电极涂布装置、以及使用该装置的电极制造方法与流程

本发明涉及一种用电极浆料涂布电极集电器的装置、以及使用该装置的电极制造方法。本申请要求基于2021年9月27日提交的韩国专利申请第10-2021-0127327号的优先权权益，所述韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文。

背景技术：

1、将活性材料和粘合剂树脂成分混合并分散在溶剂中以制成浆料，用所述浆料涂布集电器表面并干燥，形成混合物层，从而制造锂二次电池的电极。

2、由于这样的锂二次电池使用高容量活性材料以实现更高的能量密度，随着电极上负载的活性材料的负载量增加，活性材料与电极之间的粘附力下降，或者由于随着负极活性材料之间的接触界面的变化导致电阻增加，因此随着充放电循环的进行容量迅速下降，从而缩短了循环寿命。

3、一般而言，聚合物粘合剂被广泛用作粘合剂，通过增加聚合物粘合剂的量，可以增加活性材料与集电器之间以及活性材料之间的粘合强度，减少活性材料从集电器的脱离，并增加对由于电池充放电引起的体积膨胀的抑制效果。然而，当使用过量的聚合物粘合剂时，出现了诸如由于粘合剂的电绝缘性而导致负极电阻增加、由于活性材料的量相对减少而导致容量降低等问题。

4、此外，随着浆料中含有的溶剂在干燥工序期间挥发，会诱导在浆料内部均匀分散的粘合剂向浆料的表面移动而集中的现象。因此，存在的问题在于，由于上述现象，难以在电极中诱导均匀的化学反应，随着粘合剂长度的增加，粘合剂分别聚集的倾向增加，随时间变化性也受到影响。

5、因此，需要开发一种技术，其中即使少量也有强粘附力，在制造电极时防止电极活性材料之间或电极活性材料与集电器之间的分离，并且以强物理性质控制在反复充放电期间产生的电极活性材料的体积膨胀，以促进电极的结构稳定性和电池的性能改善。

6、[专利文献]

7、韩国专利申请公布第10-2015-0014629号

技术实现思路

1、[技术问题]

2、本发明的目的是提供一种方法，所述方法即使在电极浆料的干燥工序中也防止浆料中含有的粘合剂向浆料的表面移动而集中的现象，从而改善电极混合物层与电极集电器之间的粘附力。

3、[技术方案]

4、本发明旨在解决上述问题，并且提供一种电极涂布装置，所述装置包含：传送单元，构造成以辊对辊的方式移动电极集电器；涂布器，构造成在由所述传送单元移动的所述电极集电器的表面上排出电极浆料；以及静电诱导单元，构造成在表面涂有所述电极浆料的电极集电器的背面诱导静电。

5、在此，所述静电诱导单元可以通过使表面涂有所述电极浆料的电极集电器的背面与静电诱导材料接触而通过接触带电来诱导静电，或者可以使用通过摩擦构件的摩擦带电而形成的电荷来诱导静电。

6、例如，所述静电诱导单元可以包含辊，所述辊包含表面涂有静电诱导材料的带电区域，并且可以通过所述辊的静电诱导材料与所述电极集电器之间的接触来诱导静电。

7、在这种情况下，所述静电诱导材料可以包含硬橡胶、玻璃、尼龙、羊毛、人造丝、蚕丝、纸、铁、橡胶、铜、银、金、铂、聚苯乙烯、丙烯酸类、赛璐璐、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚硅氧烷或特氟隆。

8、作为另一示例，所述静电诱导单元可以包含：电动机单元，包含电动机和动力传动轴，所述动力传动轴与所述电动机的电动机轴呈轴结合并且在外周表面上形成有齿轮；静电产生单元，包含：与所述动力传动轴呈齿轮结合并且在其外周表面上形成有齿轮以便通过所述动力传动轴的旋转来旋转的圆形旋转摩擦构件、设置成与所述旋转摩擦构件的外周表面的一侧接触的固定摩擦构件、与所述旋转摩擦构件隔开预定距离并且设置在以所述旋转摩擦构件为中心与所述固定摩擦构件成对称的位置的弧形静电诱导构件、和设置在所述静电诱导构件的一侧的静电诱导线；以及静电板，所述静电板通过所述静电诱导线与所述静电诱导构件连接，在表面上带有电荷，并且设置为面向所述电极集电器的背面，其中可以通过使由所述旋转摩擦构件诱导的电荷靠近所述电极集电器的背面来诱导静电。

9、在这种情况下，所述旋转摩擦构件可以具有这样的结构：其中所述齿轮形成在所述旋转摩擦构件的外周表面的上部或下部，并且所述固定摩擦构件与所述旋转摩擦构件的未形成齿轮的外周表面呈表面接触。

10、另一方面，施涂在所述电极集电器的表面上的电极浆料可以含有离子性粘合剂，所述静电诱导单元可以在所述电极集电器的背面诱导与施涂在所述电极集电器的表面上的电极浆料的离子性粘合剂相反的电荷。

11、在这种情况下，所述离子性粘合剂可以包含选自由如下组成的组中的一种以上聚合物：羧甲基纤维素(cmc)、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚丙烯酸(paa)、聚丙烯腈(pan)、聚丙烯酰胺(pam)、丁苯橡胶(sbr)、丁腈橡胶、丙烯酸类橡胶、丁基橡胶、氟橡胶、聚乙烯醇(pva)、聚乙二醇(peg)和藻酸盐。

12、此外，所述传送单元可以以20至100米/分钟的速度运行。

13、本发明还旨在提供一种制造电极的方法，所述方法包括在电极集电器的一个表面上施涂电极浆料；以及在涂有所述电极浆料的电极集电器的背面诱导静电。

14、在这种情况下，所述电极浆料可以含有离子性粘合剂，并且在涂有所述电极浆料的电极集电器的背面诱导的静电可以具有与所述离子性粘合剂相反的电荷。

15、此外，所述离子性粘合剂可以包含选自由如下组成的组中的一种以上聚合物：cmc、羟丙基纤维素、再生纤维素、paa、pan、pam、sbr、丁腈橡胶、丙烯酸类橡胶、丁基橡胶、氟橡胶、pva、peg和藻酸盐。

16、另外，在所述电极集电器背面的静电诱导可以通过所述电极集电器的背面与静电诱导材料之间的接触带电来进行，或者可以通过摩擦构件的摩擦带电来进行。

17、此外，所述方法还可以包括，在诱导所述静电之后，使施涂在所述电极集电器的一个表面上的电极浆料干燥。

18、在这种情况下，所述电极浆料的干燥可以在50℃至200℃的温度下进行。

19、[有益效果]

20、根据本发明的电极涂布装置，通过在表面涂有电极浆料的电极集电器的背面诱导静电，使得电极集电器的背面具有与电极浆料中作为粘合剂含有的离子性粘合剂的电荷相反的电荷，即使在电极浆料的干燥工序中发生溶剂挥发时，也可以防止粘合剂向电极浆料的表面移动，从而可以改善通过干燥电极浆料而形成的电极混合物层与电极集电器之间的粘附力。

技术特征：

1.一种电极涂布装置，所述装置包含：

2.根据权利要求1所述的电极涂布装置，其中所述静电诱导单元包含辊，所述辊包含表面涂有静电诱导材料的带电区域。

3.根据权利要求2所述的电极涂布装置，其中所述静电诱导材料包含硬橡胶、玻璃、尼龙、羊毛、人造丝、蚕丝、纸、铁、橡胶、铜、银、金、铂、聚苯乙烯、丙烯酸类、赛璐璐、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚硅氧烷或特氟隆。

4.根据权利要求1所述的电极涂布装置，其中所述静电诱导单元包含：

5.根据权利要求4所述的电极涂布装置，其中：

6.根据权利要求1所述的电极涂布装置，其中：

7.根据权利要求6所述的电极涂布装置，其中所述离子性粘合剂包含选自由如下组成的组中的一种以上聚合物：羧甲基纤维素(cmc)、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚丙烯酸(paa)、聚丙烯腈、聚丙烯酰胺、丁苯橡胶(sbr)、丁腈橡胶、丙烯酸类橡胶、丁基橡胶、氟橡胶、聚乙烯醇、聚乙二醇和藻酸盐。

8.根据权利要求1所述的电极涂布装置，其中所述传送单元以20至100米/分钟的速度运行。

9.一种制造电极的方法，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其中：

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述离子性粘合剂包含选自由如下组成的组中的一种以上聚合物：羧甲基纤维素(cmc)、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚丙烯酸(paa)、聚丙烯腈、聚丙烯酰胺、丁苯橡胶(sbr)、丁腈橡胶、丙烯酸类橡胶、丁基橡胶、氟橡胶、聚乙烯醇、聚乙二醇和藻酸盐。

12.根据权利要求9所述的方法，其中在所述电极集电器背面的静电诱导通过所述电极集电器的背面与静电诱导材料之间的接触带电来进行，或者通过摩擦构件的摩擦带电来进行。

13.根据权利要求9所述的方法，还包括，在诱导所述静电之后，使施涂在所述电极集电器的一个表面上的电极浆料干燥。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述电极浆料的干燥在50℃至200℃的温度下进行。

技术总结
本发明涉及一种电极干燥装置、以及使用该装置的电极制造方法。所述电极干燥装置在涂有电极浆料的电极集电器的背面诱导静电，从而具有与电极浆料中作为粘合剂含有的离子性粘合剂的电荷相反的电荷，使得即使在电极浆料的干燥期间溶剂挥发，也能够防止粘合剂向电极浆料的表面移动，从而显著改善了通过将电极浆料干燥而形成的电极混合物层与电极集电器之间的粘附力。

技术研发人员：李秀民,吴相丞,朴奎泰,张受智
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：2024/1/15