专利名称：活性材料涂覆设备及使用其的涂覆方法
技术领域：
本发明涉及一种在形成有可充电电池的电极板的基底上形成活性材料层的活性材料涂覆设备，以及使用该活性材料涂覆设备的涂覆方法。
背景技术：
可充电电池包括在集流体上形成有活性材料层的电极板。在可充电电池中，在充电过程中，从正极活性材料层放出的离子移动到负极活性材料层中并被储存，在放电过程中，储存在负极活性材料层中的离子再次返回到正极活性材料层。这些正极活性材料层和负极活性材料层优选地在集流体上具有均勻的厚度，以得到特性更均勻的可充电电池。为此目的而使用活性材料涂覆设备。作为示例，活性材料涂覆设备包括形成出口缝(outlet slot)的上模和下模、设置在上模和下模之间的分隔件以及控制上模和下模之间的间隙的控制器。活性材料涂覆设备通过形成在上模和下模的前端上的出口缝输出浆状的活性材料。然后，活性材料涂覆在以微小间距分开且在出口缝前侧前进的基底上。然而，如果上模和下模之间的间隙通过分隔件和控制器均勻地保持，则活性材料涂覆设备可能形成厚度不均勻的活性材料层(沿宽度方向涂覆在基底上)。这可能是上模和下模的加工精度的限制的结果或可能是活性材料浆料的材料性能改变的结果。另外，活性材料涂覆设备包括在上模和下模之间由同一材料形成的分隔件。分隔件在出口缝两端的边缘部分提升，从而增加活性材料层的厚度。这会导致在基底的宽度的两个外端上的活性材料的厚度更不均勻。如上所述，当形成在基底上的活性材料层的厚度沿长度方向不均勻时，电极板形成单元电池中具有差异性能的部分。另外，当形成在基底上的活性材料层的厚度沿宽度方向不均勻时，形成可充电电池的多个电极板可能具有不同的性能，且电池的性能的均勻性会劣化。在背景技术部分公开的上述信息只是用于加强对本发明的背景的理解，因此，其可能包含未构成对本领域的技术人员来说已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明提供了一种活性材料涂覆设备及使用其的涂覆方法，该设备能够在基底上形成活性材料层时沿基底的宽度方向形成厚度均勻的活性材料层。根据本发明的示例性实施例的活性材料涂覆设备，该设备包括下模，具有用于提供浆状的活性材料的凹槽，其中，下模形成连接到凹槽并输出活性材料的出口缝的第一唇沿部分；上模，设置在下模的上侧上以面对第一唇沿部分，其中，上模具有出口缝的第二唇沿部分，上模还具有在第二唇沿部分相对活性材料的出口方向的后部的铰接部分；固定分隔件，在铰接部分的相对活性材料的出口方向后部设置在下模和上模之间，其中，固定分隔件确定固定间隙；柔性分隔件，在出口缝的宽度方向的两侧上设置在第一唇沿部分和第二唇沿部分之间，柔性分隔件形成可变间隙；控制器，安装到上模并将第二唇沿部分相对铰接部分移动以控制在第一唇沿部分和第二唇沿部分之间的可变间隙。固定分隔件可以由钢形成并可以包括沿出口缝的宽度方向设置在凹槽后部的主体以及在主体的两侧上的沿活性材料的出口方向延伸的一对分支部分，分支部分提供出口缝的宽度的第一次确定。柔性分隔件可以由分支部分的相对活性材料的出口方向的前端支撑，并可以沿出口缝的宽度方向得到控制以提供出口缝的宽度的第二次确定。柔性分隔件可以包括沿出口缝的宽度方向延长的导向孔，第一唇沿部分可以包括插入在导向孔中的导向销。柔性分隔件可以由合成树脂和合成橡胶之一的单层结构形成。柔性分隔件可以由包括交替地设置的合成树脂层和钢层的多层结构形成。柔性分隔件可以包括由钢制成的垫片以及由合成橡胶、合成树脂或硅树脂制成并
覆盖垫片的柔性层。柔性分隔件可以包括由钢制成的垫片、由合成橡胶或硅树脂制成并覆盖垫片的柔性层以及由聚四氟乙烯制成的并覆盖柔性层的下摩擦层。根据本发明的示例性实施例的活性材料涂覆方法包括以下步骤第一步骤，通过固定分隔件确定下模和上模之间的固定间隙；第二步骤，通过柔性分隔件由下模的第一唇沿部分和上模的第二唇沿部分确定出口缝的宽度；第三步骤，通过控制器相对铰接部分移动第二唇沿部分以控制第一唇沿部分和第二唇沿部分之间的可变间隙；第四步骤，通过由可变间隙的宽度控制的出口缝来输出浆状的活性材料以在出口缝的前端前进的基底上涂覆活性材料层。根据本发明的示例性实施例，下模和上模之间的固定间隙通过固定分隔件确定， 柔性分隔件设置在下模的第一唇沿部分和上模的第二唇沿部分之间以通过控制器控制可变间隙，当通过出口缝在基底上涂覆活性材料时，尽管加工精确度或活性材料浆料的物质性能的改变的限制，但活性材料的厚度沿基底的宽度方向是均勻的。另外，柔性分隔件防止边缘部分在出口缝的宽度的方向的两端上升高，从而活性材料层的厚度在基底宽度方向的两端上也均勻。
图1为根据本发明示例性实施例的活性材料涂覆设备的俯视图。图2为沿图1的线II-II截取的剖视图。图3为沿图1的线III-III截取的剖视图。图4为下模和从图2中的上模分离的分隔件的分解透视图。图5为图4的俯视图。图6为根据第一示例性实施例的柔性分隔件的剖视图。图7为沿出口缝的宽度方向在出口缝中形成厚度不均勻的活性材料浆料的状态示图。图8为沿出口缝的宽度方向在出口缝中形成厚度均勻的活性材料浆料的状态示图。
图9为通过使用图1的活性材料涂覆设备在基底上形成活性材料层的状态的俯视图。图10为根据第二示例性实施例的柔性分隔件的剖视图。图11为根据第三示例性实施例的柔性分隔件的剖视图。图12为根据第四示例性实施例的柔性分隔件的剖视图。图13为根据本发明示例性实施例的涂覆方法的流程图。
具体实施例方式在下文中，将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。如本领域的技术人员将认识到的，在不脱离本发明的精神或范围的所有情况下，可以以各种不同方式修改描述的实施例。附图和描述被认为本质上的示例性而非限制性。在整个说明书中，相同的标号代表相同的元件。图1为根据本发明示例性实施例的活性材料涂覆设备的俯视图，图2为沿图1的线II-II截取的剖视图，图3为沿图1的线III-III截取的剖视图。参照图1至图3，根据示例性实施例的活性材料涂覆设备包括下模1、上模2、固定分隔件3、柔性分隔件4和控制器5，以将以浆状提供的活性材料以均勻的厚度涂覆在基底S上。基底S可以由形成集流体的铝片制成。如果涂覆有活性材料的基底S被切割成预定的尺寸，则其形成为可充电电池的单元电池的正电极或负极的电极板。即，涂覆有活性材料的基底S包括多个电极板。下模1和上模2叠置并沿上下方向(ζ轴方向)结合，固定分隔件3和柔性分隔件 4设置在下模1和上模2之间，输出活性材料的出口缝SL形成在一侧上(如图4中所示)。下模1包括将浆状的活性材料提供给出口缝SL的凹槽12。凹槽12沿出口缝SL 的宽度W方向(y轴方向)在下模1的上表面上延长，使得凹槽12沿整个宽度W形成。因此，出口缝SL可以将提供到凹槽12的活性材料均勻地输出到整个宽度W。下模1包括形成在相对活性材料的出口方向(χ轴方向)的前端上的第一唇沿部分11，上模2包括形成在相对活性材料的出口方向(X轴方向)的前端上并面对第一唇沿部分11的第二唇沿部分21。上模2具有形成在第二唇沿部分21的χ轴方向的后部上的铰接部分22。铰接部分22可以通过固定上模2的位置来控制第二唇沿部分21的ζ轴方向的位置。固定分隔件3设置在铰接部分22的相对活性材料的出口方向(χ轴方向)后部上的下模1和上模2之间，从而确定下模1和上模2之间的固定间隙Gl (参照图4)。例如， 固定分隔件3由具有平板形状的钢制成，且固定分隔件3的厚度确定固定间隙G1。可变间隙G2可以控制在活性材料不泄漏的范围内。也就是说，可以控制可变间隙G2并使可变间隙G2比固定间隙Gl更宽或更窄，使得活性材料的出口厚度在基底S的整个宽度W方向(y 轴方向)更均勻。图4为图2中的下模和与上模分离的分隔件的分解透视图，图5为图4的俯视图。 参照图4和图5，固定分隔件3包括主体31和一对分支部分32，它们形成为具有相同的厚度。主体31形成为平板形状，并沿出口缝SL的宽度W方向(y轴方向)设置在凹槽12的后部上。多个分支部分32形成为具有平板形状并沿活性材料的出口方向(χ轴方向)在主体31的两侧上延伸，从而出口缝SL的宽度W(为分支部分32之间的间隔)首先由分支部分32的宽度确定。固定间隙Gl被确定在范围L内，在范围L内，固定分隔件3的主体31和分支部分 32存在于下模1和上模2之间。分支部分32横跨凹槽12，使得范围L包括从主体31到凹槽12的前面的区域。在这种情况下，分支部分32不妨碍通过凹槽12提供活性材料。柔性分隔件4设置在出口缝SL的宽度W方向(y轴方向)的两侧上的第一唇沿部分11和第二唇沿部分21之间。因此，可以控制在第一唇沿部分11和第二唇沿部分21之间的沿ζ轴方向的可变间隙G2以及出口缝SL的沿y轴方向的宽度W。出口缝SL的宽度W首先由固定分隔件3 ( S卩，一对分支部分32)确定，并最终由设置在第一唇沿部分11和第二唇沿部分21之间的一对柔性分隔件4的y轴方向的位置确定。 也就是说，出口缝SL的宽度W为一对柔性分隔件4之间沿y轴方向的距离。柔性分隔件4由分支部分32的χ轴方向的前端支撑。因此，柔性分隔件4的位置沿出口缝SL的宽度W方向(y轴方向)得到控制，从而提供出口缝SL的宽度的第二水平的控制。更具体地讲，上模2包括调节螺杆53。调节螺杆53旋转结合到铰接部分22，以沿顺时针方向或逆时针方向得到控制，其中，上模2组装到下模1。第二唇沿部分21沿ζ轴方向相对第一唇沿部分11移动，使得能够在第一唇沿部分11和第二唇沿部分21之间进行柔性分隔件4的y轴方向的位置控制。例如，如果调节螺杆53沿顺时针方向旋转，则调节螺杆53在铰接部分22中下降并将下模1按压到铰接部分22的前端，且最终将上模2的第二唇沿部分21提升。以这样的方式，柔性分隔件4的y轴方向的位置得到控制。另外，如果调节螺杆53沿逆时针方向旋转，则调节螺杆53在铰接部分22中上升且将下模1按压到铰接部分22的前端的力降低， 导致上模2的第二唇沿部分21下降。柔性分隔件4在分支部分32的前端沿y轴方向移动，从而在χ轴方向得到支撑。 另外，柔性分隔件4还可以包括导向孔41，导向孔41沿出口缝SL的宽度W方向(y轴方向) 延长。这里，第一唇沿部分11包括插入在导向孔41中的导向销42，从而还可以正确地引导柔性分隔件4的y轴方向的移动。图6为根据第一示例性实施例的柔性分隔件的剖视图。柔性分隔件4可以由各种材料和结构形成以形成可变间隙G2。参照图6，柔性分隔件4可以使用合成树脂或合成橡胶形成为单层结构。例如，合成橡胶可以为具有柔性的三元乙丙橡胶(EPDM)，合成树脂可以为具有低摩擦特性的聚四氟乙烯(PTFE，常常以“特氟纶”为商标出售)。另外，控制器5安装到上模2并相对铰接部分22推/拉第二唇沿部分21以控制可变间隙G2。可以按各种方式来构造控制器5，本示例性实施例提供了圆柱体构造。在控制器5中，圆柱体51安装到上模2，轴52连接到第二唇沿部分21。如果轴52通过圆柱体51的驱动而伸长(图3的实线)或缩回(图3的虚线)，则第二唇沿部分21相对铰接部分22旋转角度θ，使得可变间隙G2得到控制和确定。根据出口缝SL的宽度W的尺寸，可以设置多个控制器5，本示例性实施例提供了三个以等间距设置的圆柱体51。多个圆柱体51可以在出口缝SL的宽度W的整个范围内一致地控制并形成可变间隙G2。
图7为沿出口缝的宽度方向在出口缝中形成厚度不均勻的活性材料浆料的状态图。图8为沿出口缝的宽度方向在出口缝中形成厚度均勻的活性材料浆料的状态图。在出口缝SL中，第二唇沿部分21控制可变间隙G2从图7的状态到图8的状态， 沿y轴方向以均勻的厚度形成活性材料，所述均勻的厚度与可变间隙G2的厚度基本相同。 按照该方式，圆柱体51的操作和加工精度可以控制可变间隙G2来解决浆状物质改变的问题。通过被控制的可变间隙G2输出的活性材料被涂覆在基底S上，其中，基底S在以微小间距保持在出口缝SL的χ轴方向的前面的同时前进。基底S通过辊R的旋转向下移动并在通过辊R之后向上前进。图9为通过使用图1的活性材料涂覆设备形成在基底上的活性材料层的状态的俯视图。参照图9，基底S由具有预定宽度的铝片形成，基底S通过辊R沿基底S的长度方向被连续地提供并以预定的长度被涂覆。也就是说，活性材料层在基底S上沿长度方向被涂覆成图案P。另外，基底S沿宽度W方向(y轴方向)按每个图案P被划分并沿长度方向(χ 轴方向)被切割以形成多个电极板。这里，形成在基底S上的活性材料层的厚度沿基底S的长度方向更均勻，从而被切割的电极板在单元电池中每个位置处的性能不具有差异。另外，形成在基底S上的活性材料层的厚度沿基底S的宽度W方向(y轴方向)更均勻，使得多个电极板形成具有更相似性能特性的可充电电池，从而可以提高性能的一致性。图10为根据第二示例性实施例的柔性分隔件的剖视图。参照图10，柔性分隔件 24与第一示例性实施例的单层结构的柔性分隔件4的不同之处在于，第二示例性实施例的柔性分隔件M由多层结构形成。第二示例性实施例的柔性分隔件M具有包括交替地设置的合成树脂层241和钢层M2的多层结构。合成树脂层241可以由聚四氟乙烯(PTFE)形成。合成树脂层Ml的柔性可以用于形成可变间隙G2，钢层242可以安全地保持预定的可变间隙G2。图11为根据第三示例性实施例的柔性分隔件的剖视图。参照图11，不同于第二示例性实施例的具有简单的多层结构的柔性分隔件M，第三示例性实施例的柔性分隔件34 包括由钢制成的垫片341和由合成橡胶、合成树脂或硅树脂制成的覆盖垫片341的柔性层 342。第三示例性实施例的柔性分隔件34可以通过垫片341更安全地保持可变间隙G2。 柔性层342可以用于形成可变间隙G2，且活性材料的出口阻力减小，从而能够以更均勻的
厚度涂覆基底。图12为根据第四示例性实施例的柔性分隔件的剖视图。参照图12，不同于包括具有垫片341和柔性层342的柔性分隔件34的第三示例性实施例，根据第四示例性实施例的柔性分隔件44包括由钢制成的垫片441、由合成橡胶或硅树脂制成并覆盖垫片441的柔性层442以及由PTFE制成的覆盖柔性层442的下摩擦层443。在第四示例性实施例的柔性分隔件44中，垫片441可以稳定地保持可变间隙G2， 柔性层442和下摩擦层443可以用于形成可变间隙G2，下摩擦层443减小了活性材料的出口阻力。这使得能够将基底涂覆成更均勻的厚度。图13为根据本发明示例性实施例的涂覆方法的流程图。参照图13，根据示例性实施例的涂覆方法包括确定固定间隙Gl的第一步骤ST1、确定出口缝SL的宽度W的第二步骤 ST2、控制可变间隙G2的第三步骤ST3以及涂覆的第四步骤ST4。第一步骤STl通过固定分隔件3确定下模1和上模2之间的固定间隙G1。能够选择具有预定厚度的固定分隔件3。第二步骤ST2通过柔性分隔件4由下模1的第一唇沿部分11和上模2的第二唇沿部分21确定出口缝SL的宽度W。调节螺杆53沿顺时针方向旋转，从而在第一唇沿部分 11和第二唇沿部分21之间确定柔性分隔件4的y轴方向的位置，调节螺杆53沿逆时针方向旋转以固定柔性分隔件4，从而完成出口缝SL的宽度W的确定。第三步骤ST3通过控制器5相对铰接部分22推/拉第二唇沿部分21，从而在第一唇沿部分11和第二唇沿部分21之间控制可变间隙G2 (参照图幻。完成可变间隙G2从图 7的状态到图8的状态的控制。第四步骤ST4通过由宽度W和可变间隙G2控制的出口缝SL来输出活性材料，从而使在出口缝SL前端的前进的基底S被涂覆有活性材料层。虽然已经结合目前被认为是实用的示例性实施例描述了本发明，但应该理解，本发明不限于公开的实施例，而是与此相反，本发明意图覆盖包括在权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。
权利要求
1.一种活性材料涂覆设备，所述设备包括下模，具有用于提供浆状的活性材料的凹槽，下模形成连接到凹槽并输出活性材料的出口缝的第一唇沿部分；上模，设置在下模的上侧上以面对第一唇沿部分，上模具有出口缝的第二唇沿部分，上模还具有在第二唇沿部分相对活性材料的出口方向的后部的铰接部分；固定分隔件，在铰接部分的相对活性材料的出口方向的后部设置在下模和上模之间， 固定分隔件确定固定间隙；柔性分隔件，设置在出口缝的宽度方向的两侧上的第一唇沿部分和第二唇沿部分之间，柔性分隔件形成可变间隙；控制器，安装到上模并将第二唇沿部分相对铰接部分移动以控制在第一唇沿部分和第二唇沿部分之间的可变间隙。
2.如权利要求1所述的活性材料涂覆设备，其中，固定分隔件由钢形成并包括沿出口缝的宽度方向设置在凹槽后部的主体以及在主体的两侧上的沿活性材料的出口方向延伸的一对分支部分，分支部分提供出口缝的宽度的第一次确定。
3.如权利要求2所述的活性材料涂覆设备，其中，柔性分隔件由分支部分的相对活性材料的出口方向的前端支撑，并沿出口缝的宽度方向得到控制以提供出口缝的宽度的第二次确定。
4.如权利要求2所述的活性材料涂覆设备，其中，柔性分隔件包括沿出口缝的宽度方向延长的导向孔，第一唇沿部分包括插入在导向孔中的导向销。
5.如权利要求1所述的活性材料涂覆设备，其中，柔性分隔件由合成树脂和合成橡胶之一的单层结构形成。
6.如权利要求1所述的活性材料涂覆设备，其中，柔性分隔件由包括交替地设置的合成树脂层和钢层的多层结构形成。
7.如权利要求1所述的活性材料涂覆设备，其中，柔性分隔件包括由钢制成的垫片以及由合成橡胶、合成树脂或硅树脂制成并覆盖垫片的柔性层。
8.如权利要求1所述的活性材料涂覆设备，其中，柔性分隔件包括由钢制成的垫片、由合成橡胶或硅树脂制成并覆盖垫片的柔性层以及由聚四氟乙烯制成并覆盖柔性层的下摩擦层。
9.一种涂覆活性材料的方法，所述方法包括以下步骤第一步骤，通过固定分隔件确定下模和上模之间的固定间隙；第二步骤，通过柔性分隔件由下模的第一唇沿部分和上模的第二唇沿部分确定出口缝的宽度；第三步骤，通过控制器相对铰接部分移动第二唇沿部分以控制第一唇沿部分和第二唇沿部分之间的可变间隙；第四步骤，通过由可变间隙的宽度控制的出口缝来输出浆状的活性材料以在出口缝的前端前进的基底上涂覆活性材料层。
10.一种使用活性材料涂覆用在电池中的基底的设备，所述设备包括第一模，构造为提供浆状的活性材料，第一模限定了从第一模接收活性材料并输出活性材料的出口缝的第一唇沿部分；第二模，与第一模接合，第二模限定了出口缝的第二唇沿部分，第一模和第二模可相对彼此移动；第一分隔件，设置在第一模和第二模之间，第一分隔件位于距离出口缝的第一距离处并限定出口缝的第一间隙；第二分隔件，设置在第一模和第二模之间，第二分隔件位于距离出口缝比第一距离小的第二距离处，第二分隔件是柔性的，从而第一模和第二模之间的移动使出口缝的第一间隙可变；控制器，引导第一模和第二模之间的移动以改变出口缝的第一间隙，从而通过出口缝提供厚度均勻的电池活性材料。
11.如权利要求10所述的设备，其中，第一模包括将浆状的活性材料提供给出口缝的凹槽。
12.如权利要求10所述的设备，其中，第二模包括通过控制器可移动的铰接部分以控制出口缝的宽度。
13.如权利要求10所述的设备，其中，第一分隔件为具有一个基体和两个沿出口缝的方向延伸的臂的固定分隔件。
14.如权利要求13所述的设备，其中，第二分隔件为位于第一分隔件的臂的端部上的柔性分隔件。
15.如权利要求14所述的设备，其中，柔性分隔件为可移动的以调节出口缝的宽度。
全文摘要
本发明提供了一种活性材料涂覆设备及使用其的方法。根据本发明示例性实施例的活性材料涂覆设备包括下模，具有用于提供浆状活性材料的凹槽，且形成连接到凹槽并输出活性材料的出口缝的第一唇沿部分；上模，设置在下模的上侧上以面对第一唇沿部分，上模具有出口缝的第二唇沿部分并具有在第二唇沿部分相对活性材料的出口方向的后部的铰接部分；固定分隔件，设置在铰接部分的相对活性材料的出口方向后部的下模和上模之间，并且确定固定间隙；柔性分隔件，在出口缝的宽度方向的两侧上设置在第一唇沿部分和第二唇沿部分之间，并形成可变间隙；控制器，安装到上模并相对铰接部分推/拉第二唇沿部分以控制在第一唇沿部分和第二唇沿部分之间的可变间隙。
文档编号B05C11/02GK102259076SQ20101056990
公开日2011年11月30日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年5月24日
发明者徐源燮, 许经宪, 金基成, 黄智祥 申请人:三星Sdi株式会社