包括湿电极活性材料浆料的压制工艺的用于二次电池的电极的制造方法和制造设备与流程

相关申请的交叉引用本申请要求于2021年5月13日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2021-0061936号的权益和优先权，通过引用将上述韩国专利申请的公开内容整体结合在此。本公开内容涉及一种包括湿电极活性材料浆料的压制工艺的用于二次电池的电极的制造方法和制造设备。

背景技术：

1、由于化石燃料使用的迅速增加，对使用替代能源或清洁能源的需求正在增加，作为其中的一部分，研究最活跃的领域是使用电化学的发电和储能领域。

2、目前，二次电池是利用这种电化学能量的电化学装置的代表性示例，其使用范围趋于逐渐扩大。

3、近年来，随着诸如便携式计算机、便携式电话和相机之类的移动装置的日益发展，作为移动装置的能源，对二次电池的需求也急剧增加。在这种二次电池中，锂二次电池表现出高充/放电特性和寿命特性并且对环境友好，其中已经进行了大量研究，并且现在已经商业化和广泛使用。

4、此外，随着对环境问题的兴趣增加，人们经常对电动车辆、混合动力电动车辆等进行研究，这些车辆可以替代使用化石燃料的车辆，如汽油车辆和柴油车辆，这是造成空气污染的主要原因之一。尽管镍金属氢化物二次电池主要用作电动车辆和混合动力电动车辆的电源，但正在积极进行使用具有高能量密度和放电电压的锂二次电池的研究，其中一部分正处于商业化阶段。

5、通过在集流体上涂布并干燥电极活性材料浆料来制造作为锂二次电池的部件的电极，在电极活性材料浆料中，活性材料与溶剂以及导电材料、粘合剂和增稠剂混合。

6、此时，在干燥工艺期间去除溶剂，并由活性材料和其他组分形成电极混合物，但电极混合物的结构特征仅由浆料的组成或目标负载量确定。

7、另一方面，已经完成干燥工艺的电极因为厚度太厚而不适合于构建需要高能量密度的二次电池，因此，要经历将电极致密化至目标厚度的压制工艺。

8、通常，进行这样的压制工艺，使得表示压制前后的厚度变化的压制比为20至40％的水平，并且向电极施加10吨的负载，以呈现这样的压制比。然而，当施加到电极的负载较高时，会出现各种缺陷问题，例如活性材料的开裂、电极的破裂和膨胀现象。

9、因此，迫切需要开发一种二次电池电极制造技术，能够解决上述问题并降低在压制工艺期间出现缺陷问题的概率，由此提高可加工性。

技术实现思路

1、技术问题

2、本公开内容旨在解决上述问题，并且本公开内容的目标是制造一种密度高于干燥工艺自然形成的结构的电极，从而使在压制工艺中将电极压制到目标厚度的压制负载最小化，并使缺陷问题发生的概率最小化。

3、技术方案

4、本说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应被解释为限于普通或字典术语，并且应基于发明人可以适当地定义术语的概念，以最佳方式适当地描述其自己的公开内容的原则，用与本公开内容的技术思想一致的含义和概念来解释本公开内容。

5、根据本公开内容的一个实施方式，提供一种用于制造用于二次电池的电极的方法，所述方法包括以下步骤：

6、压制工艺，其中在干燥在集流体上涂布有一层或多层的电极活性材料浆料的工艺期间，当湿的所述电极活性材料浆料的固体含量为70重量％至98重量％时，向电极活性材料浆料施加负载。

7、此时，当湿的所述电极活性材料浆料的固体含量为80wt％至90wt％时，可执行压制工艺。

8、可通过向湿的所述电极活性材料浆料施加线性压力的压辊执行压制工艺。

9、具体地，可在0.5kgf/cm至0.1ton/cm的线性压力的负载下执行压制工艺。此外，所述用于制造用于二次电池的电极的方法可进一步在压制工艺之后进一步进行干燥，直到所述电极活性材料浆料的固体含量达到99至100重量％。

10、更具体地，所述用于制造用于二次电池的电极的方法可进一步包括以下步骤：

11、(a)涂布步骤，在集流体上涂布具有一层或多层的电极活性材料浆料；

12、(b)干燥步骤，干燥所述电极活性材料浆料以具有70重量％至98重量％的固体含量；

13、(c)湿压制步骤，通过向具有70wt％至98wt％固体含量的电极活性材料浆料施加负载；

14、(d)进一步干燥步骤，进一步进行干燥，直到所述电极活性材料浆料的固体含量变为99至100重量％，以形成电极混合物；和

15、(e)干压制步骤，干压制已经干燥的电极混合物。

16、根据本公开内容的另一实施方式，提供一种用于制造用于二次电池的电极的设备，所述设备包括：

17、辊状退绕机，卷绕有片状集流体；

18、传送单元，连续传送所述片状集流体；

19、涂布单元，将一层或多层的电极活性材料浆料涂布到所述片状集流体的至少一个表面；

20、干燥单元，干燥所述电极活性材料浆料以在所述片状集流体的至少一个表面上形成电极混合物；和

21、辊状复卷器，复卷在所述片状集流体上形成有电极混合物的电极片，

22、其中所述干燥单元包括湿压制单元，当湿的所述电极活性材料浆料的固体含量为70重量％至98重量％时，所述湿压制单元向所述电极活性材料浆料施加负载。

23、此时，所述涂布单元可以是涂布模具、涂布辊或滑动槽。

24、同时，所述干燥单元包括用于在干燥炉、ir灯或两者中产生热空气的热空气喷嘴，并且所述湿压制单元可以是形成在所述干燥炉内部或外部的电极活性材料浆料的固体含量为70wt％至98wt％的部分中的压辊。

25、在此，所述热空气喷嘴和所述ir灯可交替布置。

技术特征：

1.一种制造用于二次电池的电极的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的用于制造用于二次电池的电极的方法，其中：

3.根据权利要求1所述的用于制造用于二次电池的电极的方法，其中：

4.根据权利要求3所述的用于制造用于二次电池的电极的方法，其中：

5.根据权利要求1所述的用于制造用于二次电池的电极的方法，其中：

6.根据权利要求1所述的用于制造用于二次电池的电极的方法，其中所述方法包括：

7.一种用于制造用于二次电池的电极的设备，所述设备包括：

8.根据权利要求7所述的用于制造用于二次电池的电极的设备，其中：

9.根据权利要求7所述的用于制造用于二次电池的电极的设备，其中：

10.根据权利要求7所述的用于制造用于二次电池的电极的设备，其中：

技术总结
本公开内容提供一种制造用于二次电池的电极的方法以及制造用于二次电池的电极的设备，所述方法包括压制工艺，在压制工艺中，在干燥涂布在集流体上一层或多层的电极活性材料浆料的工艺期间，当湿的电极活性材料浆料的固体含量为70重量％至98重量％时，向电极活性材料浆料施加负载。

技术研发人员：李济坤,朴成哲,金美仙,林汉敏
受保护的技术使用者：株式会社LG新能源
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12