专利名称：电极干燥器以及用于干燥电极的方法
技术领域：
本发明涉及在电极生产中使用的电极干燥器以及用于干燥电极的方法。
背景技术：
作为锂离子电池等的电极，使用那些通过在电极基材的表面上形成电极复合材料所获得的那些电极。通过下述步骤来生产电极将正电极或负电极活性材料与粘合剂分散或溶解在润湿剂中以制备电极浆料，并且使用涂敷和干燥装置将电极浆料施加在由金属箔制成的电极基材上并干燥，以形成正电极或负电极活性材料层。图6A是从上方看到的传统涂敷和干燥装置600的平面图。图6B是涂敷和干燥装置600的侧视图。首先，将电极基材601送出电极基材供应辊，并且沿着传输路径被传输到 达涂布器602。涂布器602将电极浆料603作为涂敷材料施加在被传输的电极基材601上。接下来，所涂敷的电极基材601经由在干燥炉605的入口侧的支撑辊604被传输到干燥炉605，以在进行传输的同时以高温进行干燥。在涂敷完成之后，电极基材经由在干燥炉605的出口侧的支撑辊604围绕电极卷绕辊来进行卷绕。为了解决近来能量设备的容量增加和成本降低，需要更厚的电极。通常，大多数干燥炉很长，具有超过10至几十米的总长度。然而，在干燥步骤中，电极基材601在干燥炉中时仅由在相对侧的支撑辊604来支撑而中间部分或其周围处并不牢固。因此，由薄金属箔制成的电极基材601会由于电极浆料的重量而导致下垂，如图6B中的虚线所示。结果，电极可能在干燥期间极大弯曲，或者电极基材601可能由于热空气而摇摆，从而得到了不均匀电极。图7是在日本未经审查专利申请公开No. HEI 11 (1999)-138084 (1999年5月25日公布)中公开的干燥器700的示意性视图。日本未经审查专利申请公开No. HEI11(1999)-138084公开了一种技术，其中，以与未涂敷部分705相同的间隔布置的夹具703以与用于传输电极基材702的速度相同的速度与金属带704 —起移动，同时在上和下表面处夹紧并固定未涂敷部分705，该电极基材702用作为电极浆料的电极复合材料701每隔一定间隔地进行涂敷。图8是在日本未经审查专利申请公开No. 2000-88459 (2000年3月31日公布)中公开的用于防止垂直干燥炉中的基材抖动的设备800的示意性视图。在该设备中，辊链802被设置在两个表面都用电极复合材料涂敷的电极片801的宽度方向上的相对侧，并且辊链802与电极片801的传输同步环绕。辊链802在整个圆周上装有夹子803，并且与电极片801的传输一起移动，其中夹子803夹住并且固定电极片801的未涂敷侧边缘804。然而，根据日本未经审查专利申请公开No. HEI 11(1999)-138084中公开的方法，其中，夹具在未涂敷部分处钳住并且固定电极基材，当不是每隔一定间隔地而是在整个表面上施加电极复合材料以不提供未涂敷部分时，夹具将不能钳住或固定电极基材。根据在日本未经审查专利申请公开No. 2000-88459中公开的方法，其中，对辊链提供的夹子在宽度方向上的相对侧边缘处夹住电极片，在中间部分周围电极片不被固定，并且因此，特别是当电极活性材料层很厚时，由于施加在其上的电极活性材料层的重量而导致中间部分可能在电极片的宽度或长度方向下垂。如果在由此进行下垂的同时被干燥，则电极片可能弯曲或具有不均匀的涂层。此外，在文献中公开的方法不能排除由薄金属箔制成的电极基材(电极片)由于诸如在干燥步骤中吹送的暖空气的某些原因而起皱的可能性。
发明内容
鉴于上述问题，实现本发明以提供一种电极干燥器和电极干燥的方法，该电极干燥器和电极干燥方法能够防止电极基材下垂和起皱，并且减少在干燥期间的不均匀涂敷，以稳定地提供均匀的电极。根据本发明的一方面，提供了一种电极干燥器，包括干燥炉；以及传输构件，该
传输构件用于从干燥炉入口至出口在长度方向上传输用涂敷材料涂敷的带状电极基材，该干燥炉包括用于水平地支撑在干燥炉中传输的电极基材的透气性安装构件；以及用于通过安装构件吸住进行传输的电极基材的抽吸构件。安装构件可以具有等于或大于电极基材宽度的宽度。安装构件可以具有用于保持电极基材的平面表面。安装构件可以由多个辊构成。安装构件可以是随电极基材的传输而行进的环形构件。在干燥炉的出口的附近，抽吸可以被减小或停止。根据本发明的另一方面，提供了一种用于电极干燥的方法，包括下述步骤当从干燥炉的入口向出口在长度方向上传输电极基材时，对用涂敷材料涂敷的带状电极基材进行干燥，干燥步骤包括下述步骤在透气性安装构件上安装进行传输的电极基材；以及通过该安装构件吸住电极基材。本发明可以防止电极基材下垂和起皱以及由于在干燥期间吹送的热空气而导致的电极基材的摇摆，以减少不均匀的涂敷，允许稳定地生产均匀电极。
图IA是根据实施例I的电极干燥器的侧视图；图IB是沿着图IA中的线A-A所取的视图；图IC是图示了在图IA中所示的电极干燥器的抽吸机构的说明性示图；图2是根据实施例I的电极干燥器的示意性构造图；图3是根据实施例2的电极干燥器的示意性构造图；图4是图示金属辊的形状的示图；图5是根据实施例3的电极干燥器的示意性构造图；图6A是传统的一般涂敷和干燥装置的示意性构造图；图6B是传统的一般涂敷和干燥装置的示意性构造图；图7是传统干燥器的示意性横截面视图；以及图8是用于防止传统垂直干燥炉的基材抖动的设备的示意性视图。
具体实施方式
在下文中，将基于附图来描述本发明的实施例。<实施例1>图IA和图IB是根据实施例I的电极干燥器100的示意性构造图。具体地，图IA是电极干燥器100的侧视图，并且图IB是沿图IA的线A-A所取的视图。电极干燥器100主要包括干燥炉2、支撑辊3、涂布器4和安装构件7。电极干燥器100是下述装置该装置在传输电极基材5的同时对由涂布器4用作为涂敷材料的电极浆料6涂敷的带状电极基材5进行干燥。 干燥炉2是在相对侧中的预定位置处具有开口的箱体。在一个表面上用电极浆料6涂敷的电极基材5通过在干燥炉2的一侧(图IA中的左侧)提供的入口 21被引入干燥炉2，通过在干燥炉2中的预定干燥处理，并且然后通过在干燥炉2的另一侧提供的出口 2被传输到干燥炉外部。在干燥炉2中，例如，提供热空气导管24，用于从外部源吸收热空气，以沿着电极基材5的传输方向进行延伸，并且多个热空气喷嘴23沿着热空气导管24延伸的方向在面对电极基材5的一侧被提供给热空气导管24。从热空气喷嘴23向电极基材5吹 送的热空气，以对电极基材5上的电极浆料6进行干燥。在设置在干燥炉2中的安装构件7上对电极基材5进行干燥，这将在后文具体描述。当在一个表面上涂有电极衆料6的带状电极基材5以预定方向被传输时,支撑棍3由未示出的驱动机构来驱动，以支撑电极基材5。支撑辊3被设置在其间具有干燥炉2的传输方向的前侧和后侧，并且随着电极基材的传输而进行旋转。替代地，支撑辊3本身可以具有驱动功能。在该构造中，在传输方向的前侧和后侧的相应的支撑辊3以与用于传输的相同轴向进行旋转。例如，在图IA中，当从左向右传输电极基材5时，相应的支撑辊3顺时针(右手方向)旋转以进行传输。涂布器4被提供为面对电极基材5的一个表面，并且当由支撑辊3支撑的电极基材5正在被传输时,将电极衆料6施加在电极基材5的表面上。例如,涂布器4具有缝隙模(slit die)，并且使电极浆料6从在模中形成的缝隙挤出，以涂敷电极基材5。涂布器4不限于模涂布器，并且其可用示例包括辊涂器、反向辊涂器、雕辊涂器和棒涂布器。根据诸如要施加的电极浆料的厚度和材料的条件，可以使用适当的涂布器。电极基材5由金属箔制成。其可用示例包括铝、铜、镍、铁和不锈钢。具体地，例如，铝箔可以用于正电极集电器，并且铜箔可以被用于负电极集电器。金属箔的厚度不被具体限制，例如，在铝的情况下，可以是15-20 μ m，或者在铜的情况下可以是大约10 μ m。电极浆料6包括用于形成正电极的正电极浆料以及用于形成负电极的负电极浆料。例如，通过将溶剂加入正电极活性材料、导电剂和粘合剂来制备正电极浆料，并且该正电极浆料具有指定的粘性。例如，在锂离子二次电池的情况下，含锂化合物可以用于正电极活性材料。其优选示例包括锂和钛、钥、铜、铌、钒、锰、铬、镍、铁、钴、磷的复合氧化物、硫化物和硒化物。其具体示例包括 LiMn02、LiMn2O4, LiNiO2, LiCoO2, LiCrO2, LiFeO2, LiVO2 和LiMPO4，其中，M表示从Co、Ni、Mn和Fe中选择的至少一个元素。这些化合物可以独立使用，或者将两种或多种组合使用。只要是具有电子传导性的材料，导电剂不被具体限制，导电剂通常用作电池材料，并且在由其构成的锂二次电池中不发生化学变化。其示例包括诸如自然石墨(片状石墨、鳞状石墨、土状石墨等)和人工石墨的石墨；诸如乙炔黑、科琴黑、气黑、炉黑、灯黑、热炭黑的炭黑；诸如气相生长碳纤维(VGCF)、碳纤维和金属纤维的导电纤维；诸如铜、镍、铝和银的金属粉末；诸如锌氧化物和钛酸钾的导电晶须；诸如钛氧化物的导电金属氧化物；以及诸如聚亚苯基衍生物的有机导电物质。这些导电剂可以独立使用，或者将两种或三种组合使用。在这些导电剂中，乙炔黑、VGCF、石墨和乙炔黑的组合是特别优选的。作为粘合剂，可以使用通常用作电池材料的多聚糖、热塑性树脂和具有橡胶弹性的聚合物中的一种，或者两种或多种的混合。其优选示例包括淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、再生纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯二烯聚合物(EPDM)、磺化EPDM、丁苯橡胶、聚丁二烯、含氟橡胶和聚氧化乙烯。
例如，溶剂是NMP (N甲基吡咯烷酮)。替代地，甲苯、甲基乙基酮或水可以用作溶剂。例如，通过将溶剂添加到负电极活性材料、导电剂和粘合剂来制备负电极浆料，该负电极浆料具有指定的粘度。例如，在锂离子二级电池的情况下，诸如自然石墨、人工石墨、闻结晶度石墨的石墨基的物质；无定形碳基物质；以及诸如Nb2O5和LiTiO4的金属氧化物中的至少一种可以独立使用，或者两种或多种可以被组合用于负电极活性材料。导电剂、粘合剂和溶剂可以与在正电极浆料中所使用的那些相同。在电极基材5上施加的电极浆料6在干燥炉2中被加热和干燥，以形成正电极或负电极。包含在电极浆料6中的溶剂通过挥发从电极浆料6中去除。 安装构件7被设置在干燥炉2中，并且涂有电极浆料6的电极基材5当在安装构件7上时进行干燥。例如，安装构件7由金属带制成，并且被连接到未示出的旋转驱动机构。该旋转驱动机构以与传输电极基材5同步的速度来驱动安装构件7。在未示出的多个被驱动辊上支撑金属带。优选地，因此，金属带具有平面表面以及在垂直于电极基材5的传输方向的方向上等于或大于电极基材5的宽度。在具有等于或大于电极基材5的宽度的平面上保持电极基材5，防止电极基材5在干燥期间下垂，并且因此防止了不均匀涂敷。此外，安装构件7具有由例如陶瓷材料、不锈钢、碳、PTFE制成的透气性多孔结构，并且使用通过真空泵等由抽吸机构施加的负压力来将电极基材5保持在平面上。图IC图示了抽吸机构的特定示例。在该附图所示的构造中，电极基材5通过由室93构成的抽吸机构被保持在平面上，该抽吸结构由于真空泵92通过管91所进行的压力减小而具有负压力。在该特定示例中，因为薄电极基材5不仅通过平面来保持还通过吸力来保持以进一步防止在干燥期间摆动，所以该薄电极基材5可以更加稳定，并且因此，能够减少由于下垂和皱褶所导致的不均匀涂敷，并且获得高度均匀的电极是可能的。根据上述步骤，将电极浆料6施加在电极基材5上，并且被干燥以生产电极。当将电极衆料6施加在电极基材5的两个表面时,先完成在一个表面上的涂敷和干燥,并且然后，根据相同步骤来在另一表面上再次执行涂敷和干燥。在图I中，安装构件7是不使用接合构件的环形构件。替代地，例如，安装构件7可以具有其中多个金属组件71被如图2所示地连接的结构。在该情况下，金属组件71可以被连接为在其连接处其间具有一些间隙72，使得即使金属组件71本身不包括抽吸孔，也可以通过间隙72来执行抽吸。
抽吸机构可以在电极基材5与安装构件7的表面接触的整个区域上均匀地执行抽吸，或者可以被构造成以下述方式根据部分来调整抽吸强度该方式例如在干燥炉2的入口 21附近增加吸力强度，而在干燥炉2的出口 22附近减小吸力强度。替代地，抽吸机构可以根据干燥炉2中的来自热空气喷嘴23的热空气的方向、强度等来控制抽吸定时(timing)。替代地，抽吸机构可以在干燥炉2的出口 22附近停止抽吸。虽然在图2中使用了金属组件71，但是这些组件的材料不一定是金属的，并且可以是任何材料，只要其能够承受干燥炉2中的温度，并且能够形成允许在其上平面地保持电极基材5的形状。<实施例2>接下来，将描述实施例2。除了安装构件的形状外，实施例2具有与实施例I相同的一般构造。
图3是从侧面看到的根据实施例2的电极干燥器200的示意性构造图。例如，安装构件8由平面地布置的多个金属辊81构成，其中以相同的方向定向多个金属辊81的旋转轴。可以根据进行传输的电极基材5的条件来适当地确定金属辊81的数目。图4是图示每个金属辊81的形状的示图。鉴于过大的半径将导致在电极基材5和串行连接的金属辊81之间的大间隙不能稳定保持电极基材5的事实，可以确定金属辊81的半径，但是这取决于进行传输的电极基材5的条件。优选地，金属辊81具有等于或大于电极基材5的宽度。等于或大于电极基材5的宽度的宽度允许稳定保持电极基材5。在多个金属辊81上对由支撑辊3传输到干燥炉2内的电极基材5上的电极浆料进行干燥。将各个金属辊81连接到未示出的旋转驱动机构。该旋转驱动机构以与传输电极基材5的速度同步地驱动金属辊81。如图3中所示，安装构件8具有其中通过金属辊81之间的间隙82抽吸电极基材5的透气性结构。具体地，通过分别在金属辊81下方提供的连接到吸入漏斗94,95和96的真空泵97、98和99，电极基材5被吸向金属辊81，以被保持在平面上。真空泵97、98和99的吸力是独立可控的。例如，可以减少最接近出口 22的真空泵99的吸力，或者可以仅停止真空泵99。由于多个金属辊81用于如上所述的安装构件8，电极基材5能够被保持在平面上，以在干燥期间保持稳定，并且因此能够减少由于下垂和皱褶而导致的不均匀涂敷。虽然在本实施例中使用了金属辊81，这些辊的材料不必是金属的，并且可以是任何材料，只要其能够承受干燥炉2中的温度，并且能够形成允许在其上平坦地保持电极基材5的形状。<实施例3>接下来，将描述实施例3。除了安装构件的形状外，实施例3具有与实施例2相同的一般构造。图5是从侧面看到的根据实施例3的电极干燥器300的示意性构造图。例如，安装构件5由金属板制成。优选地，金属板具有平面表面以及在垂直于电极基材5的传输方向的方向上具有等于或大于电极基材5的宽度的宽度。由于具有等于或大于基材5的宽度的平面允许稳定保持电极基材5，所以防止了电极基材5在干燥期间的下垂或由于热空气而导致的摇摆，并且防止了具有作为结果的不均匀涂敷。安装构件5还可以具有上述抽吸机构。
如上所述，涂有电极浆料6的电极基材5在以稳定的方式被保持在安装构件上的同时进行干燥，以防止由于热空气而摇摆。因此，能够减少由于电极基材5的下垂和皱褶而导致的不均匀的涂敷并且获取高度均匀的电极。此处公开的实施例在各个方面解释了本发明，并且不应被理解为限制本发明。本发明的范围不由上文描述而是由所附的权利要求来限定，并且意在包含在由所附的权利要求及其等效内容所限定的本发明的范围内所做的所有变更。
根据本发明的电极干燥器以及电极干燥的方法能够适当地适用于在锂离子电池等的生产过程中用于生产电极的装置。
权利要求
1.一种电极干燥器包括 干燥炉；以及 传输构件，所述传输构件用于从所述干燥炉的入口向出口在长度方向上传输用涂敷材料涂敷的带状电极基材， 所述干燥炉包括透气性安装构件，所述透气性安装构件用于水平地支撑要在所述干燥炉中传输的所述电极基材；以及抽吸构件，所述抽吸构件用于通过所述透气性安装构件来吸住所述电极基材。
2.根据权利要求I所述的电极干燥器，其中，所述安装构件的宽度等于或大于所述电极基材的宽度。
3.根据权利要求I所述的电极干燥器，其中，所述安装构件具有用于支撑所述电极基 材的平面表面。
4.根据权利要求I所述的电极干燥器，其中，所述安装构件包括多个辊。
5.根据权利要求I所述的电极干燥器，其中，所述安装构件包括随着所述电极基材传输而行进的环状构件。
6.根据权利要求I所述的电极干燥器，其中，所述抽吸构件具有在所述干燥炉的所述出口附近被减少或停止的吸力。
7.一种用于干燥电极的方法，包括下述步骤 在长度方向上将所述电极基材从干燥炉的入口传输到出口的同时，对用涂敷材料涂敷的带状电极基材进行干燥， 所述干燥步骤包括下述步骤将要传输的所述电极基材安装在透气性安装构件上；以及通过所述透气性安装构件抽住所述电极基材。
全文摘要
本发明公开了一种电极干燥器及用于干燥电极的方法。一种电极干燥器包括干燥炉；以及传输构件，用于从干燥炉的入口向出口在长度方向上传输用涂敷材料进行涂敷的带状电极基材，该干燥炉包括用于水平地支撑要在干燥炉中进行传输的电极基材的透气性安装构件；以及用于通过透气性安装构件吸住电极基材的抽吸构件。
文档编号B05D3/02GK102773208SQ20121014874
公开日2012年11月14日 申请日期2012年5月14日 优先权日2011年5月12日
发明者松山贵洋, 西村直人 申请人:夏普株式会社