espesor (b) del primer puerto de descarga (mm)) / velocidad de movimiento (mm/s) del colector de corriente en la dirección de movimiento (MD).
Por ejemplo, el aparato de recubrimiento de pasta de electrodo es un aparato de recubrimiento de pasta de electrodo positivos para una batería secundaria.
La presente invención también proporciona un método de recubrimiento de pasta de electrodo usando el aparato de recubrimiento de pasta de electrodo descrito anteriormente.
Un método de recubrimiento de una pasta de electrodo de acuerdo con la presente invención se define en el conjunto de reivindicaciones adjuntas. El método incluye: formar una capa de pasta inferior descargando una pasta a través de un primer puerto de descarga en un colector de corriente que se mueve en una dirección de recubrimiento (DM) usando un aparato 130 para recubrir una pasta de electrodo, compuesta por una placa inferior 131, una placa intermedia 132 y una placa superior 133; mover el aparato en una dirección opuesta a la dirección de descarga; y formar una capa de pasta superior descargando una pasta a través de un segundo puerto de descarga colocado para estar separado de un lado aguas abajo en una dirección de recubrimiento, en una capa de pasta inferior, en donde los extremos de la placa inferior, la placa intermedia y la placa superior están ubicados en una misma línea recta.
En un ejemplo, el punto de tiempo en el que el aparato de recubrimiento se mueve en una dirección opuesta a la dirección de descarga se puede calcular mediante la siguiente fórmula 1.
[Fórmula 1]
punto de conmutación de movimiento (T<dS>, s) = (espesor (a) de la placa intermedia (mm) espesor (b) del primer puerto de descarga (mm)) / velocidad de movimiento (mm/s) del colector de corriente en la dirección de movimiento (MD).
El método de recubrimiento de pasta de electrodo de acuerdo con la presente invención comienza a descargar la pasta a través del primer puerto de descarga cuando se recubre la pasta de electrodo, y cuando el aparato de recubrimiento se mueve en una dirección opuesta a la dirección de descarga, la descarga de pasta se inicia a través del segundo puerto de descarga.
Por ejemplo, una distancia más corta (H<1s>) entre un extremo del aparato y el colector de corriente antes de iniciar el recubrimiento de pasta de electrodo está en un intervalo del 60 al 140 % de un espesor promedio de la capa de pasta inferior.
Si el intervalo anterior es inferior al 60 %, en comparación con la cantidad de líquido descargado, el espacio donde permanece la pasta que va a recubrirse, es decir, el área total entre el extremo del aparato de recubrimiento y el colector de corriente, es insuficiente, de modo que la pasta suministrada no se pueda recubrir y se filtre hacia atrás. Por otro lado, cuando supera el 140 %, en comparación con la pasta suministrada, el área de recubrimiento se vuelve demasiado grande, dando como resultado un fenómeno en el que el recubrimiento no se realiza uniformemente.
En otro ejemplo, el método de recubrimiento de pasta de electrodo de acuerdo con la presente invención se caracteriza por que, al final del recubrimiento de pasta de electrodo, el tiempo de parada de descarga de la pasta que forma la capa de pasta superior se retrasa por el tiempo de retardo de cierre de acuerdo con la fórmula 2 a continuación desde el tiempo de parada de descarga de la pasta que forma la capa de pasta inferior.
[Fórmula 2]
Tiempo de retardo de cierre de descarga de pasta superior (T<dT>, s) = (espesor (a) de la placa intermedia (mm) espesor (b) del primer puerto de descarga (mm)) / velocidad de movimiento (mm/s) del colector de corriente en la dirección de movimiento (MD).
Asimismo, la diferencia de distancia entre el punto de extremo de recubrimiento de la capa de pasta superior y el punto de extremo de recubrimiento de la capa de pasta inferior de acuerdo con el retardo de descarga de la presente invención está preferentemente dentro de 3 mm.
Asimismo, la relación del espesor promedio (D<1>) de la capa de pasta inferior y el espesor promedio (D<2>) de la capa de pasta superior de la presente invención es de 1:3 a 3:1.
El espesor de la capa de pasta como se ha descrito anteriormente puede verse como la presión de la pasta suministrada inmediatamente. En el caso de que la presión de la capa de pasta superior se suministre en exceso de 3 veces la presión de la capa de pasta inferior de modo que la relación de espesor de la capa de pasta inferior y la capa de pasta superior sea 1:3 o más, dado que la capa superior tiene una presión más fuerte que la capa inferior, la pasta de capa inferior se empuja hacia atrás en la dirección opuesta a la dirección de recubrimiento, aumentando así la posibilidad de fugas, y la pasta inferior puede no suministrarse correctamente debido a la fuerte presión de la pasta superior. Asimismo, debido a la alta presión de la pasta superior, el suministro de la pasta a la capa de pasta inferior no es uniforme, de modo que es difícil formar la capa de pasta inferior de manera uniforme.
Por otro lado, cuando la presión de la capa de pasta inferior se suministra en exceso de 3 veces la presión de la capa de pasta superior de modo que la relación de espesor de la capa de pasta inferior y la capa de pasta superior es 3:1 o más, existe el problema de que el suministro de la capa de pasta superior puede volverse difícil, o el recubrimiento de la capa de pasta superior puede empujarse en la dirección de recubrimiento, y la superficie del líquido de recubrimiento puede ser irregular.
[Efectos ventajosos]
El aparato y método de recubrimiento de pasta de electrodo de acuerdo con la presente invención pueden aumentar la eficiencia del proceso y reducir las tasas de defectos cuando se forma una capa de material activo que tiene una estructura de doble capa en un colector de corriente. Asimismo, es posible reducir el área de electrodo desechada después del proceso reduciendo la sección de alivio.
[Descripción de las figuras]
La figura 1 es un diagrama esquemático que muestra un proceso de recubrimiento de pasta de material activo usando un aparato de recubrimiento de pasta de electrodo de acuerdo con una realización de la presente invención. La figura 2 es un diagrama esquemático que muestra un método de recubrimiento de pasta de electrodo de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 3 es una vista esquemática que muestra una sección transversal de un electrodo fabricado de acuerdo con el método de recubrimiento de pasta de electrodo de acuerdo con una realización de la presente invención.
[Descripción detallada de la invención]
A continuación, la presente invención se describirá en detalle con referencia a los dibujos. Los términos y palabras usados en la presente memoria descriptiva y reivindicaciones no deben interpretarse como limitados a términos ordinarios o de diccionario y el inventor puede definir adecuadamente el concepto de los términos para describir mejor su invención. Los términos y palabras deben interpretarse como significado y concepto consistente con la idea técnica de la presente invención.
En la presente invención, "extremo de recubrimiento" significa no solo el caso de terminar el recubrimiento de pasta de electrodo, sino también el caso de detener temporalmente el recubrimiento de pasta. Específicamente, incluye el caso de terminar o detener temporalmente el funcionamiento del aparato de recubrimiento de pasta de electrodo, por ejemplo, el caso de repetir el progreso y la interrupción del recubrimiento de pasta para formar una capa de material activo con patrón, y el caso de detener el recubrimiento de pasta.
En la presente invención, "inicio de recubrimiento" pretende abarcar no solo el caso de inicio de recubrimiento de pasta de electrodo, sino también el caso de reanudar el recubrimiento de pasta temporalmente detenido. Específicamente, incluye el caso de iniciar la operación del aparato de recubrimiento de pasta de electrodo o reiniciar la operación que se ha detenido temporalmente, por ejemplo, el caso de repetir el progreso y la interrupción del recubrimiento de pasta para formar una capa de material activo con patrón, y el caso de realizar el recubrimiento de pasta.
Asimismo, en la presente invención, la "correspondencia" de dos puntos específicos pretende abarcar casos en los que los dos puntos están ubicados en la misma línea o dentro de un intervalo similar de la misma. El hecho de que los dos puntos estén ubicados en la misma línea incluye no solo el caso de que estén ubicados físicamente en la misma línea, sino también un caso en el que existen dentro de un rango de error de instalación o equipo de medición o un rango que incluye un área de amortiguación de un cierto nivel.
En general, en la fabricación de un electrodo, se prepara la pasta que incluye un material activo, un material conductor y un aglutinante, se descarga en un colector de corriente para formar una capa de pasta y, finalmente, se forma una capa de material activo (capa de electrodo) a través de un proceso de secado.
La presente invención se refiere a un aparato de recubrimiento de pasta de electrodo y a un método de recubrimiento para fabricar un electrodo que tiene una capa de material activo de doble capa.
Primero, la presente invención se refiere a un aparato de recubrimiento de pasta de electrodo 130 compuesto por una placa inferior 131, una placa intermedia 132 y una placa superior 133, que incluye: un primer puerto de descarga 110 formado entre la placa inferior 131 y la placa intermedia 132 y para descargar la pasta que forma una capa de pasta inferior en un colector de corriente; un segundo puerto de descarga 120 formado entre la placa intermedia 132 y la placa superior 133, colocado para estar separado del primer puerto de descarga en el lado aguas abajo en la dirección de recubrimiento, y para descargar la pasta que forma una capa de pasta superior sobre la capa de pasta inferior en el colector de corriente; y un controlador de movimiento para mover el aparato de recubrimiento en una dirección opuesta a la dirección de descarga.
De manera característica, en la presente invención, los extremos de la placa inferior, la placa intermedia y la placa superior están ubicados en la misma línea recta.
En una realización, el controlador de movimiento mueve el aparato de recubrimiento de pasta de electrodo de modo que la distancia más corta H1 entre el extremo del aparato de recubrimiento y el colector de corriente satisfaga la siguiente condición.
[Condición]
Cuando transcurre un cierto tiempo después de formar la capa de pasta inferior, el aparato de recubrimiento se mueve en la dirección opuesta a la dirección de descarga para formar la capa de pasta superior sobre la capa de pasta inferior. En ese momento, la distancia movida H<1T>está en el intervalo del 60 al 140 % del espesor promedio de la capa de pasta superior. Preferentemente, la H<1T>está en el intervalo del 60 al 120 % o del 60 al 100 % del espesor promedio de la capa de pasta superior. La H<1T>proporciona un espacio en el que se forma la capa de pasta superior.
Si el intervalo anterior es inferior al 60 %, en comparación con la cantidad de líquido descargado, el espacio donde permanece la pasta que va a recubrirse, es decir, el área total entre el extremo del aparato de recubrimiento y la capa de pasta inferior, es insuficiente, de modo que la pasta suministrada no se pueda recubrir y se filtre hacia atrás. Por otro lado, en el caso de más del 140 %, en comparación con la pasta suministrada, el área de recubrimiento es demasiado grande, de modo que el recubrimiento puede no recubrirse uniformemente, o solo la capa inferior puede recubrirse y la capa superior puede no recubrirse.
En consecuencia, en el aparato de recubrimiento de pasta de electrodo de acuerdo con la presente invención, las capas de pasta inferior y superior no se mezclan, y las capas de pasta inferior y superior se secan para formar de manera estable una estructura de dos capas compuesta por capas de material activo inferior y superior.
En la presente invención, el espesor promedio de la capa de pasta superior es preferentemente de 40 a 200 pm, más preferentemente de 50 a 180 pm, y el espesor promedio de la capa de pasta inferior es de 40 a 200 pm, más preferentemente de 50 a 180 pm.
Típicamente, el diámetro de partícula promedio del material activo de la batería secundaria es de aproximadamente 10 pm, pero dado que el diámetro de partícula sigue una distribución normal, d(90) o d(máx) es generalmente mayor que 10 pm. Para lograr un buen recubrimiento, en la presente invención, el aparato de recubrimiento se mueve en la dirección opuesta a la dirección de descarga para formar la capa de pasta superior. En ese momento, cuando el espesor promedio de la capa de pasta superior es inferior a 40 pm, la distancia de movimiento H<1T>es un valor entre 24 pm y 56 pm. En el presente caso, como la distancia de movimiento H<1T>se acerca a d (máx), cuando el material activo superior está recubierto, la distancia de movimiento H<1T>se vuelve cercana con el material activo que tiene el diámetro de partícula máximo, y cuando el material activo contenido en la pasta está recubierto, puede haber un fenómeno en el que no sea posible pasar una altura que sea tan alta como H<1T>.Es porque esto puede causar defectos en la superficie de recubrimiento, por ejemplo, una situación en la que se forma una línea en la superficie de recubrimiento porque se atrapa un material activo grande, y queda atrapado entre el colector de corriente en movimiento y el extremo de recubrimiento y daña el colector de corriente, provocando así un fenómeno de ruptura del colector de corriente.
Asimismo, si el espesor de la capa de pasta es de 200 pm o más, puede ser ventajoso, pero existe el problema de que es difícil lograr de manera realista superar la cantidad de recubrimiento de 200 pm realmente utilizada para la batería secundaria.
Asimismo, el punto de tiempo en el que el aparato de recubrimiento se mueve en la dirección opuesta a la dirección de descarga se puede calcular mediante, por ejemplo, Fórmula 1 a continuación.
[Fórmula 1]
Punto de conmutación de movimiento (T<d s>, s) = (espesor (a) de la placa intermedia (mm) espesor (b) del primer puerto de descarga (mm)) / velocidad de movimiento (mm/s) del colector de corriente en la dirección de movimiento (MD).
En el aparato de recubrimiento de pasta de electrodo de acuerdo con la presente invención, la altura H<1>, que es la distancia más corta entre el extremo del aparato de recubrimiento y el colector de corriente, se cambia de His por H<1T>después del tiempo de cambio de posición (movimiento) calculado por la Fórmula 1 anterior. En este caso, la distancia más corta entre el extremo del aparato de recubrimiento y el colector de corriente significa la longitud desde los extremos enderezados de las placas superior, intermedia e inferior del aparato de recubrimiento a una tangente vertical al colector de corriente.
Esto es para formar de manera estable una capa de pasta superior sobre la capa de pasta inferior formada después de que se forme primero la capa de pasta inferior.
En un ejemplo, la distancia más corta (H1<s>) entre el colector de corriente y el extremo del aparato de recubrimiento antes de iniciar el recubrimiento de pasta de electrodo se controla en el intervalo del 60 al 140 % del espesor promedio de la capa de pasta inferior, preferentemente del 80 al 120 %, y más preferentemente del 80 al 100 %.
Si el intervalo anterior es inferior al 60 %, en comparación con la cantidad de líquido descargado, el espacio donde permanece la pasta que va a recubrirse, es decir, el área total entre el extremo del aparato de recubrimiento y el colector de corriente, es insuficiente, de modo que la pasta suministrada no se pueda recubrir y se filtre hacia atrás. Por otro lado, cuando supera el 140 %, en comparación con la pasta suministrada, el área de recubrimiento se vuelve demasiado grande, dando como resultado un fenómeno en el que el recubrimiento no se realiza uniformemente.
Mientras tanto, la pasta se descarga desde el primer puerto de descarga para formar una capa de pasta inferior, y la pasta se descarga nuevamente desde el segundo puerto de descarga en la capa de pasta inferior formada para formar una capa de pasta superior. En la presente invención, la pasta descargada desde el segundo puerto de descarga está diseñada para presurizar la capa de pasta inferior a un cierto nivel. A través de esto, se mejoran las propiedades de unión interfacial entre capas y se evita que se formen burbujas de aire o similares en la interfaz.
En la presente invención, los extremos de la placa inferior, la placa intermedia y la placa superior se caracterizan por que están ubicados en la misma línea recta. En la presente invención, la capa de pasta inferior se forma primero a través del primer puerto de descarga, y luego el aparato de recubrimiento se mueve en la dirección opuesta a la dirección de descarga después de que haya transcurrido un cierto tiempo, de modo que se asegura un espacio en el que se forma la capa de pasta superior a través del segundo puerto de descarga.
Un aparato de recubrimiento de pasta de electrodo de acuerdo con la presente invención incluye además: una primera válvula para abrir y cerrar la descarga del primer puerto de descarga; una segunda válvula para abrir y cerrar la descarga del segundo puerto de descarga; y un controlador de válvula para controlar la apertura y el cierre de la primera y segunda válvulas.
Asimismo, el controlador de válvula abre la primera válvula cuando comienza el recubrimiento de pasta de electrodo y abre la segunda válvula cuando el aparato de recubrimiento se mueve en una dirección opuesta a la dirección de descarga. Esto es para formar primero una capa de pasta inferior abriendo la primera válvula. Cuando la capa de pasta inferior formada alcanza la posición del segundo puerto de descarga por el movimiento del transportador que mueve el colector de corriente, la segunda válvula se abre en ese momento para formar de manera estable la capa de pasta superior sobre la capa de pasta inferior. Además, controlando la sincronización de apertura de la primera y segunda válvulas, los puntos de inicio de recubrimiento de las capas de pasta inferior y superior se corresponden entre sí, y el área de la porción sobrante descartada a través de esto puede minimizarse.
En otro ejemplo, por ejemplo, cuando finaliza el recubrimiento de la pasta de electrodo, el controlador de válvula establece el tiempo de cierre de la segunda válvula para que se retrase por un tiempo de retardo de cierre de acuerdo con la Fórmula 2 a continuación desde el tiempo de cierre de la primera válvula.
[Fórmula 2]
Tiempo de retardo de cierre de descarga de pasta superior (s) = (espesor (a) de la placa intermedia (mm) espesor (b) del primer puerto de descarga (mm)) / velocidad de movimiento (mm/s) del colector de corriente en la dirección de movimiento ( MD).
El tiempo de retardo de cierre de acuerdo con la fórmula 2 anterior es para minimizar el área de la porción sobrante en el punto de tiempo final del recubrimiento dentro de un intervalo que no impida la formación estable de la capa de material activo de dos capas.
A través del retardo de cierre de la válvula como se ha descrito anteriormente, la porción sobrante, es decir, la diferencia de distancia entre el punto de extremo de recubrimiento de la capa de pasta superior y el punto de extremo de recubrimiento de la capa de pasta inferior, se ajusta para estar dentro de 3 mm. Esto se debe a que si la longitud de la porción sobrante supera los 3 mm como se ha descrito anteriormente, el área que va a descartarse aumenta, lo que no es económico.
En otra realización, la relación del espesor promedio (D<1>) de la capa de pasta inferior formada por la pasta descargada a través del primer puerto de descarga y el espesor promedio (D<2>) de la capa de pasta superior formada por la pasta descargada a través del segundo puerto de descarga está en el intervalo de 1:3 a 3:1 (D<1>: D<2>). La relación de espesor es un valor promedio relativo de la longitud de cada capa en la dirección del espesor.
El espesor de la capa de pasta como se ha descrito anteriormente puede verse como la presión de la pasta suministrada inmediatamente. En el caso de que la presión de la capa de pasta superior se suministre en exceso de 3 veces la presión de la capa de pasta inferior de modo que la relación de espesor de la capa de pasta inferior y la capa de pasta superior sea 1:3 o más, dado que la capa superior tiene una presión más fuerte que la capa inferior, la pasta de capa inferior se empuja hacia atrás en la dirección opuesta a la dirección de recubrimiento, aumentando así la posibilidad de fugas, y la pasta inferior puede no suministrarse correctamente debido a la fuerte presión de la pasta superior. Asimismo, debido a la alta presión de la pasta superior, el suministro de la pasta a la capa de pasta inferior no es uniforme, de modo que es difícil formar la capa de pasta inferior de manera uniforme.
Por otro lado, cuando la presión de la capa de pasta inferior se suministra en exceso de 3 veces la presión de la capa de pasta superior de modo que la relación de espesor de la capa de pasta inferior y la capa de pasta superior es 3:1 o más, existe el problema de que el suministro de la capa de pasta superior puede volverse difícil, o el recubrimiento de la capa de pasta superior puede empujarse en la dirección de recubrimiento, y la superficie del líquido de recubrimiento puede ser irregular.
La presente invención también proporciona un método de recubrimiento de pasta de electrodo que usa el aparato descrito anteriormente. En la descripción detallada mencionada en la descripción del aparato o la limitación de rango numérico específico, la porción de superposición se omitirá en la descripción del método de recubrimiento de pasta de electrodo a continuación.
El método de recubrimiento de una pasta de electrodo de acuerdo con la presente invención incluye: formar una capa de pasta inferior descargando una pasta a través de un primer puerto de descarga en un colector de corriente que se mueve en una dirección de recubrimiento (DM) usando un aparato 130 para recubrir una pasta de electrodo, compuesta por una placa inferior 131, una placa intermedia 132 y una placa superior 133; mover el aparato en una dirección opuesta a la dirección de descarga; y formar una capa de pasta superior descargando una pasta a través de un segundo puerto de descarga colocado para estar separado de un lado aguas abajo en una dirección de recubrimiento, en una capa de pasta inferior.
En la presente invención, los extremos de la placa inferior, la placa intermedia y la placa superior están ubicados en la misma línea recta.
En un ejemplo, en el método de recubrimiento de pasta de electrodo, la altura (H1), que es la distancia más corta entre el extremo del aparato de recubrimiento y el colector de corriente, se cambia de His por H<1T>en un punto en el tiempo después de que transcurra un cierto tiempo después del inicio del recubrimiento de pasta de electrodo, y la H<1T>proporciona un espacio en el que se forma una capa de pasta superior. En consecuencia, en el método de recubrimiento de pasta de electrodo de acuerdo con la presente invención, las capas de pasta inferior y superior no se mezclan, y se forma de manera estable una estructura de dos capas compuesta por las capas de pasta inferior y superior.
Por ejemplo, el punto de tiempo en el que el aparato de recubrimiento se mueve en una dirección opuesta a la dirección de descarga se puede calcular mediante la siguiente fórmula 1.
[Fórmula 1]
Punto de conmutación de movimiento (T<dS>, s) = (espesor (a) de la placa intermedia (mm) espesor (b) del primer puerto de descarga (mm)) / velocidad de movimiento (mm/s) del colector de corriente en la dirección de movimiento (MD).
En el método de recubrimiento de pasta de electrodo de acuerdo con la presente invención, la altura (H<1>) se cambia de His por H<1T>después del punto de conversión de movimiento calculado por la fórmula 1 anterior. Esto es para formar de manera estable una capa de pasta superior sobre la capa de pasta inferior formada después de que se forme primero la capa de pasta inferior.
El método de recubrimiento de pasta de electrodo de acuerdo con la presente invención comienza a descargar la pasta a través del primer puerto de descarga cuando se recubre la pasta de electrodo, y cuando el aparato de recubrimiento se mueve en una dirección opuesta a la dirección de descarga, la descarga de pasta se inicia a través del segundo puerto de descarga.
A través de esto, cuando la capa de pasta inferior formada alcanza la posición del segundo puerto de descarga por el movimiento del transportador que mueve el colector de corriente, la segunda válvula se abre en ese momento para formar de manera estable la capa de pasta superior sobre la capa de pasta inferior. Asimismo, controlando la sincronización de apertura de la primera y segunda válvulas como la anterior, los puntos de inicio de recubrimiento de las capas de pasta inferior y superior se corresponden entre sí, y el área de la porción sobrante descartada a través de esto puede minimizarse.
En otro ejemplo, la distancia más corta (H1<s>) entre el colector de corriente y el extremo del aparato de recubrimiento antes de iniciar el recubrimiento de pasta de electrodo se controla en el intervalo del 60 al 140 % del espesor promedio de la capa de pasta inferior, preferentemente del 80 al 120 %, y más preferentemente del 80 al 100 %. Si el intervalo anterior es inferior al 60 %, en comparación con la cantidad de líquido descargado, el espacio donde permanece la pasta que va a recubrirse, es decir, el área total entre el extremo del aparato de recubrimiento y el colector de corriente, es insuficiente, de modo que la pasta suministrada no se pueda recubrir y se filtre hacia atrás. Por otro lado, en el caso de más del 140 %, en comparación con la pasta suministrada, el área de recubrimiento es demasiado grande, de modo que el recubrimiento puede no realizarse de manera uniforme, o solo puede recubrirse la capa inferior y la capa superior puede no recubrirse.
En este caso, la distancia más corta entre el extremo del aparato de recubrimiento y el colector de corriente significa la longitud desde los extremos enderezados de las placas superior, intermedia e inferior del aparato de recubrimiento a una tangente vertical al colector de corriente.
La pasta se descarga desde el primer puerto de descarga para formar una capa de pasta inferior, y la pasta se descarga nuevamente desde el segundo puerto de descarga en la capa de pasta inferior formada para formar una capa de pasta superior. En la presente invención, la pasta descargada desde el segundo puerto de descarga está diseñada para presurizar la capa de pasta inferior a un cierto nivel. A través de esto, se mejoran las propiedades de unión interfacial entre capas y se evita que se formen burbujas de aire o similares en la interfaz.
En otro ejemplo, el método de recubrimiento de pasta de electrodo de acuerdo con la presente invención se caracteriza por que, al final del recubrimiento de pasta de electrodo, el tiempo de parada de descarga de la pasta que forma la capa de pasta superior se retrasa por el tiempo de retardo de cierre de acuerdo con la fórmula 2 por debajo del tiempo de parada de descarga de la pasta que forma la capa de pasta inferior.
[Fórmula 2]
Tiempo de retardo de cierre de descarga de pasta superior (s) = (espesor (a) de la placa intermedia (mm) espesor (b) del primer puerto de descarga (mm)) / velocidad de movimiento (mm/s) del colector de corriente en la dirección de movimiento ( MD).
El tiempo de retardo de cierre de acuerdo con la fórmula 2 anterior es para minimizar el área de la porción sobrante en el punto de tiempo final del recubrimiento dentro de un intervalo que no impida la formación estable de la capa de material activo de dos capas.
La porción sobrante descrita anteriormente se denomina sección de alivio, que significa una sección desde el punto en el que se reduce el espesor de la capa de pasta al detener la descarga de la pasta, hasta el extremo de la pasta descargada.
A través de esto, es posible mostrar un efecto de reducción de la porción sobrante que se descarta como la sección de alivio. Esto conduce a un aumento en la eficiencia del proceso y una disminución en el coste de fabricación. La sección de alivio significa una sección desde el punto en el que se reduce el espesor de la capa de pasta al detener la descarga de la pasta, hasta la (porción de extremo) más extrema de la pasta descargada. En general, cuando el cierre de descarga no se retrasa o se retrasa demasiado, es común que se produzca una sección de alivio de 5,5 mm o más.
A través del retardo de descarga de pasta en la capa de pasta superior como se ha descrito anteriormente, la porción sobrante, es decir, la diferencia de distancia entre el punto de extremo de recubrimiento de la capa de pasta superior y el punto de extremo de recubrimiento de la capa de pasta inferior, se ajusta para estar dentro de 3 mm. Esto se debe a que si la longitud de la porción sobrante supera los 3 mm como se ha descrito anteriormente, el área que va a descartarse aumenta, lo que no es económico.
La figura 3 muestra un caso en el que la capa de pasta inferior 111 y la capa de pasta superior 121 se recubren secuencialmente en un colector de corriente que se mueve en la dirección de recubrimiento MD por un transportador y se terminan. Retrasando la descarga de la pasta de la capa de pasta superior como se ha descrito anteriormente, la diferencia de distancia entre el punto de extremo de recubrimiento (E parte inferior) de la capa de pasta inferior 111 y el punto de extremo de recubrimiento (E parte superior) de la capa de pasta superior 121 puede reducirse.
Asimismo, es posible reducir la longitud de la porción sobrante en comparación con la técnica anterior retrasando la descarga de la pasta en la capa de pasta superior como se ha descrito anteriormente. En este caso, la sección de alivio significa la distancia total desde la porción donde el espesor de la capa de pasta comienza a disminuir (E terminal) hasta el extremo (E parte superior) de la pasta.
En la presente invención, mientras que la E parte inferior y la E parte superior coinciden, la longitud de la sección de alivio se reduce al mismo tiempo.
En otra realización, la relación del espesor promedio (D<1>) de la capa de pasta inferior formada por la pasta descargada a través del primer puerto de descarga y el espesor promedio (D<2>) de la capa de pasta superior formada por la pasta descargada a través del segundo puerto de descarga está en el intervalo de 1:3 a 3:1 (D<1>: D<2>). La relación de espesor es un valor promedio relativo de la longitud de cada capa en la dirección del espesor.
A continuación, la presente invención se describirá con más detalle a través de dibujos y ejemplos.
Las figuras 1 y 2 son diagramas esquemáticos que muestran un proceso de recubrimiento de pasta de material activo que usa un aparato de recubrimiento de pasta de electrodo de acuerdo con una realización de la presente invención. Con referencia a la figura 1, el aparato de recubrimiento de pasta de electrodo incluye una placa inferior 131 y una placa superior 133, y una placa intermedia 132 está interpuesta entre la placa inferior 131 y la placa superior 133. Una pasta que incluye un material activo, un material conductor y un aglutinante se mueve fluidamente a lo largo de una trayectoria de flujo entre la placa inferior y la placa intermedia 131 y 132, y la pasta que forma la capa de pasta inferior 111 se descarga a través del primer puerto de descarga 110. Una pasta que incluye un material activo, un material conductor y un aglutinante se mueve fluidamente a lo largo de la trayectoria de flujo entre la placa intermedia y las placas superiores 132 y 133, y la pasta que forma la capa de pasta superior 121 se descarga a través del segundo puerto de descarga 120. Además, un transportador (no mostrado) para mover el colector de corriente 101 en la dirección de recubrimiento MD está ubicado separado del primer y segundo puertos de descarga 110 y 120 por una distancia predeterminada.
En ese momento, los extremos de la placa inferior, la placa intermedia y la placa superior del aparato de recubrimiento están ubicados en la misma línea recta.
Asimismo, haciendo referencia a la FIG. 2, en el aparato de recubrimiento, los extremos del aparato, es decir, los extremos de la placa inferior, la placa intermedia y la placa superior están separados del colector de corriente 101 por una distancia predeterminada. En el presente documento, está separado antes del inicio del recubrimiento por la distancia más corta His entre el extremo del aparato de recubrimiento y el colector de corriente.
La pasta descargada a través del primer puerto de descarga 110 forma una capa de pasta inferior 111 que tiene un espesor promedio D<1>en el colector de corriente 101 y hace que el aparato de recubrimiento se separe del colector de corriente una distancia predeterminada a través de un controlador de movimiento (no mostrado) que mueve el aparato de recubrimiento en una dirección opuesta a la dirección de descarga. Posteriormente, la pasta descargada a través del segundo puerto de descarga 120 forma una capa de pasta superior 121 que tiene un espesor medio D<2>en la capa de pasta inferior 111.
(Primera realización)
Se fabricó un electrodo positivo para una batería secundaria de litio a través del aparato de recubrimiento de pasta de electrodo y el método mostrado en la FIG. 1. Específicamente, al iniciar el recubrimiento de pasta de electrodo, la distancia más corta His entre la superficie del colector de corriente 101 que se mueve a lo largo del transportador y el extremo del aparato de recubrimiento es de 80 pm. La pasta se descarga desde el primer puerto de descarga 110 para formar una capa de pasta inferior. Luego, la altura H<1>del aparato de recubrimiento se mueve en la dirección opuesta a la dirección de descarga desde His por Hu como se muestra en la FIG. 2. El punto de tiempo en el que se mueve el aparato de recubrimiento se calcula mediante la Fórmula 1 a continuación. Específicamente, la velocidad de movimiento del colector de corriente 101 por el transportador fue de 50 m/min, el espesor (a) de la placa intermedia era de 1 mm, y el espesor (b) del primer puerto de descarga también era de 1 mm. Aplicar esto a la Fórmula 1 es como sigue.
[Fórmula 1]
Punto de conmutación de movimiento (Tds, s) = (espesor de la placa intermedia (mm) espesor del primer puerto de descarga (mm)) / velocidad de movimiento (mm/s) del colector de corriente en la dirección de movimiento (MD).
La suma del espesor de la placa intermedia y el espesor del primer puerto de descarga es de 2 mm. Además, la velocidad de movimiento (mm/s) del colector de corriente 101 en la dirección de movimiento (DM) por el transportador es de 50 (m/min), es decir, 83,3 (mm/s). Si se calcula de acuerdo con la fórmula 1, el tiempo de viaje (Tds) es 2,4 x 10' 3(s), es decir, 2,4 ms (milisegundos).
H<1>T, que es la distancia que se movió el aparato de recubrimiento en la dirección opuesta a la dirección de descarga durante el tiempo anterior, era de 60 pm.
El espesor promedio general (DT) de la doble capa de pasta recubierta por el aparato de recubrimiento de pasta de electrodo es de aproximadamente 150 pm. De entre ellas, el espesor promedio de la capa de pasta inferior D1 es de 90 pm, y el espesor promedio de la capa de pasta superior D2 es de 60 pm.
(Segunda realización)
Se preparó un electrodo positivo para una batería secundaria de litio usando el aparato de recubrimiento de pasta de electrodo que se muestra en la FIG. 1. Se omite una descripción detallada del método de recubrimiento de pasta de electrodo, ya que se superpone con la primera realización.
Sin embargo, H<1>T, la distancia por la que el aparato de recubrimiento se movió en la dirección opuesta a la dirección de descarga, que era la distancia inicial, era de 90 pm.
El espesor promedio general (DT) de la doble capa de pasta recubierta por el aparato de recubrimiento de pasta de electrodo es de aproximadamente 180 pm. De entre ellas, el espesor promedio de la capa de pasta inferior D1 es de 90 pm, y el espesor promedio de la capa de pasta superior D2 es de 90 pm.
(Tercera realización)
Se preparó un electrodo positivo para una batería secundaria de litio usando el aparato de recubrimiento de pasta de electrodo que se muestra en la FIG. 1. Se omite una descripción detallada del método de recubrimiento de pasta de electrodo, ya que se superpone con la primera realización.
Sin embargo, al final del recubrimiento de pasta de electrodo, el tiempo de cierre de la segunda válvula se retrasó por el tiempo de retardo de cierre de acuerdo con la fórmula 2 a continuación desde el tiempo de cierre de la primera válvula. Específicamente, la velocidad de movimiento del colector de corriente 101 por el transportador fue de 50 m/min, el espesor (a) de la placa intermedia era de 1 mm, y el espesor (b) del primer puerto de descarga también era de 1 mm. Aplicar esto a la Fórmula 2 es como sigue.
[Fórmula 2]
Tiempo de retardo de cierre de descarga de pasta superior (s) = (espesor (a) de la placa intermedia (mm) espesor (b) del primer puerto de descarga (mm)) / velocidad de movimiento (mm/s) del colector de corriente en la dirección de movimiento ( MD).
La suma del espesor de la placa intermedia y el espesor del primer puerto de descarga es de 2 mm. Además, la velocidad de movimiento (mm/s) del colector de corriente 101 en la dirección de movimiento (DM) por el transportador es de 50 (m/min), es decir, 83,3 (mm/s). Si se calcula de acuerdo con la fórmula 2, el tiempo de retardo de cierre es 2,4 x 10'3 (s) o 2,4 ms (milisegundos).
Por lo tanto, al final del recubrimiento de pasta de electrodo, el tiempo de cierre de la segunda válvula se retrasó 2,4 ms desde el tiempo de cierre de la primera válvula. En el presente caso, en el electrodo fabricado, los puntos de extremo de recubrimiento de las capas de pasta inferior y superior 111 y 121 eran idénticos (E parte superior = E parte inferior), y como resultado de medir la longitud de alivio, que es la distancia desde la porción (E terminal) donde los espesores de las capas de pasta superior e inferior se reducen a la porción de extremo (E parte superior, E parte inferior) donde se termina el revestimiento, se formó como 4,5 mm.
En general, la longitud de alivio está formada para ser de 5,5 mm o más, y en el caso de fabricación de acuerdo con la tercera realización, se ahorra una porción a desechar reduciendo la longitud de la porción sobrante, aumentando así la eficiencia del proceso.
En lo anterior, la presente invención se ha descrito con más detalle a través de los dibujos y ejemplos. En consecuencia, las realizaciones descritas en la memoria descriptiva y las configuraciones descritas en los dibujos son únicamente las realizaciones más preferidas de la presente invención, y no representan todas las ideas técnicas de la presente invención. Debe entenderse que puede haber diversos equivalentes y variaciones en lugar de estas en el momento de presentar la presente solicitud.
[Descripción de los números de referencia]
101: colector de corriente
110: primer puerto de descarga
111: capa de pasta inferior
120: segundo puerto de descarga
121: capa de pasta superior
131: placa inferior del aparato de recubrimiento
132: placa intermedia del aparato de recubrimiento
133: placa superior del aparato de recubrimiento
a: espesor de la placa intermedia
b: espesor del primer puerto de descarga

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato (130) para recubrir una pasta de electrodo en un colector de corriente, compuesta por una placa inferior (131), una placa intermedia (132) y una placa superior (133), comprendiendo el aparato:
un primer puerto de descarga (110) formado entre la placa inferior (131) y la placa intermedia (132) y configurado para descargar una pasta que forma una capa de pasta inferior sobre el colector de corriente;
un segundo puerto de descarga (120) formado entre la placa intermedia (132) y la placa superior (133), colocado para estar separado del primer puerto de descarga en un lado aguas abajo en una dirección de recubrimiento, y configurado para descargar una pasta que forma una capa de pasta superior sobre la capa de pasta inferior en el colector de corriente; y
un controlador de movimiento configurado para mover el aparato en una dirección opuesta a una dirección de descarga, en donde los extremos de la placa inferior (131), la placa intermedia (132) y la placa superior (133) están ubicados en una misma línea recta, y
caracterizado por que:
el aparato comprende además una primera válvula configurada para abrir y cerrar una descarga del primer puerto de descarga (110);
una segunda válvula configurada para abrir y cerrar una descarga del segundo puerto de descarga (120); y un controlador de válvula configurado para controlar la apertura y el cierre de la primera y segunda válvulas, y por que el controlador de válvula está configurado para abrir la primera válvula cuando comienza el recubrimiento de pasta de electrodo, y
configurado para abrir la segunda válvula cuando el aparato de recubrimiento se mueve en una dirección opuesta a la dirección de descarga.
2. El aparato de la reivindicación 1, en donde el controlador de movimiento está configurado para controlar una distancia más corta H1 entre un extremo del aparato y el colector de corriente para satisfacer una condición siguiente:
[Condición]
cuando transcurre un cierto tiempo después de formar la capa de pasta inferior, el aparato se mueve en una dirección opuesta a la dirección de descarga para formar la capa de pasta superior sobre la capa de pasta inferior, y en este momento, su distancia movida H<1T>está en un intervalo del 60 al 140 % de un espesor promedio de la capa de pasta superior.
3. El aparato de la reivindicación 1, en donde una distancia más corta (H<1s>) entre un extremo del aparato y el colector de corriente antes de iniciar el recubrimiento de pasta de electrodo está en un intervalo del 60 al 140 % de un espesor promedio de la capa de pasta inferior.
4. El aparato de la reivindicación 1, en donde un espesor promedio de las capas de pasta superior e inferior es de 40 a 200 pm.
5. Un método para recubrir una pasta de electrodo en un colector de corriente, comprendiendo el método:
formar una capa de pasta inferior descargando una pasta a través de un primer puerto de descarga (110) en el colector de corriente que se mueve en una dirección de recubrimiento (DM) usando un aparato (130) para recubrir una pasta de electrodo, compuesta por una placa inferior (131), una placa intermedia (132) y una placa superior (133);
mover el aparato en una dirección opuesta a una dirección de descarga; y
formar una capa de pasta superior descargando una pasta a través de un segundo puerto de descarga (120) colocado para estar separado de un lado aguas abajo en una dirección de recubrimiento, en la capa de pasta inferior,
en donde los extremos de la placa inferior, la placa intermedia y la placa superior están ubicados en una misma línea, y
caracterizado por que:
cuando se inicia un recubrimiento de pasta de electrodo, la pasta se descarga a través del primer puerto de descarga (110), y cuando el aparato se mueve en una dirección opuesta a la dirección de descarga, la pasta se descarga a través del segundo puerto de descarga (120).
6. El método de la reivindicación 5, en donde una distancia más corta (H<1>s) entre un extremo del aparato y el colector de corriente antes de iniciar el recubrimiento de pasta de electrodo está en un intervalo del 60 al 140 % de un espesor promedio de la capa de pasta inferior.
7. El método de la reivindicación 5, en donde una relación de un espesor promedio (D<1>) de la capa de pasta inferior y un espesor promedio (D<2>) de la capa de pasta superior es de 1:3 a 3:1.
ES20864336T 2019-10-17 2020-09-16 Aparato de recubrimiento de pasta de electrodo y método para formar capas dobles de material activo Active ES2987641T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190128891A KR102798490B1 (ko) 2019-10-17 2019-10-17 활물질 이중층을 형성하는 전극 슬러리 코팅 장치 및 방법
PCT/KR2020/012451 WO2021075737A1 (ko) 2019-10-17 2020-09-16 활물질 이중층을 형성하는 전극 슬러리 코팅 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2987641T3 true ES2987641T3 (es) 2024-11-15

Family

ID=75537852

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES20864336T Active ES2987641T3 (es) 2019-10-17 2020-09-16 Aparato de recubrimiento de pasta de electrodo y método para formar capas dobles de material activo
ES24154843T Active ES3029170T3 (en) 2019-10-17 2020-09-16 Electrode slurry coating apparatus and method for forming double active material layers

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES24154843T Active ES3029170T3 (en) 2019-10-17 2020-09-16 Electrode slurry coating apparatus and method for forming double active material layers

Country Status (8)

Country Link
US (2) US11862782B2 (es)
EP (2) EP3842156B1 (es)
KR (1) KR102798490B1 (es)
CN (1) CN113039666B (es)
ES (2) ES2987641T3 (es)
HU (2) HUE066573T2 (es)
PL (2) PL4338853T3 (es)
WO (1) WO2021075737A1 (es)

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5700325A (en) 1994-08-03 1997-12-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Coating device and a method of coating
US5728430A (en) * 1995-06-07 1998-03-17 Avery Dennison Corporation Method for multilayer coating using pressure gradient regulation
US5962075A (en) * 1995-06-07 1999-10-05 Avery Dennison Method of multilayer die coating using viscosity adjustment techniques
JP2001170543A (ja) 1999-12-21 2001-06-26 Konica Corp エクストルージョン型ダイ、塗布装置および塗布方法
JP3848519B2 (ja) 2000-05-31 2006-11-22 松下電器産業株式会社 電池電極の製造装置、および電池電極の製造方法
US7288289B2 (en) * 2001-05-22 2007-10-30 Awi Licensing Company Method and apparatus for manufacturing sheet flooring by simultaneous multi-layer die coating
JP2003112101A (ja) 2001-10-01 2003-04-15 Konica Corp 塗布装置及び塗布装置の組み立て方法
US20040247794A1 (en) * 2003-06-03 2004-12-09 Fuji Photo Film Co., Ltd. Coating method and coater
JP2005116284A (ja) 2003-10-06 2005-04-28 Fuji Photo Film Co Ltd エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法
TWI428271B (zh) * 2004-06-09 2014-03-01 Smithkline Beecham Corp 生產藥物之裝置及方法
US20060000740A1 (en) 2004-07-01 2006-01-05 Sigur Kenneth M Stackable bottle
CN1846875A (zh) * 2005-04-04 2006-10-18 展茂光电股份有限公司 细缝式涂布工艺的膜厚实时监控方法及其装置
EP1901371A4 (en) 2005-05-09 2011-03-02 Panasonic Corp METHOD AND DEVICE FOR APPLYING ELECTRODE PASTE
JP5051988B2 (ja) * 2005-07-29 2012-10-17 三洋電機株式会社 電極の製造方法、その製造方法に用いる電極の製造装置、及び当該電極の製造方法により製造された電極を用いた電池
TWI496621B (zh) 2010-10-26 2015-08-21 Prologium Technology Co 塗佈頭及其應用之佈漿機
JP5779353B2 (ja) * 2011-01-19 2015-09-16 武蔵エンジニアリング株式会社 液体材料の塗布方法、塗布装置およびプログラム
KR20120108484A (ko) 2011-03-24 2012-10-05 주식회사 엘지화학 슬롯다이를 구비한 코팅 장치 및 이를 이용한 코팅방법
US9044894B2 (en) * 2011-06-07 2015-06-02 3M Innovative Properties Company Slot die position adjustment and return to baseline
KR101511732B1 (ko) 2012-04-10 2015-04-13 주식회사 엘지화학 다공성 코팅층이 형성된 전극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 전기화학소자
JP2015100786A (ja) 2013-11-28 2015-06-04 株式会社豊田自動織機 塗工装置
JP6367133B2 (ja) * 2015-02-10 2018-08-01 株式会社ヒラノテクシード 塗工装置
JP6539069B2 (ja) 2015-03-09 2019-07-03 東レエンジニアリング株式会社 塗布装置
WO2016186209A1 (ja) 2015-05-20 2016-11-24 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 二次電池用の電極および二次電池の製造方法と製造装置
KR101877101B1 (ko) 2015-07-28 2018-08-09 주식회사 엘지화학 전극 활물질 슬러리 코팅 장치 및 방법
KR101641095B1 (ko) 2016-02-22 2016-07-20 씨아이에스(주) 이차전지용 활물질 코팅장치
JPWO2017154312A1 (ja) * 2016-03-11 2019-01-24 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 電気化学デバイス用電極と電気化学デバイスの製造方法
JP6611645B2 (ja) 2016-03-23 2019-11-27 株式会社エンビジョンＡｅｓｃジャパン スラリ塗工装置およびスラリ塗工方法
KR102404026B1 (ko) 2016-11-04 2022-05-31 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 활물질 슬러리 코팅 장치 및 방법
JP2018198161A (ja) 2017-05-24 2018-12-13 株式会社豊田自動織機 塗工装置
KR102190114B1 (ko) 2017-08-17 2020-12-11 주식회사 엘지화학 슬롯들의 움직임으로 전극 활물질 슬러리의 코팅 형태가 변환되는 슬롯 다이 코터
CN208173722U (zh) 2017-08-24 2018-11-30 日立汽车系统株式会社 二次电池
KR102237953B1 (ko) 2018-01-08 2021-04-08 주식회사 엘지화학 전극 슬러리 코팅장치 및 방법
KR102236269B1 (ko) 2018-05-09 2021-04-05 한화정밀기계 주식회사 부품 실장 장치

Also Published As

Publication number Publication date
EP3842156A4 (en) 2021-07-28
EP4338853A2 (en) 2024-03-20
US20220006064A1 (en) 2022-01-06
EP4338853A3 (en) 2024-05-22
KR20210045625A (ko) 2021-04-27
ES3029170T3 (en) 2025-06-23
PL3842156T3 (pl) 2024-07-01
WO2021075737A1 (ko) 2021-04-22
HUE066573T2 (hu) 2024-08-28
US12401013B2 (en) 2025-08-26
EP4338853B1 (en) 2025-04-23
CN113039666B (zh) 2022-07-29
EP3842156A1 (en) 2021-06-30
HUE071606T2 (hu) 2025-09-28
PL4338853T3 (pl) 2025-06-23
US20240079547A1 (en) 2024-03-07
CN113039666A (zh) 2021-06-25
US11862782B2 (en) 2024-01-02
KR102798490B1 (ko) 2025-04-22
EP3842156B1 (en) 2024-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2987641T3 (es) Aparato de recubrimiento de pasta de electrodo y método para formar capas dobles de material activo
JP7694871B2 (ja) パウチ型電池セルおよびパウチ型電池セルのパウチ翼折り曲げ装置
CN115516659A (zh) 双狭缝模具涂布机及使用其涂布电极活性材料浆料的方法
KR20220059744A (ko) 다이 코터용 심, 이를 포함하는 다이 코터 및 이를 이용하여 제조된 양극을 포함하는 리튬 이차전지
ES3015243T3 (en) Electrode slurry coating method and apparatus comprising pressure adjustment member
JP2024086863A (ja) 間欠バルブおよび間欠塗工装置
ES3049410T3 (en) Slot die coater
CN114631201A (zh) 能够抑制粘合剂溶胀的电极干燥方法和使用该方法的电极干燥系统
US20240154085A1 (en) Electrode coating die, electrode coating apparatus, electrode manufacturing method, electrode, electrode assembly, and secondary battery
KR102658725B1 (ko) 활물질 이중층을 형성하는 전극 슬러리 코팅 장치 및 방법
ES3059493T3 (en) Equipment and method for drying electrode substrate comprising screen for flow volume distribution
ES3058502T3 (en) Double slot die for simultaneously performing electrode slurry coating and insulating liquid coating, and coating method using same
JP2020107500A (ja) 正極の製造装置
ES2962796T3 (es) Troquel de recubrimiento que incluye doble hendidura y aparato de recubrimiento de material activo de electrodo que utiliza el mismo
WO2022198677A1 (zh) 电化学装置及电子装置
EP4596113A1 (en) Slot die coater and method for manufacturing electrode plate of secondary battery by using same
JP2025536052A (ja) 二次電池用の電極製造方法及び装置
CN116529900A (zh) 用于同时进行电极浆料涂布和绝缘溶液涂布的双狭缝模具和使用该双狭缝模具的涂布方法
JPH11244761A (ja) 塗工装置
KR20120108484A (ko) 슬롯다이를 구비한 코팅 장치 및 이를 이용한 코팅방법
CN108735968A (zh) 一种锂离子电池正极材料制备方法及锂离子电池
JP2026502069A (ja) 電極シート製造装置及びこれを用いた電極シート製造方法
JP2026513578A (ja) 水噴射装置およびそれを含む電極乾燥装置
JP2026048195A (ja) 二次電池の製造装置、及び製造方法
CN121889221A (zh) 绝缘涂层厚度均匀性优异的双狭缝模具涂布机、使用该双狭缝模具涂布机的电极制造方法及电极