本發(fā)明涉及一種用于二次電池的負(fù)極制造裝置以及使用該負(fù)極制造裝置制造二次電池負(fù)極的方法。本申請(qǐng)要求基于2022年12月13日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)10-2022-0173300的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，并且本韓國(guó)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。

背景技術(shù)：

1、近來，二次電池不僅廣泛地應(yīng)用于諸如便攜式電子設(shè)備之類的小型裝置中，而且廣泛地應(yīng)用于諸如混合動(dòng)力或電動(dòng)車輛中的電池組或電力存儲(chǔ)裝置之類的中大型設(shè)備中。

2、這種二次電池是指包括正極/隔膜/負(fù)極的堆疊結(jié)構(gòu)的可充放電發(fā)電裝置。通常，正極包括作為正極活性材料的鋰金屬氧化物，負(fù)極包括碳基負(fù)極活性材料(諸如石墨)，使得當(dāng)二次電池充電時(shí)，從正極發(fā)射的鋰離子被吸附到負(fù)極的碳基負(fù)極活性材料中，當(dāng)二次電池放電時(shí)，碳基負(fù)極活性材料中含有的鋰離子被吸附到正極的鋰金屬氧化物中，并且充電和放電反復(fù)進(jìn)行。

3、負(fù)極中使用的負(fù)極活性材料包括諸如天然石墨、人造石墨之類的石墨材料。這種石墨具有層狀結(jié)構(gòu)并且通過堆疊多個(gè)層而形成，其中碳原子形成以平面形狀分布的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在充電期間，鋰離子可從這些石墨層邊緣(層交疊側(cè))侵入并在層間擴(kuò)散，并且在放電期間，鋰離子可以從層邊緣脫嵌并釋放。另外，由于石墨在層的側(cè)方向上比在層的堆疊方向上具有更低的電阻，因此沿著層的側(cè)方向形成轉(zhuǎn)向電子的傳導(dǎo)路徑。

4、在這方面，在使用石墨的鋰二次電池中，傳統(tǒng)上提出了一種使負(fù)極中含有的石墨進(jìn)行磁性取向以改善負(fù)極充電性能的技術(shù)。具體地，其具有這樣的配置，其中，在形成負(fù)極時(shí)，石墨的[0，0，2]晶面在磁場(chǎng)中取向成使其相對(duì)于集流體大致處于水平狀態(tài)，并固定在其中。在這種情況下，由于石墨層的邊緣面向正極活性層，因此鋰離子的嵌入脫嵌得以順利進(jìn)行，電子的傳導(dǎo)路徑縮短，這可以提高負(fù)極的電子傳導(dǎo)性，從而改善電池的充電性能。

5、通過在集流體上施加含石墨的負(fù)極漿料，并對(duì)未干燥的負(fù)極漿料施加磁場(chǎng)，可以誘導(dǎo)石墨產(chǎn)生這種取向。然而，在實(shí)際負(fù)極的量產(chǎn)中，考慮到生產(chǎn)速度，難以保證有足夠的時(shí)間施加磁場(chǎng)來誘導(dǎo)負(fù)極漿料的石墨對(duì)準(zhǔn)。此外，如果為了解決這個(gè)問題而增加向施加到電極片的負(fù)極漿料施加的磁場(chǎng)強(qiáng)度，則在磁場(chǎng)結(jié)束時(shí)會(huì)出現(xiàn)磁場(chǎng)吸引石墨的現(xiàn)象，垂直于金屬片對(duì)準(zhǔn)的石墨的取向會(huì)坍塌，導(dǎo)致最終制造的負(fù)極活性層中的石墨的取向差。

6、因此，需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)石墨的高取向度并適用于二次電池負(fù)極量產(chǎn)的負(fù)極制造技術(shù)。

7、[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]

8、[專利文獻(xiàn)]

9、韓國(guó)專利公開10-2018-0048131

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、技術(shù)問題

2、本發(fā)明的目的在于提供一種負(fù)極制造技術(shù)，該負(fù)極制造技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)極活性層中含有的石墨等碳基負(fù)極活性材料的高晶體取向度，同時(shí)適用于用于二次電池的負(fù)極的量產(chǎn)。

3、技術(shù)方案

4、為了解決上述問題，在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明提供，

5、一種用于制造電極片的裝置，在所述電極片上施加含有碳基負(fù)極活性材料的負(fù)極漿料，

6、所述用于二次電池的負(fù)極制造裝置包括：

7、雙槽模具，所述雙槽模具包括上塊、中間塊和下塊以及第一槽和第二槽，所述第一槽設(shè)置成穿過所述上塊和所述中間塊之間的間隙并排出第一負(fù)極漿料，所述第二槽設(shè)置成穿過所述中間塊和所述下塊之間的間隙并排出第二負(fù)極漿料；以及

8、涂覆輥，所述涂覆輥與所述雙槽模具的所述第一槽和所述第二槽相對(duì)，并傳送利用從每個(gè)槽排出的所述負(fù)極漿料涂覆的電極片，

9、其中，所述上塊、所述中間塊和所述下塊包括在各自的前端處形成出口的上唇、中間唇和下唇，并且所述上唇、所述中間唇和所述下唇展現(xiàn)極性相同的磁性。

10、在這種情況下，所述上唇和所述下唇可以具有包括永磁體和電磁體中的至少一者的結(jié)構(gòu)，從而在排出所述負(fù)極漿料時(shí)，施加強(qiáng)度為500g至3000g的磁場(chǎng)。

11、此外，所述雙槽模具可以滿足如下方程式1：

12、[方程式1]

13、50≤g/m≤250

14、(在方程式1中，

15、g指代施加到所述上唇、所述中間唇和所述下唇的磁場(chǎng)的強(qiáng)度，

16、m指代所述電極片借助所述涂覆輥移動(dòng)的速度(單位：m/min))。

17、此外，所述負(fù)極制造裝置還可以包括干燥部，所述干燥部用于干燥施加到所述電極片的所述負(fù)極漿料，其中，所述干燥部可以設(shè)置在使得從所述雙槽模具排出的所述負(fù)極漿料能夠在從其被施加的時(shí)間起能夠在20秒內(nèi)到達(dá)所述電極片的位置。

18、此外，根據(jù)本發(fā)明，在一個(gè)實(shí)施方式中，

19、一種制造用于二次電池的負(fù)極的方法，包括：使用上述根據(jù)本發(fā)明所述負(fù)極制造裝置將施加了磁性的負(fù)極漿料施加到電極片，

20、其中，所述負(fù)極漿料包含碳基負(fù)極活性材料。

21、在這種情況下，施加到所述電極片的所述負(fù)極漿料的平均厚度可以大于設(shè)置在所述負(fù)極制造裝置中的所述雙槽模具的所述槽與所述涂覆輥之間的分離距離，并且施加到所述電極片的所述負(fù)極漿料的平均厚度可以為100μm或更大。

22、此外，將所述負(fù)極漿料施加到所述電極片可以以5m/min至100m/min的速度執(zhí)行。

23、此外，將所述負(fù)極漿料施加到所述電極片還可以包括在將所述負(fù)極漿料施加到所述電極片之后，干燥所施加的負(fù)極漿料以形成負(fù)極活性層。

24、這里，所述負(fù)極活性層的所述碳基負(fù)極活性材料相對(duì)于所述電極片的表面的對(duì)準(zhǔn)度可以為0.9或更小，由以下方程式2表示：

25、[方程式2]

26、o.i＝i004/i110

27、在方程式2中，

28、i004指代負(fù)極活性層的x射線衍射光譜(xrd)測(cè)量中表示[0，0，4]晶面的峰的面積，

29、i110指代在負(fù)極活性層的x射線衍射光譜(xrd)測(cè)量中表示[1，1，0]晶面的峰的面積。

30、有益效果

31、根據(jù)本發(fā)明的用于二次電池的負(fù)極制造裝置可以以取向成接近垂直于集流體表面的狀態(tài)施加負(fù)極漿料中的碳基負(fù)極活性材料。因此，所制造的負(fù)極的優(yōu)點(diǎn)在于不僅碳基負(fù)極活性材料具有優(yōu)異的取向度，而且易于應(yīng)用于量產(chǎn)工藝。

技術(shù)特征：

1.一種用于二次電池的負(fù)極制造裝置，在負(fù)極上施加含有碳基負(fù)極活性材料的負(fù)極漿料，所述用于二次電池的負(fù)極制造裝置包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于二次電池的負(fù)極制造裝置，其中，在所述負(fù)極漿料排出時(shí)，所述上唇、所述中間唇和所述下唇被施加強(qiáng)度為500g至3000g的磁場(chǎng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于二次電池的負(fù)極制造裝置，其中，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于二次電池的負(fù)極制造裝置，其中，所述上唇、所述中間唇和所述下唇具有包括永磁體和電磁體中的至少一者的結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于二次電池的負(fù)極制造裝置，其中，所述用于二次電池的負(fù)極制造裝置還包括干燥部，所述干燥部用于干燥施加到所述電極片的所述負(fù)極漿料，

6.一種制造用于二次電池的負(fù)極的方法，所述制造用于二次電池的負(fù)極的方法包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造用于二次電池的負(fù)極的方法，其中，施加到所述電極片的所述負(fù)極漿料的平均厚度大于設(shè)置在所述用于二次電池的負(fù)極制造裝置中的所述雙槽模具的所述槽與所述涂覆輥之間的分離距離。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造用于二次電池的負(fù)極的方法，其中，施加到所述電極片的所述負(fù)極漿料的平均厚度為100μm或更大。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造用于二次電池的負(fù)極的方法，其中，將所述負(fù)極漿料施加到所述電極片以5m/min至100m/min的速度執(zhí)行。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造用于二次電池的負(fù)極的方法，所述方法還包括以下步驟：在將所述負(fù)極漿料施加到所述電極片之后，干燥所施加的所述負(fù)極漿料以形成負(fù)極活性層。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造用于二次電池的負(fù)極的方法，其中，所述負(fù)極活性層的所述碳基負(fù)極活性材料相對(duì)于所述電極片的表面的對(duì)準(zhǔn)度為0.9或更小，由以下方程式2表示：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及用于二次電池的負(fù)極制造裝置和使用該負(fù)極制造裝置的負(fù)極制造方法。所述負(fù)極制造裝置包括：雙槽模具，所述雙槽模具包括上塊、中間塊和下塊以及第一槽和第二槽；所述第一槽和第二槽用于供穿過在所述上塊和所述中間塊之間以及所述中間塊和所述下塊之間的相應(yīng)間隔排出負(fù)極漿料；以及涂覆輥，其中設(shè)置在各個(gè)塊的前端部處的上唇、中間唇和下唇施加極性相同的磁場(chǎng)。因此，排出的負(fù)極漿料中的碳基負(fù)極活性材料可以在晶面取向成接近垂直于負(fù)極集流體的表面的狀態(tài)下被施加。因此，所制造的負(fù)極具有改進(jìn)的碳基負(fù)極活性材料的取向度，并且能夠容易地應(yīng)用于量產(chǎn)工藝。

技術(shù)研發(fā)人員：趙珍浩,金映坤,尹鐘洙,全信煜,李澤秀
受保護(hù)的技術(shù)使用者：株式會(huì)社LG新能源
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19