[发明专利]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

说明书

根据本公开内容的双狭缝模具涂布机是包括下狭缝和上狭缝的双狭缝模具涂布机，用于通过下狭缝或上狭缝中的至少一者将电极活性材料浆料挤压涂布在连续移动的集流体的表面上，该双狭缝模具涂布机包括下板、位于下板上的中间板和位于中间板上的上板，下狭缝形成在下板与中间板之间，且上狭缝形成在中间板与上板之间，其中下板、中间板和上板具有下模具唇、中间模具唇和上模具唇，下模具唇、中间模具唇和上模具唇的每个分别相对于集流体形成前端，并且下模具唇的厚度大于上模具唇的厚度和中间模具唇的厚度。

技术领域

本公开内容涉及能够同时形成双层结构的双狭缝模具涂布机及使用该双狭缝模具涂布机涂布电极活性材料浆料的方法。本申请要求享有于2020年9月17日在韩国递交的韩国专利申请第10-2020-0119919号的优先权，通过引用将该韩国专利申请的公开内容并入本文。

背景技术

随着技术发展的不断增长及对移动装置的需求不断增加，对作为能量源的二次电池的需求快速增加，并且二次电池主要包括电极组件，该电极组件是电能产生元件。电极组件包括堆叠至少一次的正极、隔膜和负极，并且分别通过在由铝箔制成的集流体和由铜箔制成的集流体上涂布正极活性材料浆料和负极活性材料浆料并使其干燥而制造正极和负极。通常，二次电池包括正极活性材料，例如层状晶体结构的含锂氧化钴(LiCoO₂)、含锂氧化锰(诸如层状晶体结构的LiMnO₂、尖晶石晶体结构的LiMn₂O₄)和含锂氧化镍(LiNiO₂)。另外，负极活性材料主要包括碳基材料，并且近来，随着对高能量锂二次电池的需求不断增长，已提出与硅基材料和氧化硅基材料混合，所述硅基材料和氧化硅基材料具有比碳基材料高至少10倍的有效容量。为了二次电池的均匀充电/放电特性，必须在集流体上均匀地涂布正极活性材料浆料和负极活性材料浆料。

为了提高二次电池的性能，关注点引向了具有在集流体上的双层结构的活性材料层的电极结构的开发。为了在集流体上形成双层结构的活性材料层，可以使用能够同时涂布两种类型的电极活性材料浆料的双狭缝模具涂布机。

图1示出使用双狭缝模具涂布机的涂布方法的示例，并且图2是图1中的部分A的放大图。

参照图1和图2，可以通过利用涂布辊10的旋转移动集流体15的同时从双狭缝模具涂布机20输送两种类型的电极活性材料浆料30、40而在集流体15上同时形成双层的电极活性材料层。从双狭缝模具涂布机20输送的电极活性材料浆料30、40被涂布在集流体15的一个表面之上以形成电极活性材料层。

双狭缝模具涂布机20通过组装三个板构件，即三个模具块21、22、23，而构建。在相邻模具块之间形成狭缝(总共两个狭缝)以通过分别与各狭缝连通的出口24、25同时输送两种类型的电极活性材料浆料30、40，这样第一电极活性材料浆料30首先涂布，然后另一第二电极活性材料浆料40涂布在第一电极活性材料浆料30上，以同时形成双层的电极活性材料层。附图标记26和27表示在其中接收涂布溶液的歧管。

然而，由于使用从不同出口24、25同时输送的电极活性材料浆料30、40，因此使用双狭缝模具涂布机20的处理在将每个电极活性材料层形成为期望的厚度方面具有一些问题。

从出口24、25到集流体15的表面的间隙G是涂布间隙，并且是确定电极活性材料层的涂布质量的非常重要的变量。通常，每个电极活性材料层的厚度受通过出口24、25输送的电极活性材料浆料的量、电极活性材料浆料的类型和涂布间隙的影响。另外，稳定的涂布要求在集流体的宽度方向(TD方向)上有均匀的涂布间隙，并且宽度方向涂布间隙偏差严重地影响涂布宽度和未涂布区边界形状。电极活性材料层的厚度是几十μm至几百μm的非常小的值，即使是几μm的变化也显著影响涂布质量，因此需要非常严格的管理，并且为了在集流体的宽度方向上稳定地实现均匀的涂布，必须进行非常严格的控制以在宽度方向上实现均匀的尺寸精度。然而，为了提高生产量，当双狭缝模具涂布机20的宽度随着集流体的宽度增加而增加时，更加难以在宽度方向上进行均匀的涂布，从而涂布间隙的精确控制更加必要。