專(zhuān)利名稱(chēng)：用于涂覆活性材料的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的多個(gè)方面涉及ー種用于涂覆活性材料的裝置和方法。
背景技術(shù)：
通過(guò)將包括正極板、負(fù)極板和分隔件的電極組件插入到殼體中并使用蓋組件密封殼體來(lái)制造二次電池。通常使用預(yù)定的狹縫涂布器(slot die)在由鋁制得的電極集流體上涂覆通過(guò)混合制備的用于正極活性材料的漿料以具有預(yù)定的圖案和預(yù)定的厚度并干燥 得到的結(jié)構(gòu)來(lái)形成正極板。使用密度計(jì)控制干燥的電極板的涂覆質(zhì)量。如果在制造エ藝中提高涂覆速度，則每單位面積的負(fù)載水平的分散沿電極集流體的橫向方向増加，從而使涂覆質(zhì)量劣化。在制造エ藝中，僅能夠在干燥步驟之后確定涂覆質(zhì)量。因此，在電極板未被活性材料均勻地涂覆或者未被涂覆成預(yù)定厚度的情況下，應(yīng)當(dāng)將電極板廢棄。這里，廢棄的電極板的長(zhǎng)度會(huì)大于干燥爐的長(zhǎng)度，從而導(dǎo)致電極板的大量損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的多個(gè)方面提供了ー種用于涂覆活性材料的裝置和方法，所述裝置和方法能夠在干燥所述活性材料之前自動(dòng)地調(diào)節(jié)涂覆的漿料的厚度。本發(fā)明的多個(gè)方面還提供了一種通過(guò)測(cè)量沿涂覆方向和橫向方向涂覆的漿料的厚度來(lái)涂覆活性材料的裝置和方法，所述裝置和方法能夠在干燥所述活性材料之前控制涂
覆質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明的一方面，ー種用于涂覆活性材料的活性材料裝置包括罐，儲(chǔ)存活性材料的漿料；泵，連接到所述罐，并提供所述漿料；狹縫涂布器，被構(gòu)造為在電極集流體的ー個(gè)表面上涂覆從所述泵供給的漿料；厚度測(cè)量單元，測(cè)量沿橫向方向和涂覆方向涂覆的漿料的厚度；干燥爐，在測(cè)量厚度之后干燥涂覆的表面。所述厚度測(cè)量單元可以包括第一連接控制単元，測(cè)量沿所述電極集流體的橫向方向涂覆的漿料的厚度，并基于所測(cè)量的涂覆的漿料的厚度來(lái)控制所述狹縫涂布器的間隙控制器的間隙尺寸；第二連接控制単元，測(cè)量沿所述電極集流體的涂覆方向涂覆的漿料的厚度，并基于所測(cè)量的涂覆的漿料的厚度來(lái)控制所述泵。所述第一連接控制単元可以包括分散設(shè)置單元，設(shè)置分散區(qū)域，以測(cè)量沿相對(duì)于所述電極集流體的所述涂覆方向的所述橫向方向涂覆的漿料的厚度；分散測(cè)量單元，測(cè)量各個(gè)分散區(qū)域的分散厚度；狹縫涂布器控制單元，將測(cè)量的各個(gè)分散區(qū)域的分散厚度與所有分散區(qū)域的平均分散厚度進(jìn)行比較，以確定待調(diào)節(jié)的狹縫涂布器的間隙控制器的間隙尺寸。所述分散設(shè)置單元可以被構(gòu)造為使得所述分散區(qū)域定位成與調(diào)節(jié)間隙尺寸的間隙控制器所處的區(qū)域?qū)?yīng)。所述第二連接控制単元可以包括涂覆方向厚度測(cè)量單元，測(cè)量沿所述電極集流體的涂覆方向涂覆的漿料的厚度；泵控制単元，將所測(cè)量的漿料厚度與預(yù)設(shè)的厚度進(jìn)行比較，并控制所述泵，直到所測(cè)量的漿料厚度和預(yù)設(shè)的厚度變得彼此相等。所述泵控制単元可以通過(guò)所述泵的轉(zhuǎn)速來(lái)控制所述漿料的流率。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了ー種用于涂覆活性材料的方法，所述方法包括將來(lái)自儲(chǔ)存罐的漿料供給到泵；準(zhǔn)備將提供的漿料注入到狹縫涂布器中；將從所述狹縫涂布器排出的漿料涂覆到電極集流體的ー個(gè)表面；測(cè)量沿橫向方向和涂覆方向涂覆的漿料的厚度；將涂覆為所測(cè)量的厚度的表面進(jìn)行干燥。涂覆漿料的步驟可以包括沿橫向方向設(shè)置分散區(qū)域；測(cè)量所設(shè)置的各個(gè)分散區(qū)域的分散厚度；通過(guò)確定所測(cè)量的各個(gè)分散區(qū)域的分散厚度的平均分散厚度是否等于各個(gè)分散區(qū)域的分散厚度，控制狹縫涂布器的間隙控制器的間隙尺寸。涂覆漿料的步驟可以包括測(cè)量沿涂覆方向涂覆的漿料的厚度；通過(guò)將平均厚度與預(yù)設(shè)的厚度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來(lái)控制泵，從而控制所述泵的轉(zhuǎn)速。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于涂覆活性材料的裝置和方法中，可以在干燥活性材料之前自動(dòng)地調(diào)節(jié)涂覆的漿料的厚度。另外，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于涂覆活性材料的裝置和方法中，通過(guò)測(cè)量沿涂覆方向和橫向方向涂覆的漿料的厚度，可以在干燥活性材料之前控制涂覆質(zhì)量。本發(fā)明的附加方面和/或優(yōu)點(diǎn)將部分地在下面的說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行說(shuō)明，并且部分地根據(jù)說(shuō)明書(shū)將是明顯的，或者可以由本發(fā)明的實(shí)施而明了。


通過(guò)結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的這些和/或其它方面和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯和更易于理解，附圖中圖I是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于涂覆活性材料的裝置的示意圖；圖2是在圖I中示出的厚度測(cè)量單元的示意圖；圖3是示出使用圖I中示出的裝置來(lái)涂覆活性材料的方法的流程圖；圖4是示出在圖3中示出的測(cè)量厚度的步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將參照附圖更充分地描述本發(fā)明的實(shí)施例，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例。首先，將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于涂覆活性材料的裝置和使用該裝置的涂覆方法。圖I是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于涂覆活性材料的裝置的示意圖，圖2是在圖I中示出的厚度測(cè)量單元的示意圖，圖3是示出使用圖I中示出的裝置來(lái)涂覆活性材料的方法的流程圖，圖4是示出在圖3中示出的測(cè)量厚度的步驟的流程圖。
參照?qǐng)DI和圖2，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的活性材料涂覆裝置包括漿料罐10、泵20、電極集流體14、狹縫涂布器30、厚度測(cè)量單元40和干燥爐50。
活性材料涂覆裝置在將漿料12涂覆在電極集流體14上之后并在干燥電極集流體14之前測(cè)量涂覆的漿料的厚度。這里，沿橫向方向和涂覆方向測(cè)量涂覆的漿料的厚度，由此控制涂覆質(zhì)量。漿料罐10儲(chǔ)存漿料12。通過(guò)混合正極活性材料和導(dǎo)電劑或者負(fù)極活性材料和導(dǎo)電劑來(lái)制備漿料12。這里，使用硫?qū)僭鼗衔镒鳛檎龢O活性材料。硫?qū)僭鼗衔锟梢园◤?fù)合金屬氧化物，例如 LiCo02aiMn204,LiNiO^LiNi^Co^ (O < x < I)或 LiMnO20 使用碳(C)材料作為負(fù)極活性材料。然而，本發(fā)明不限于此。例如，負(fù)極活性材料可以包括Si、Sn、氧化錫、復(fù)合錫合金、過(guò)渡金屬氧化物、鋰金屬氮化物、鋰金屬氧化物等。泵20連接到漿料罐10，并將漿料12供給到狹縫涂布器30。根據(jù)泵20的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)供給的漿料12的量。這里，泵20的轉(zhuǎn)速由厚度測(cè)量單元40來(lái)控制，下面將對(duì)此加以描述。
電極集流體14在恒定的拉カ下由導(dǎo)輥16供給。電極集流體14通常由金屬片(例如，通常已知的金屬箔)形成。用于正極板的電極集流體14可以由鋁或鎳制成。另外，用于負(fù)極板的電極集流體14可以由銅、鎳或不銹鋼制成。在優(yōu)選的實(shí)施例中，使用鋁箔作為正極集流體，使用銅箔作為負(fù)極集流體。狹縫涂布器30具有裂縫形狀的出ロ，通過(guò)裂縫形狀的出ロ排出漿料12。狹縫涂布器30包括多個(gè)間隙控制器，以使?jié){料12均勻地排出。這里，間隙控制器的數(shù)量不受限制。間隙控制器由厚度測(cè)量單元40控制，下面將對(duì)此加以描述。厚度測(cè)量單元40包括第一連接控制単元41和第二連接控制単元45。在涂覆之后，厚度測(cè)量單元40立即測(cè)量沿橫向方向和涂覆方向涂覆的漿料12的厚度。厚度測(cè)量單元40將測(cè)量的數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以控制狹縫涂布器30和泵20。在本發(fā)明中，涂覆方向是指沿電極集流體14的長(zhǎng)度方向涂覆漿料12的方向，橫向方向是指與涂覆方向垂直的方向，即，沿電極集流體14的寬度方向涂覆漿料12的方向。第一連接控制単元41包括分散設(shè)置單元42、分散測(cè)量單元43和狹縫涂布器控制單元44。第一連接控制単元41測(cè)量沿電極集流體14的橫向方向涂覆的漿料的厚度，并基于測(cè)量的漿料12的厚度控制狹縫涂布器30的間隙。分散設(shè)置單元42設(shè)置分散區(qū)域，以測(cè)量沿相對(duì)于電極集流體14的涂覆方向的橫向方向涂覆的漿料厚度。分散區(qū)域被定位成與狹縫涂布器30的間隙控制器所處的區(qū)域?qū)?yīng)。分散測(cè)量單元43測(cè)量各個(gè)分散區(qū)域的分散厚度，并基于各個(gè)分散區(qū)域的分散厚度來(lái)計(jì)算所有分散區(qū)域的平均分散厚度。狹縫涂布器控制單元44將各個(gè)分散區(qū)域的分散厚度與所有分散區(qū)域的平均分散厚度進(jìn)行比較，以確定待調(diào)節(jié)的間隙尺寸。調(diào)節(jié)后的間隙尺寸根據(jù)橫向厚度(即，分散厚度)改變狹縫涂布器30的唇緣部分的間隙。與具有較小的間隙尺寸的區(qū)域相比，狹縫涂布器30在具有大間隙尺寸的區(qū)域中排出較多量的漿料12，從而增加涂覆的漿料的厚度。因此，為每個(gè)分散區(qū)域確定調(diào)節(jié)后的間隙尺寸，由此自動(dòng)地控制厚度。這里，調(diào)節(jié)后的間隙尺寸可根據(jù)包含在漿料12中的活性材料的特性而改變。第二連接控制単元45包括涂覆方向厚度測(cè)量單元46和泵控制単元47。
涂覆方向厚度測(cè)量單元46測(cè)量沿電極集流體14的涂覆方向涂覆的漿料的厚度。這里，可以將涂覆的漿料的厚度被測(cè)量的區(qū)域設(shè)置為與分散區(qū)域?qū)?yīng)。泵控制単元47將測(cè)量的厚度與預(yù)設(shè)的厚度進(jìn)行比較，從而通過(guò)泵20的轉(zhuǎn)速來(lái)控制漿料12的流率(flow rate)，進(jìn)而控制漿料12的排出量。如果測(cè)量的厚度比預(yù)設(shè)的厚度小，則提高泵20的轉(zhuǎn)速。如果提高泵20的轉(zhuǎn)速，則漿料12的排出量増加。泵控制単元47將測(cè)量的厚度與預(yù)設(shè)的厚度重復(fù)地進(jìn)行比較，直到測(cè)量的厚度和預(yù)設(shè)的厚度變?yōu)楸舜讼嗟?。如果測(cè)量的厚度大于預(yù)設(shè)的厚度，則減小泵20的轉(zhuǎn)速，由此減少漿料12的排出量。干燥爐50干燥涂覆有漿料12的電極集流體14，由此完成電極板。干燥爐50容納由傳送裝置傳送的電極集流體14，并具有足夠的長(zhǎng)度，從而使?jié){料12在穿過(guò)干燥爐50的同時(shí)被完全干燥。
現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于涂覆活性材料的方法。參照?qǐng)D3和圖4，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的活性材料涂覆方法包括以下步驟供給漿料(S100)、準(zhǔn)備涂覆活性材料(S200)、涂覆(S300)、測(cè)量涂覆的漿料的厚度(S400)和干燥(S500)。在活性材料涂覆方法中，在涂覆漿料12之后，立即沿電極集流體14的涂覆方向和橫向方向測(cè)量涂覆的漿料的厚度。重復(fù)涂覆厚度的測(cè)量步驟(S400)，直到測(cè)量的厚度變?yōu)榈扔陬A(yù)設(shè)的厚度以實(shí)現(xiàn)沿橫向方向的均勻涂覆。在漿料的供給步驟(S100)中，將儲(chǔ)存在罐10中的漿料12提供到泵20。在準(zhǔn)備步驟(S200)中，將從泵20供給的漿料12注入到狹縫涂布器30中。在涂覆步驟(S300)中，將從狹縫涂布器30排出的漿料12涂覆在電極集流體14的ー個(gè)表面上。這里，可以通過(guò)狹縫涂布器30將漿料12均勻地涂覆成均勻的厚度。涂覆厚度測(cè)量步驟(S400)包括設(shè)置分散區(qū)域(S410)、測(cè)量分散厚度(S430)、控制狹縫涂布器(S440)、測(cè)量沿涂覆方向涂覆的漿料的厚度(S420)和控制泵(S460)。在測(cè)量步驟(S400)中，沿橫向方向和涂覆方向測(cè)量涂覆厚度，基于測(cè)量的數(shù)據(jù)來(lái)控制泵20和狹縫涂布器30。在設(shè)置步驟(S410)中，相對(duì)于涂覆方向來(lái)設(shè)置橫向分散區(qū)域。即，沿與涂料的涂覆方向垂直的橫向方向設(shè)置分散區(qū)域。將設(shè)置的分散區(qū)域設(shè)為與間隙控制器所處的區(qū)域?qū)?yīng)。在分散測(cè)量步驟(S430)中，測(cè)量各個(gè)分散區(qū)域的分散厚度?；诟鱾€(gè)分散區(qū)域的分散厚度計(jì)算所有分散區(qū)域的平均分散厚度，從而獲得與分散區(qū)域有關(guān)的數(shù)據(jù)。在狹縫涂布器控制步驟(S440)中，將平均分散厚度與測(cè)量的每個(gè)分散區(qū)域的分散厚度進(jìn)行比較，以確定平均分散厚度是否等于測(cè)量的每個(gè)分散區(qū)域的分散厚度。如果所測(cè)量的分散區(qū)域的分散厚度小于平均分散厚度，則控制狹縫涂布器以增大其間隙尺寸，由此增加排出的漿料的量。如果所測(cè)量的分散區(qū)域的分散厚度大于平均分散厚度，則控制狹縫涂布器以減小其間隙尺寸，由此減少排出的漿料的量。重復(fù)比較平均分散數(shù)據(jù)和測(cè)量的分散，直到每個(gè)分散區(qū)域的分散厚度和平均分散厚度變得彼此相等。在本發(fā)明中，可以通過(guò)從測(cè)量的分散區(qū)域的涂覆厚度中減去橫向平均分散厚度來(lái)對(duì)二者進(jìn)行比較，從而獲得各個(gè)分散區(qū)域的分散性。在涂覆方向的涂覆厚度測(cè)量步驟(S420)中，沿涂覆方向測(cè)量涂覆的漿料的厚度。這里，可以將涂覆的漿料的厚度被測(cè)量的區(qū)域設(shè)置為與分散區(qū)域相同。在泵控制步驟(S460)中，將測(cè)量的厚度的平均值與預(yù)設(shè)的厚度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以控制泵的轉(zhuǎn)速(S470)。如果平均厚度小于預(yù)設(shè)的厚度數(shù)據(jù)，則提高泵的轉(zhuǎn)速，從而增加排出的漿料的量。如果平均厚度大于預(yù)設(shè)的厚度數(shù)據(jù)，則減小泵的轉(zhuǎn)速，以減少排出的漿料的量。重復(fù)控制泵(S460)，直到平均厚度變得等于預(yù)設(shè)的厚度數(shù)據(jù)。在干燥步驟(S500)中，干燥其上涂覆有漿料 12的電極集流體14。這里，在厚度測(cè)量步驟(S400)中執(zhí)行對(duì)漿料涂覆的表面的涂覆質(zhì)量的評(píng)估。雖然已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的一些實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可以在該實(shí)施例中做出改變，本發(fā)明的范圍限定在權(quán)利要求書(shū)及其等同物內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種用于涂覆活性材料的裝置，所述裝置包括 罐，儲(chǔ)存活性材料的漿料； 泵，連接到所述罐，并提供所述漿料； 狹縫涂布器，被構(gòu)造為在電極集流體的ー個(gè)表面上涂覆從所述泵供給的漿料； 厚度測(cè)量單元，測(cè)量沿橫向方向和涂覆方向涂覆的漿料的厚度； 干燥爐，在測(cè)量厚度之后干燥涂覆的表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述厚度測(cè)量單元包括 第一連接控制単元，測(cè)量沿所述電極集流體的橫向方向涂覆的漿料的厚度，并基于所測(cè)量的涂覆的漿料的厚度來(lái)控制所述狹縫涂布器的間隙控制器的間隙尺寸； 第二連接控制単元，測(cè)量沿所述電極集流體的涂覆方向涂覆的漿料的厚度，并基于所測(cè)量的涂覆的漿料的厚度來(lái)控制所述泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述第一連接控制単元包括 分散設(shè)置單元，設(shè)置分散區(qū)域，以測(cè)量沿相對(duì)于所述電極集流體的所述涂覆方向的所述橫向方向涂覆的漿料的厚度； 分散測(cè)量單元，測(cè)量各個(gè)分散區(qū)域的分散厚度； 狹縫涂布器控制單元，將測(cè)量的每個(gè)分散區(qū)域的分散厚度與所有分散區(qū)域的平均分散厚度進(jìn)行比較，以確定待調(diào)節(jié)的狹縫涂布器的間隙控制器的間隙尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述分散設(shè)置單元被構(gòu)造為使得所述分散區(qū)域定位成與調(diào)節(jié)間隙尺寸的間隙控制器所處的區(qū)域?qū)?yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述第二連接控制単元包括 涂覆方向厚度測(cè)量單元，測(cè)量沿所述電極集流體的涂覆方向涂覆的漿料的厚度；泵控制単元，將所測(cè)量的漿料厚度與預(yù)設(shè)的厚度進(jìn)行比較，并控制所述泵，直到所測(cè)量的漿料厚度和預(yù)設(shè)的厚度變得彼此相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述泵控制単元通過(guò)所述泵的轉(zhuǎn)速來(lái)控制漿料的流率。
7.ー種用于涂覆活性材料的方法，所述方法包括 將來(lái)自儲(chǔ)存罐的漿料供給到泵； 準(zhǔn)備將提供的漿料注入到狹縫涂布器中； 將從所述狹縫涂布器排出的漿料涂覆到電極集流體的ー個(gè)表面； 測(cè)量沿橫向方向和涂覆方向涂覆的漿料的厚度； 將涂覆為所測(cè)量的厚度的表面進(jìn)行干燥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，涂覆漿料的步驟包括 沿橫向方向設(shè)置分散區(qū)域； 測(cè)量所設(shè)置的各個(gè)分散區(qū)域的分散厚度； 通過(guò)確定所測(cè)量的各個(gè)分散區(qū)域的分散厚度的平均分散厚度是否等于各個(gè)分散區(qū)域的分散厚度，控制狹縫涂布器的間隙控制器的間隙尺寸。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，涂覆漿料的步驟包括 測(cè)量沿涂覆方向涂覆的漿料的厚度； 通過(guò)將平均厚度與預(yù)設(shè)的厚度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來(lái)控制泵，從而控制所述泵的轉(zhuǎn)速。
全文摘要
提供了一種用于涂覆活性材料的裝置和方法。所述活性材料涂覆裝置包括罐，儲(chǔ)存活性材料的漿料；泵，連接到所述罐，并提供所述漿料；狹縫涂布器，被構(gòu)造為在電極集流體的一個(gè)表面上涂覆從所述泵供給的漿料；厚度測(cè)量單元，測(cè)量沿橫向方向和涂覆方向涂覆的漿料的厚度；干燥爐，在測(cè)量厚度之后干燥涂覆的表面。
文檔編號(hào)B05C11/02GK102641822SQ201210027798
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月18日
發(fā)明者徐源燮, 金基成, 金泰成, 黃智祥 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社