JP7442541B2 - コーティングの均一性に優れた電極スラリー吐出用のコーティングシム及びそれを含むコーティングダイ - Google Patents

コーティングの均一性に優れた電極スラリー吐出用のコーティングシム及びそれを含むコーティングダイ Download PDF

Info

Publication number
JP7442541B2
JP7442541B2 JP2021549395A JP2021549395A JP7442541B2 JP 7442541 B2 JP7442541 B2 JP 7442541B2 JP 2021549395 A JP2021549395 A JP 2021549395A JP 2021549395 A JP2021549395 A JP 2021549395A JP 7442541 B2 JP7442541 B2 JP 7442541B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coating
electrode slurry
shim
width
discharge
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
JP2021549395A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2022521016A (ja
Inventor
ジョン・ファン・チェ
イン・ソン・キム
ミン・チョル・チェ
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
Publication of JP2022521016A publication Critical patent/JP2022521016A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7442541B2 publication Critical patent/JP7442541B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02Apparatus 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
    • B05C5/0254Coating heads with slot-shaped outlet
    • B05C5/0262Coating heads with slot-shaped outlet adjustable in width, i.e. having lips movable relative to each other in order to modify the slot width, e.g. to close it
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02Apparatus 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
    • B05C5/0254Coating heads with slot-shaped outlet
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C13/00Means for manipulating or holding work, e.g. for separate articles
    • B05C13/02Means for manipulating or holding work, e.g. for separate articles for particular articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/10Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/10Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material
    • B05C11/1002Means for controlling supply, i.e. flow or pressure, of liquid or other fluent material to the applying apparatus, e.g. valves
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

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

Description

本出願は、2019年12月27日付の韓国特許出願第10-2019-0175849号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として含まれる。
本発明は、コーティングの均一性に優れた電極スラリー吐出用のコーティングシム及びそれを含むコーティングダイに関するものである。
モバイル機器に対する技術開発と需要の増加に伴い、二次電池の需要も急激に増している。その中でも、リチウム二次電池は、エネルギー密度と動作電圧が高く、保存と寿命特性に優れているということから、各種モバイル機器はもちろん、多様な電子製品のエネルギー源として広く用いられている。
二次電池に対する適用分野が広がるにつれ、より大容量の二次電池への需要が増している。二次電池の容量を高める方法として、電極合剤層のローディング量を高める技術に対する研究が進んでいる。二次電池用の電極は、集電体上に電極スラリーをコーティングした後、乾燥及び圧延の過程を経て製造する。しかし、電極合剤層のローディング量を高めるためには、集電体上に多量の電極スラリーをコーティングする必要がある。電極スラリーのコーティング量を増加させるためには、より高いレベルのコーティングの均一性が要求される。
図1は、従来のコーティングシムを示した平面図である。図1を参照すると、従来のコーティングシム(10)は、断面構造を基準として、電極スラリーの吐出方向が開放され、上記吐出方向を除いた三面が閉鎖された構造である。また、上記コーティングシム(10)において、電極スラリーの吐出方向の開放面の幅方向両側の端部には、ガイド部(11)が形成される。上記ガイド部(11)は、吐出流路の幅を減少させる方向に突出された構造である。
図1に開示されたコーティングシム(10)を使用して、高ローディングコーティングを行うと、コーティングシムの幅方向の両端部に負荷がかかることになる。コーティング幅方向の両端部にかかった負荷は、コーティングの均一性を阻害してコーティング部位別のローディング量の偏差が大きくなる。また、電極集電体上に電極スラリーをコーティングした後、圧延するプロセスを経ることになる。しかし、電極集電体上に電極スラリーが不均一にコーティングされた状態において、高い圧力で圧延することになると、電池セルのバランスおよび容量が低下され、ひどい場合には断線の危険性がある。
したがって、電極スラリーのコーティング時、特に高ローディング時にも、優れたコーティングの均一性を具現し得る技術に対する必要性がある。
本発明は、上記のような問題点を解決するために創案されたものであって、高ローディングコーティング時に優れたコーティングの均一性を確保し得る電極スラリー吐出用のコーティングシム及びそれを含むコーティングダイを提供することを目的とする。
本発明は、電極スラリー吐出用のコーティングシムを提供する。一つの例において、本発明に係る電極スラリー吐出用のコーティングシムは電極スラリー吐出流路の末端に形成されかつ吐出流路の幅を増加させる段差部を含み、上記段差部は電極スラリー吐出流路の幅方向両側に形成された構造である。
一つの例において、上記電極スラリー吐出用のコーティングシムは、断面構造を基準として、電極スラリー吐出方向が開放され、上記吐出方向を除いた三面が閉鎖された構造であり、電極スラリー吐出方向の開放面の幅方向両側の端部には、吐出流路の幅を減少させる方向に突出された構造のガイド部が形成され、上記ガイド部の吐出方向の末端に形成され、かつ吐出流路の幅を増加させる段差部を含む。
別の一つの例において、上記段差部は、ガイド部の吐出方向の末端に垂直に屈曲した形状に形成され、吐出流路の幅が一度(at once)に増加する構造である。
具体例において、上記段差部の形成によって増加する吐出流路の幅は、吐出流路の幅方向の長さを基準として、0.5~10%の範囲にある。
別の具体例において、上記ガイド部は、吐出方向に突出された高さが順次または連続的に増加する形状である。
また、本発明は、前述したコーティングシム含む電極スラリーコーティングダイを提供する。一つの例において、本発明に係る電極スラリーコーティングダイは、互いに隣接したダイブロック、及び上記ダイブロックの間の界面に挿入されて装着されるコーティングシムを含む。
一つの例において、上記コーティングシムは、断面構造を基準として、電極スラリー吐出方向が開放され、上記電極スラリー吐出方向を除いた三面が閉鎖された構造であり、電極スラリー吐出方向の開放面の幅方向両側の端部には、電極スラリー吐出流路の幅を減少させる方向に突出された構造のガイド部が形成される。そして、上記ガイド部の吐出方向の末端に形成されかつ吐出流路の幅を増加させる段差部を含む。
具体例において、上記電極スラリーコーティングダイにおいて、コーティングの幅は、上記コーティングシムのガイド部の間の間隔によって決定される。
別の具体例において、上記電極スラリーコーティングダイにおいて、コーティングの幅は、上記コーティングシムのガイド部の間の間隔によって決定され、コーティングシムの段差部に対応する位置に形成された電極スラリー排出流路をさらに含む。
本発明に係る電極スラリーコーティングシム及びそれを含むコーティングダイは、電極スラリーを高いレベルのローディング量でコーティングする場合にも、優れたコーティングの均一性を具現することができる。
従来の電極スラリー吐出用のコーティングシムの平面図である。 本発明の一実施形態に係る電極スラリー吐出用のコーティングシムの平面図である。 本発明の一実施形態に係る電極スラリー吐出用のコーティングシムの平面図である。 本発明の一実施形態に係る電極スラリーコーティングダイを用いた電極スラリーコーティングプロセスを図示した模式図である。
以下、本発明について詳細に説明する。その前に、本明細書及び特許請求の範囲に使用された用語や単語は通常的、あるいは辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者が彼自身の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に立脚して、本発明の技術的思想に符合する意味と概念として解釈する必要がある。
本発明は、電極スラリー吐出用のコーティングシムを提供する。一実施形態において、本発明に係る電極スラリー吐出用のコーティングシムは、電極スラリー吐出流路の末端に形成されかつ吐出流路の幅を増加させる段差部を含む。
本発明においては、コーティングシムの吐出流路の末端に吐出流路の幅を増加させる段差部を形成することを特徴とする。上記段差部の形成を通じて、コーティング時に幅方向の両側端部に負荷がかかることを解消し得る。また、上記コーティングシムを用いて電極スラリーを吐出する場合、電極スラリーのコーティング均一性を向上させることができる。本発明に係るコーティングシムを適用する場合、電極スラリーを高いローディング量でコーティングする場合にも、コーティング均一性を向上させることができる。コーティング均一性に優れたコーティング層は、後の乾燥および圧延のプロセスを経ても、部位別の厚さが変わったり断線されたりする現象を防止し得る。
一実施形態において、上記電極スラリー吐出用のコーティングシムは、断面構造を基準として、電極スラリー吐出方向が開放され、上記吐出方向を除いた三面が閉鎖された構造であり、電極スラリー吐出方向の開放面の幅方向両側の端部には、吐出流路の幅を減少させる方向に突出された構造のガイド部が形成され、上記ガイド部の吐出方向の末端に形成されかつ吐出流路の幅を増加させる段差部を含む。コーティングダイに上記コーティングシムを装着することになると、コーティングシムの吐出方向と垂直な方向に電極スラリーが供給される。供給された電極スラリーは、コーティングシムの吐出方向に吐出される。このとき、ガイド部を形成することによって、コーティングの幅を制御することになる。上記ガイド部は吐出流路の幅を減少させる方向に突出された構造である。本発明は、上記ガイド部の吐出方向末端に段差部を形成した構造を含む。
別の一実施形態において、上記段差部は、電極スラリー吐出流路の幅方向両側に形成された構造である。本発明に係る電極スラリー吐出用のコーティングシムは吐出流路の末端両側に段差部を形成する。これにより、吐出流路の両側端部にかかる負荷を均一に除去ないし軽減することになる。
一実施形態において、上記段差部は、ガイド部の吐出方向の末端に垂直に屈曲した形状に形成され、吐出流路の幅が一度(at once)に増加する構造である。本発明に係るコーティングシムにおいて、上記段差部は吐出方向の末端に垂直に屈曲した形状に形成される。これにより、電極スラリーが吐出される直前に一度に急激な減圧条件を提供する。
具体的な実施形態において、上記段差部の形成によって増加する吐出流路の幅は、吐出流路の幅方向の長さを基準として、0.5~10%の範囲である。より具体的には、上記段差部の形成によって増加する吐出流路の幅は、吐出流路の幅方向の長さを基準として、0.5~5%、3~10%、または3~8%の範囲にある。上記段差部による吐出流路の増加幅は、段差部を含めた全体吐出流路の幅方向長さに対する、段差部の形成に応じて増加された吐出流路の幅方向の長さの比を示したものである。上記段差部による吐出流路の増加幅の範囲は、吐出効率とコーティング均一性を反映したものである。
別の一実施形態において、上記ガイド部は、吐出方向に突出された高さが順次または連続的に増加する形状である。上記ガイド部は、吐出流路の幅を減少させる方向に突出された構造である。しかし、上記ガイド部が吐出方向に対して直角に形成された構造であれば、吐出流路の幅方向両側の端部に急激な負荷がかかることになる。場合によっては、部分的な還流現像が惹起され得る。本発明において、吐出方向に突出された上記ガイド部の高さが順次または連続的に増加するように形成することによって、このような現象を低減ないし遮断し得る。例えば、上記ガイド部は吐出方向に対して約5°~45°の平均傾斜角を有するように突出された構造であり得る。
また、本発明は、前述したコーティングシム含む電極スラリーコーティングダイを提供する。
一実施形態において、本発明による電極スラリーコーティングダイは、互いに隣接したダイブロック、上記ダイブロックの間の界面に挿入されて装着されるコーティングシムを含む。上記コーティングダイは、互いに隣接した2つのダイブロック(2P)を含むことができる。場合によっては、互いに隣接する4つのダイブロック(4P)を含むケースも可能である。例えば、上記のコーティングダイは、第1~第4のダイブロックが互いに隣接した構造であり、第1ダイブロックおよび第2ダイブロックの間、そして第3ダイブロックおよび第4ダイブロックの間にコーティングシムが挿入されて装着された構造であり得る。4つのダイブロック(4P)を含む場合は、集電体層上に電極スラリーを順次に2回コーティングする。これにより、二重層構造の電極合剤層を形成することができる。
別の一実施形態において、上記コーティングシムは、断面構造を基準として、電極スラリー吐出方向が開放され、上記吐出方向を除いた三面が閉鎖された構造であり、電極スラリー吐出方向の開放面の幅方向両側の端部は吐出流路の幅を減少させる方向に突出された構造のガイド部が形成され、上記ガイド部の吐出方向の末端に形成されかつ吐出流路の幅を増加させる段差部を含む構造である。
前述したように、上記コーティングシムはガイド部を形成することによって、吐出流路の幅を制御することになる。本発明は、上記ガイド部の吐出方向末端に段差部を形成する構造を含む。これにより、本発明に係るコーティングダイは、コーティングの幅を制御し、かつ幅方向両側の端部に余計な負荷がかかることを防止することができる。
一実施形態において、本発明に係る電極スラリーコーティングダイにおいて、コーティングの幅は、コーティングシムのガイド部の間の間隔によって決定される。また、コーティングの厚さは、コーティングシムの厚さに対応し、吐出圧力や集電体の層の離隔距離にも部分的に影響を受けることになる。本発明に係る電極スラリーコーティングダイにおいては、コーティングシムのガイド部の間の間隔によってコーティング幅を決定し、かつ吐出流路の末端に段差部を形成することによって、特定の部位に過度な負荷がかかることを防止し、コーティングの均一性を顕著に向上させることができる。一実施形態において、上記電極スラリーコーティングダイは、コーティングシムの段差部に対応する位置に形成された電極スラリー排出流路をさらに含む。コーティングシムの段差部形成を通じてコーティングの均一性を向上させ、かつ吐出される電極スラリーの一部が上記段差部の方に流出され得る。本発明においては、コーティングシムの段差部に対応される位置に形成された電極スラリー排出流路を形成することによって、段差部の方に流出される電極スラリーを排出ないし再使用することが可能である。例えば、上記段差部に対応する位置に形成された電極スラリー排出流路は、電極スラリーコーティングダイの電極スラリー供給部と流体連結された構造であり得る。これにより、上記電極スラリー排出流路を通じて排出された電極スラリーを電極スラリー供給部に供給して再利用することが可能である。
本発明に係る電極スラリーコーティングダイは、電極スラリーを集電体上に吐出してコーティング層を形成する装置を意味する。また、本発明における電極スラリー吐出用のコーティングシムは、上記コーティングダイを構成するダイブロック間の界面に挿入されて装着されるコーティングシムを意味する。
上記電極スラリーは、電極活物質を含むスラリー状態の組成を総称する。正極または負極は、二次電池用の電極を意味し、具体的にはリチウム二次電池用の電極を意味する。
一つの例において、上記電極は、リチウム二次電池の正極および/または負極を意味する。
上記正極は、正極集電体上に二層構造の正極活物質層が積層された構造である。一つの例において、正極活物質層は、正極活物質、導電材およびバインダーポリマーなどを含み、必要に応じて、当業界で通常に用いられる正極添加剤をさらに含み得る。
上記正極活物質は、リチウム含有酸化物であり得、同様であるか、あるいは異なり得る。上記リチウム含有酸化物としては、リチウム含有遷移金属酸化物が使用され得る。
例えば、上記リチウム含有遷移金属酸化物は、LiCoO(0.5<x<1.3)、LiNiO(0.5<x<1.3)、LiMnO(0.5<x<1.3)、LiMn(0.5<x<1.3)、Li(NiCoMn)O(0.5<x<1.3、0<a<1、0<b<1、0<c<1、a+b+c=1)、LiNi1-yCo(0.5<x<1.3、0<y<1)、LiCo1-yMn(0.5<x<1.3、0≦y<1)、LiNi1-yMn(0.5<x<1.3、O≦y<1)、Li(NiCoMn)O(0.5<x<1.3、0<a<2、0<b<2、0<c<2、a+b+c=2)、LiMn2-z(0.5<x<1.3、0<z<2)、LiMn2-zCo(0.5<x<1.3、0<z<2)、LiCoPO(0.5<x<1.3) 及びLiFePO(0.5<x<1.3)からなる群から選択されるいずれか一つ、またはこれらのうち2種以上の混合物であり得る。そして、上記リチウム含有遷移金属酸化物は、アルミニウム(Al)などの金属や金属酸化物でコーティングされることもあり得る。また、上記リチウム含有遷移金属酸化物の他に硫化物(sulfide)、セレン化物(selenide)及びハロゲン化物(halide)などからなる群から選択される1種以上も使用され得る。
上記正極活物質は、正極活物質層のうちに94.0~98.5重量%の範囲に含まれ得る。正極活物質の含有量が上記範囲を満たすとき、高容量電池の製作、そして、十分なる正極の導電性や電極材間の接着力を付与する、という点において有利である。
上記正極に用いられる集電体は、導電性の高い金属であって、正極活物質スラリーが容易に接着し得る金属でありながら、二次電池の電圧範囲において反応性のないものであれば、いずれでも使用することができる。具体的に、正極用集電体の非制限的な例としては、アルミニウム、ニッケルまたはこれらの組み合わせによって製造されるホイルなどがある。
正極活物質層は、導電材をさらに含む。通常、上記導電材は、正極活物質を含む混合物全体の重量を基準に1~30重量%で添加される。このような導電材は、二次電池に化学的変化を誘発せずに導電性を有するものであれば、特に制限されない。例えば、上記導電材としては、天然黒鉛や人造黒鉛などの黒、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック、炭素繊維や金属繊維などの導電性繊維、フッ化カーボン、アルミニウム、ニッケル粉末などの金属粉末、酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウイスカー、酸化チタンなどの導電性金属酸化物、ポリフェニレン誘導体などからなる群から選択される1種以上が使用され得る。
上記負極は、負極集電体の上に二層構造の負極活物質層が積層された構造である。一つの例において、負極活物質層は、負極活物質、導電材およびバインダー高分子などを含み、必要に応じて、当業界で一般的に使用される負極添加剤をさらに含むことができる。
上記負極活物質は、炭素材、リチウム金属、ケイ素またはスズなどを含み得る。負極活物質として炭素材が使用される場合、低結晶性炭素および高結晶性炭素などがすべて用いられる。低結晶性炭素としては、軟質炭素(soft carbon)と硬質炭素(hard carbon)が代表的であり、 高結晶性炭素としては、天然黒鉛、キッシュ黒鉛(Kish graphite)、熱分解炭素(pyrolytic carbon)、液晶ピッチ系炭素繊維(mesophase pitch based carbon fiber)、炭素微小球体(mesocarbon microbeads)、液晶ピッチ(mesophase pitches)、石油又は石炭系コークス(petroleum orcoal tarpitch derived cokes)などからなる群から選択される1種以上の高温焼成炭素が代表的ある。
上記負極に使用される集電体の非制限的な例としては、銅、金、ニッケルまたは銅合金またはこれらの組み合わせによって製造されるホイルなどがある。また、上記集電体は、上記物質からなる基材を積層して使用することもできる。
また、上記負極は、当該分野において通常に使用される導電材およびバインダーを含み得る。
以下、図面と実施形態などを通じて本発明をより詳細に説明する。本発明は、多様な変更を加えることができ、多様な形態を有し得る。そこで、特定の実施形態を図面に例示して本文に詳細に説明する。しかし、それは、本発明を特定の開示形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものと理解されるべきである。
(第1実施形態)
図2は、本発明の一実施形態に係る電極スラリー吐出用のコーティングシムの平面図である。図2を参照すると、上記コーティングシム(100)は、水平方向の断面構造を基準として、電極スラリーの吐出方向が開放され、上記吐出方向を除いた三面が閉鎖された構造である。また、上記コーティングシム(100)は、電極スラリー吐出方向の開放面の幅方向両側の端部には、吐出流路の幅を減少させる方向に突出された構造のガイド部(110)が形成され、上記ガイド部(110)の吐出方向の末端には、吐出流路の幅を増加させる段差部(111)が形成された構造である。上記コーティングシム(100)において、電極スラリーの吐出によるコーティングの幅はガイド部(110)間の間隔によって決定される。そして、上記段差部(111)によって、吐出される電極スラリーのコーティング均一性を高めることになる。
(第2実施形態)
図3は、本発明の別の一実施形態に係る電極スラリー吐出用のコーティングシムの平面図である。図3を参照すると、上記コーティングシム(200)は、水平方向の断面構造を基準として、電極スラリーの吐出方向が開放され、上記吐出方向を除いた三面が閉鎖された構造である。また、上記コーティングシム(200)は、電極スラリー吐出方向の開放面の幅方向両側の端部に、吐出流路の幅を減少させる方向に突出した構造のガイド部(210)が形成される。そして、上記ガイド部(210)の吐出方向の末端には、吐出流路の幅を増加させる段差部(211)が形成された構造である。上記ガイド部(210)は、吐出方向に突出された高さが連続的に増加する形状である。これにより、上記コーティングシム(200)を通じて吐出される電極スラリーの幅方向の幅が連続的に減少しながら、幅方向の両側端部に負荷が急増することを防止する。また、上記段差部(211)によって吐出される電極スラリーのコーティング均一性を高めることになる。
(第3実施形態)
図4は、本発明の一実施形態に係る電極スラリーコーティングダイを使用した電極スラリーコーティングのプロセスを図示した模式図である。図4を参照すると、本発明に係るコーティングダイは、互いに隣接したダイブロック(図示せず)の間の界面にコーティングシム(200)が挿入された構造である。上記コーティングシム(200)は、吐出される電極スラリーによるコーティングの幅と厚さを制御する因子のうち一つである。
具体的には、コーティングダイの吐出口と一定間隔が離隔されて移動する集電体層(300)に、電極スラリーを吐出する。上記集電体層(300)は、コンベヤ(図示せず)によって移動することになる。吐出された電極スラリーは、集電体層(300)上にコーティングされて電極合剤層(400)を形成する。上記電極合剤層(400)は、コーティングダイの吐出口の幅に対応してT-T’に表示された幅で、集電体層(300)上に形成される。一方、電極合剤層(400)の幅は、コーティングシム(200)のガイド部(210)の間の間隔に対応されるということが分かる。本発明においては、コーティングシム(200)の吐出方向末端の両側にガイド部(210)を形成してコーティング幅を制御し、かつ上記ガイド部(210)の吐出方向末端に段差部(211)を追加で形成することによって、吐出される電極スラリーの幅方向両側の端部に急激な負荷がかかることを解消し、コーティングの均一性を向上させることができる。別の例として、上記段差部(111)に対応される位置に電極スラリー排出流路(図示せず)を形成することによって、当該流路を通じて、電極スラリーの一部を排出することが可能である。
以上、図面と実施形態などを通じて本発明をより詳細に説明した。しかし、本明細書に記載された図面または実施形態等に記載された構成は、本発明の一実施形態に過ぎないものであり、本発明の技術的思想をすべて代弁するものではない。そのため、本出願時点において、これらを代替し得る多様な均等物と変形例があり得ることを理解すべきである。
10、100、200:コーティングシム
11、110、210:ガイド部
111、211:段差部
300:集電体層
400:電極合剤層

Claims (4)

  1. 電極スラリー吐出用のコーティングシムを含む電極スラリーコーティングダイであって、
    前記コーティングシムは、電極スラリー吐出流路の末端に形成され、かつ吐出流路の幅を増加させる段差部を含み、
    前記段差部は電極スラリー吐出流路の幅方向の両側に形成されていて、
    前記コーティングシムの断面構造を基準として、電極スラリー吐出方向が開放され、前記電極スラリー吐出方向を除いた三面が閉鎖され、
    前記電極スラリー吐出方向の開放面の幅方向両側の端部には、吐出流路の幅を減少させる方向に突出された構造のガイド部が形成され、
    前記段差部は、ガイド部の吐出方向の末端に垂直に屈曲した形状に形成され、吐出流路の幅が一度に増加していて、
    前記電極スラリーコーティングダイにおいて、コーティングの幅は、前記コーティングシムのガイド部の間の間隔によって決定され、
    前記段差部の形成によって増加する吐出流路の幅は、吐出流路の幅方向の長さを基準として、0.5~10%の範囲にある、電極スラリーコーティングダイ。
  2. 前記ガイド部は吐出方向に突出された高さが順次にまたは連続的に増加する形状である、請求項に記載の電極スラリーコーティングダイ。
  3. 互いに隣接するダイブロック、および前記ダイブロックの間の界面に挿入されて装着されるコーティングシムを含む、請求項1または2に記載の電極スラリーコーティングダイ。
  4. 前記コーティングシムの段差部に対応する位置に形成された電極スラリーの排出流路をさらに含む、請求項1からのいずれか一項に記載の電極スラリーコーティングダイ。
JP2021549395A 2019-12-27 2020-12-18 コーティングの均一性に優れた電極スラリー吐出用のコーティングシム及びそれを含むコーティングダイ Active JP7442541B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2019-0175849 2019-12-27
KR1020190175849A KR20210083512A (ko) 2019-12-27 2019-12-27 코팅 균일성이 우수한 전극 슬러리 토출용 코팅 심 및 이를 포함하는 코팅 다이
PCT/KR2020/018625 WO2021132992A1 (ko) 2019-12-27 2020-12-18 코팅 균일성이 우수한 전극 슬러리 토출용 코팅 심 및 이를 포함하는 코팅 다이

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022521016A JP2022521016A (ja) 2022-04-04
JP7442541B2 true JP7442541B2 (ja) 2024-03-04

Family

ID=76575609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021549395A Active JP7442541B2 (ja) 2019-12-27 2020-12-18 コーティングの均一性に優れた電極スラリー吐出用のコーティングシム及びそれを含むコーティングダイ

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11951508B2 (ja)
EP (1) EP3928878A4 (ja)
JP (1) JP7442541B2 (ja)
KR (2) KR20210083512A (ja)
CN (1) CN113543896A (ja)
WO (1) WO2021132992A1 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220059744A (ko) * 2020-11-03 2022-05-10 주식회사 엘지에너지솔루션 다이 코터용 심, 이를 포함하는 다이 코터 및 이를 이용하여 제조된 양극을 포함하는 리튬 이차전지
KR20230080291A (ko) 2021-11-29 2023-06-07 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 슬러리 코팅 및 절연액 코팅을 동시에 수행하는 이중 슬롯 다이 및 이를 이용한 코팅 방법
KR20230079911A (ko) 2021-11-29 2023-06-07 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지용 집전체에 활물질을 코팅하기 위한 다이 코터용 심 및 다이 코터
CN116783004A (zh) * 2021-12-08 2023-09-19 株式会社Lg新能源 槽模垫片和包括该槽模垫片的槽模
KR20230100476A (ko) 2021-12-28 2023-07-05 주식회사 엘지에너지솔루션 슬롯 다이 코터
KR20230108603A (ko) 2022-01-11 2023-07-18 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 집전체의 활물질 코팅을 위한 다이 코터
EP4272877A1 (en) * 2022-05-04 2023-11-08 LG Energy Solution, Ltd. Deposition system

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006255643A (ja) 2005-03-18 2006-09-28 Hitachi Chem Co Ltd 塗工機及びそれを用いた塗工方法
JP2014233651A (ja) 2013-05-31 2014-12-15 オリジン電気株式会社 接着剤塗布装置及び方法
JP2015112572A (ja) 2013-12-13 2015-06-22 富士フイルム株式会社 ダイコーター、及び塗布フィルムの製造方法
JP2015136675A (ja) 2014-01-24 2015-07-30 Necエナジーデバイス株式会社 塗工装置、塗工装置の組み立て方法、および二次電池用電極の製造方法
JP2015229151A (ja) 2014-06-06 2015-12-21 Necエナジーデバイス株式会社 塗工装置、および二次電池用電極の製造方法
CN206673019U (zh) 2017-04-27 2017-11-24 天津市捷威动力工业有限公司 锂离子动力电池极片边缘箔材涂胶系统
JP2018037206A (ja) 2016-08-30 2018-03-08 東レエンジニアリング株式会社 電池用極板の製造装置及びその保守方法
JP2018089599A (ja) 2016-12-07 2018-06-14 トヨタ自動車株式会社 ダイ

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3039243B2 (ja) 1993-12-22 2000-05-08 三菱化学株式会社 塗布方法
JPH09248508A (ja) 1996-03-12 1997-09-22 Dainippon Printing Co Ltd 塗布装置および塗布方法
JP3793882B2 (ja) 1996-03-22 2006-07-05 東レ株式会社 塗布装置並びにカラーフィルタの製造装置および製造方法
JP2000231206A (ja) 1999-02-10 2000-08-22 Mitsubishi Chemicals Corp 電子写真感光体の製造方法
JP5023335B2 (ja) 2006-07-12 2012-09-12 日東電工株式会社 ダイ、ダイ方式塗布装置及び塗布方法
JP2010051953A (ja) 2008-07-30 2010-03-11 Hitachi Chem Co Ltd 塗工方法、塗工機、塗工フィルムの巻き取り方法及びロール巻き塗工フィルム
JP5395391B2 (ja) 2008-09-30 2014-01-22 株式会社東芝 塗工装置、塗工方法および電極板
JP2010264329A (ja) 2009-05-12 2010-11-25 Panasonic Corp 塗布方法および塗布装置
KR101175029B1 (ko) 2010-12-29 2012-08-17 삼성에스디아이 주식회사 슬러리 도포 장치 및 그 제조방법
KR101325318B1 (ko) 2011-04-22 2013-11-08 이인영 슬롯형 분사구를 가지는 분사노즐
KR101897827B1 (ko) 2012-02-28 2018-09-12 삼성에스디아이 주식회사 코팅 폭의 조절이 가능한 슬롯 다이
JP2014188435A (ja) * 2013-03-27 2014-10-06 Nitto Denko Corp 塗布装置
KR101643034B1 (ko) 2013-09-13 2016-07-26 주식회사 엘지화학 전극 생산용 슬롯 다이 코터
JP2015182019A (ja) 2014-03-25 2015-10-22 三菱マテリアル株式会社 塗布工具
JP6350909B2 (ja) 2014-06-30 2018-07-04 エリーパワー株式会社 電極積層体のセパレータの位置ずれ検出方法およびその装置
JP2016182576A (ja) * 2015-03-26 2016-10-20 東レ株式会社 スリットノズル、塗布方法、及び塗布装置
KR20160115420A (ko) 2015-03-27 2016-10-06 주식회사 엘지화학 다이 코터
KR101841346B1 (ko) 2016-06-01 2018-03-22 고려대학교 산학협력단 비뉴튼성 코팅액의 균일 분포를 위한 슬롯 다이 내의 심 및 이를 포함하는 슬롯 다이 코터
KR102227310B1 (ko) * 2017-08-23 2021-03-15 주식회사 엘지화학 전극 제조용 슬롯 다이
KR102035826B1 (ko) * 2019-05-31 2019-10-24 씨아이에스(주) 다열 동시 코팅 슬롯다이

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006255643A (ja) 2005-03-18 2006-09-28 Hitachi Chem Co Ltd 塗工機及びそれを用いた塗工方法
JP2014233651A (ja) 2013-05-31 2014-12-15 オリジン電気株式会社 接着剤塗布装置及び方法
JP2015112572A (ja) 2013-12-13 2015-06-22 富士フイルム株式会社 ダイコーター、及び塗布フィルムの製造方法
JP2015136675A (ja) 2014-01-24 2015-07-30 Necエナジーデバイス株式会社 塗工装置、塗工装置の組み立て方法、および二次電池用電極の製造方法
JP2015229151A (ja) 2014-06-06 2015-12-21 Necエナジーデバイス株式会社 塗工装置、および二次電池用電極の製造方法
JP2018037206A (ja) 2016-08-30 2018-03-08 東レエンジニアリング株式会社 電池用極板の製造装置及びその保守方法
JP2018089599A (ja) 2016-12-07 2018-06-14 トヨタ自動車株式会社 ダイ
CN206673019U (zh) 2017-04-27 2017-11-24 天津市捷威动力工业有限公司 锂离子动力电池极片边缘箔材涂胶系统

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210083512A (ko) 2021-07-07
EP3928878A4 (en) 2022-04-20
KR20240119035A (ko) 2024-08-06
EP3928878A1 (en) 2021-12-29
CN113543896A (zh) 2021-10-22
US20220331832A1 (en) 2022-10-20
WO2021132992A1 (ko) 2021-07-01
US11951508B2 (en) 2024-04-09
JP2022521016A (ja) 2022-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7442541B2 (ja) コーティングの均一性に優れた電極スラリー吐出用のコーティングシム及びそれを含むコーティングダイ
KR101582718B1 (ko) 구형 천연 흑연을 포함하는 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
CN108140811B (zh) 制备锂二次电池用的电极的方法和由此制备的锂二次电池用的电极
JP2023083386A (ja) 負極活物質及びそれを含む二次電池
JP7297060B2 (ja) 互いに異なるバインダー含量を有する電極合剤領域を含む二次電池用極板及びそれを用いた二次電池用電極の製造方法
CN112189266A (zh) 具有改善的离子电导率的电化学电池
CN112470308B (zh) 锂二次电池用负极活性材料以及包含其的二次电池
EP4106038A1 (en) Shim for die coater, die coater comprising same, and lithium secondary battery comprising cathode manufactured using same
US20230118784A1 (en) Electrode Slurry Coating System Capable of Controlling the Flow Rate of Electrode Slurry and Electrode Slurry Coating Method Using the Same
KR20220057296A (ko) 전극 슬러리의 코팅 균일성이 우수한 전극 제조 시스템 및 이를 이용한 전극 제조 방법
KR20220023075A (ko) 양극 및 이를 포함하는 이차전지
KR20230174099A (ko) 전극 및 전극을 포함하는 이차전지
EP3907785B1 (en) Metal thin film for electrode current collector, comprising taping regions, and method for manufacturing electrode using same
CN114207867A (zh) 制造形成有电阻层的电极的方法
KR20210122992A (ko) 전극 기재의 가장자리를 가열하는 과정을 포함하는 전극 제조 방법 및 제조 시스템
CN112840483B (zh) 包括双狭缝的涂布模具以及使用该涂布模具的电极活性材料涂布设备
EP4092776A1 (en) Electrode rolling device and method for performing multi-stage induction heating
KR102476648B1 (ko) 리튬 이차전지용 양극 및 이를 구비한 리튬 이차전지
KR20240102714A (ko) 이차전지용 전극 제조 방법 및 장치
KR20240002213A (ko) 리튬 이차전지용 양극 및 이의 제조방법
KR20220007937A (ko) 압연 공정 전후에 유도 가열을 적용한 전극 압연 장치 및 방법
CN118648129A (zh) 用于锂二次电池的正极及其制造方法
KR20230157745A (ko) 전기화학소자용 전극의 제조 방법
KR20240048942A (ko) 이차전지 제조용 재료 공급 장치
KR20240016625A (ko) 전극 조립체

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210820

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220830

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220905

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221124

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230313

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230608

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20230911

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240105

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20240112

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240205

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240220

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7442541

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150