能够实现活性材料多层涂覆的模具涂布机

技术领域

本发明涉及一种能够一次用两种不同液体多层涂覆二次电池的集流体的模具涂布机。

本申请要求2022年4月5日提交的第10-2022-0042443号韩国专利申请的优先权的权益，通过引用将该韩国专利申请的全文并入本文。

背景技术

随着科技的发展和移动设备需求的增加，对二次电池的需求也在迅速增加。其中，锂二次电池具有能量密度高、工作电压高、保存性好、寿命优良等特点，被广泛用作各种移动设备和各种电子产品的能源。

在锂二次电池中，使用在集流体的表面上形成活性材料层和绝缘层的电极。这种电极是通过使用诸如模具涂布机的涂布装置将含有活性材料等的电极浆料和含有绝缘材料等的绝缘液体涂覆在集流体的表面上使得电极浆料和绝缘液体在电极混合层的角处彼此部分重叠，并对所涂覆的电极浆料和所涂覆的绝缘液体进行干燥来制造的。

在生产效率方面，在不同的工序中用电极浆料和绝缘液体分别进行涂覆是不可取的。因此，为了解决这一问题，开发了一种从一台模具涂布机同时排出电极浆料和绝缘液体的技术。例如，韩国专利注册第10-2035826号的技术引入了一种狭缝模具，该狭缝模具可以同时用电极浆料和绝缘液体进行多排涂覆。

同时，可在集流体的表面涂覆有两层或更多层活性材料以提高性能。即，可以通过改变与集流体的表面直接接触的下活性材料层和覆盖下活性材料层上侧的上活性材料层的成分来改善二次电池的性能。

然而，覆盖下活性材料层的上活性材料层由于流动性而容易在角处滑动，并且在涂覆过程中很难控制这种滑动。当因活性材料层的角处发生的滑动导致N/P比倒置时，容易产生锂离子沉淀，这对电池单元的安全性产生不利影响。N/P比是负极和正极的容量之比。在使用石墨负极的锂离子二次电池中，只有当负极的容量大于正极的容量时，才能防止在过充电期间在负极中的锂沉淀。在这方面，适当控制活性材料层的角处滑动的发生对于确保电池单元的安全至关重要。

因此，在提高二次电池的性能和生产率方面，迫切需要开发一种能够积极响应诸如用电极浆料和绝缘液体同时涂覆和多层涂覆这样的各种要求的模具涂布机。

[相关领域文件]

(专利文献001)韩国专利注册第10-2035826号(2019年10月24日公告)

(专利文献002)韩国专利公告第10-2021-0155879号(2021年12月24日公布)

发明内容

(技术问题)

本发明的一个方面是提供一种能够同时用两种不同的液体多层涂覆二次电池的集流体的模具涂布机。

此外，本发明的另一方面提供一种能够自由调整和改变绝缘液体的排放狭缝的位置的模具涂布机。

然而，本发明的技术方面不限于上述方面，本领域技术人员将从本发明的以下描述清楚地理解其他未提及的方面。

(技术方案)

本发明涉及一种可以同时用两种不同液体多层涂覆二次电池的集流体的模具涂布机，该模具涂布机包括：第一主体，设有用于容纳电极浆料的第一歧管；第二主体，设有用于容纳电极浆料的第二歧管，耦接到第一主体以形成第一狭缝，容纳在第一歧管中的电极浆料通过第一狭缝排出；以及第三主体，耦接到第二主体以形成第二狭缝，容纳在第二歧管中的电极浆料通过第二狭缝排出，其中第一狭缝通过置于第一主体和第二主体的耦接表面之间的第一垫片和第三垫片形成，第二狭缝通过置于第二主体和第三主体的耦接表面之间的第二垫片和第四垫片形成，以及第三垫片和第四垫片中的至少任一个形成绝缘液体狭缝。

第二主体和第三主体的耦接表面可以在第二狭缝与第一狭缝会聚的方向上倾斜。

本发明的模具涂布机还可以包括依次穿过第三主体、第四垫片、第二主体和第三垫片并螺纹耦接到第一主体的直通螺栓。

可在直通螺栓的纵向方向上形成中空通道，并且从外部供应的绝缘液体通过中空通道供应给第三垫片和第四垫片中的至少任何一个。

直通螺栓可具有与中空通道连通的绝缘液体供应孔，以将绝缘液体供应给在第三垫片和第四垫片中用于形成绝缘液体狭缝的垫片。

第三垫片和第四垫片中用于形成绝缘液体狭缝的垫片可设有供直通螺栓通过的通孔和连接到通孔以形成绝缘液体狭缝的绝缘液体通道凹槽，并且直通螺栓的绝缘液体供应孔可与绝缘液体通道凹槽连通。

第三垫片和第四垫片中不形成绝缘液体狭缝的垫片可以设有供直通螺栓通过的通孔，相应的，直通螺栓在第三垫片和第四垫片中不形成绝缘液体狭缝的垫片中可以不设有绝缘液体供应孔。

直通螺栓的中空通道可形成足以与绝缘液体供应孔连通的深度。

直通螺栓可施加压力，使第三主体和第二主体与第一主体紧密接触，从而可增强绝缘液体狭缝的唇部区域的附着力。

第一狭缝的宽度可受第三垫片的宽度的限制，第二狭缝的宽度可受第四垫片的宽度的限制。

(有益效果)

具有上述配置的本发明的模具涂布机配置为同时排出例如电极浆料和绝缘液体等两种不同的液体，特别是，在模具涂布机中，电极浆料和绝缘液体通过以排出的狭缝相互物理分离。因此，本发明的模具涂布机使得可以同时有效地用两种不同的液体涂覆集流体。

此外，通过选择性地形成第三垫片和第四垫片的绝缘液体通道凹槽，可以自由调节绝缘液体狭缝的位置和数量。因此，可以通过调节绝缘液体狭缝的位置和数量来容易地调节发生在活性材料层的角处的滑动现象。

此外，由于绝缘液体可以选择性地仅通过具有中空部的通孔提供给具有绝缘液体通道凹槽的垫片，因此可以最大限度地减少绝缘液体的流路上存在泄漏可能性的部分，从而可以更有效地抑制电极浆料和绝缘液体的内部混合。

然而，本发明的技术效果并不局限于上述效果，本领域技术人员将从本发明的以下描述中清楚地理解其他未提及的效果。

附图说明

本说明书的附图示出了本发明的实施方式，与将在下面进行的本发明的详细描述一起用于进一步传达本发明的技术精髓，因此本发明不应被解释为仅限于这些附图中描述的事项。

图1是示出根据本发明的实施方式的模具涂布机的透视图。

图2是图1的模具涂布机的分解透视图。

图3是示出在移除第二主体和第三主体的状态下的第一狭缝的平面视图。

图4是示出在移除第三主体的状态下的第二狭缝的平面视图。

图5是本发明的模具涂布机的正视图。

图6是示出根据本发明的第一实施方式的模具涂布机的局部透视图。

图7是沿图6的线“A-A”的模具涂布机的横截面视图。

图8是示出根据本发明的第二实施方式的模具涂布机的局部透视图。

图9是沿图8的线“B-B”的模具涂布机的横截面视图。

图10是示出根据本发明的第三实施方式的模具涂布机的局部透视图。

图11是沿图10的线“C-C”的模具涂布机的横截面视图。

具体实施方式

由于本发明可以不同地变化并且可以有不同的实施方式，下面将详细描述具体实施方式。

然而，应该理解的是，本发明不限于具体实施方式，其包括本发明的精髓和范围中包含的所有变化、等同方式和替代方式。

应理解，在本发明中，诸如“包括”和“具有”之类的术语旨在表示说明书中描述的特征、数字、步骤、操作、元件、部件或其组合的存在，并且事先不排除存在或添加一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、元件、部件或其组合的可能性。

此外，在本发明中，当描述诸如层、膜、区域和板之类的第一部分位于第二部分“上方”时，这不仅包括第一部分“直接位于”第二部分上方的情况，而且还包括在它们之间存在第三部分的情况。相反，当描述诸如层、膜、区域和板之类的第一部分位于第二部分的“下方”时，这不仅包括第一部分“直接位于”第二部分下方的情况，而且还包括在它们之间存在第三部分的情况。此外，在本申请中，将第一部分设置在第二部分“上方”的状态不仅可以包括将第一部分设置在第二部分上方的状态，还可以包括将第一部分设置在第二部分下方的状态。

本发明涉及一种模具涂布机，所述模具涂布机可以同时用两种不同的液体，特别是电极浆料和绝缘液体多层涂覆二次电池的集流体。本发明的模具涂布机包括：第一主体，设有用于容纳电极浆料的第一歧管；第二主体，设有用于容纳电极浆料的第二歧管，并且耦接到第一主体以形成第一狭缝，容纳在第一歧管中的电极浆料通过第一狭缝排出；第三主体，耦接到第二主体以形成第二狭缝，容纳在第二歧管中的电极浆料通过第二狭缝排出。

这里，第一狭缝通过置于第一主体和第二主体的耦接表面之间的第一垫片和第三垫片形成，第二狭缝通过置于第二主体和第三主体的耦接表面之间的第二垫片和第四垫片形成，第三垫片和第四垫片中的至少任一个形成绝缘液体狭缝。

具有上述配置的本发明模涂布机配置为同时排出两种不同的液体，例如电极浆料和绝缘液体，特别是，在模具涂布机中，排出电极浆料和绝缘液所通过的狭缝彼此物理分离。因此，本发明的模具涂布机使得可以同时有效地用两种不同的液体涂覆集流体。

此外，可以通过选择性地形成第三垫片和第四垫片的绝缘液体通道凹槽来自由调节绝缘液体狭缝的位置和数量。因此，可以通过调节绝缘液体狭缝的位置和数量来容易地控制发生在活性材料层的角处的滑动现象。

[优选实施方式的详细描述]

以下，将参考附图详细描述本发明的模具涂布机的详细实施方式。作为参考，在下面的描述中使用的前后方向、上下方向或指定相对位置的左右方向旨在帮助理解本发明，除非另有定义，否则是基于附图中所示的方向。

[第一实施方式]

图1是示出根据本发明实施方式的模涂布机10的透视图，图2是图1的模具涂布机10的分解透视图。本发明的模具涂布机10的整体结构将在下面参照图1和2进行描述。

本发明的模具涂布机10可同时用电极浆料和绝缘液体多层涂覆二次电池的集流体。为此，本发明的模具涂布机10具有第一主体100、第二主体200和第三主体300的三个主体耦接的结构。

第一主体100是构成模具涂布机10的主体的一部分，并设有用于容纳电极浆料的第一歧管110。在第一主体100的下表面设有与第一歧管110连通的第一浆料入口120，从外部供给的电极浆料通过第一浆料入口120填充第一歧管110。

第二主体200设有用于容纳电极浆料的第二歧管210，并耦接到第一主体100以形成第一狭缝470，容纳在第一歧管110中的电极浆料通过该第一狭缝470排出。因此，由第二主体200所覆盖的第一歧管110是密封的。

第三主体300耦接到第二主体200，同时覆盖第二歧管210以形成第二狭缝480，容纳在第二主体200的第二歧管210中的电极浆料通过第二狭缝480排出。在第三主体300的上表面中设有与第二歧管210连通的第二浆料入口310，通过第二浆料入口310供应的电极浆料填充第二歧管210。

这样，通过将第二主体200和第三主体300按多层顺序耦接到第一主体100来完成模具涂布机10的主体。据此，第一狭缝470形成在第一主体100与第二主体200的耦接表面之间，第二狭缝480形成在第二主体200与第三主体300的耦接表面之间。此外，第二主体200和第三主体300的耦接表面在第二狭缝480与第一狭缝470会聚的方向倾斜聚集并相互靠近。图5为本发明的模具涂布机10的正视图，由于第一狭缝470和第二狭缝480相互靠近布置，所以便于对电极浆料进行多层涂覆。

图3是在移除第二主体200和第三主体300的状态下示出第一狭缝470的平面视图，图4是在移除第三主体300的状态下示出第二狭缝480的平面视图。如图所示，第一狭缝470由置于第一主体100和第二主体200的耦接表面之间的第一垫片410和第三垫片430形成，第二狭缝480由置于第二主体200和第三主体300的耦接表面之间的第二垫片420和第四垫片440形成。

提供了第一垫片410和第二垫片420相互对应的结构，并提供了第三垫片430和第四垫片440相互对应的类似形状。在这里，可以根据是否存在绝缘液体狭缝490来区分第三垫片430和第四垫片440。在所示的第一实施方式中，在第三垫片430中形成有绝缘液体狭缝490，而在第四垫片440中没有形成绝缘液体狭缝490。

置于第一主体100和第二主体200之间的第一垫片410和第三垫片430形成狭缝，该狭缝的高度适合于排出电极浆料。第一垫片410和第三垫片430形成相互分离的第一狭缝470和绝缘液体狭缝490。即，第一垫片410形成第一狭缝470，容纳在第一主体100的第一歧管110中的电极浆料通过该第一狭缝470排出，第三垫片430形成绝缘液体狭缝490，设置成通过第二主体200和第三主体300的绝缘液体通过该绝缘液体狭缝490排出。将在相应的部分中详细描述第三垫片430的绝缘液体的供应路径。

由于第一垫片410和第三垫片430具有相同的高度并且不竖直重叠，因此第一垫片410和第三垫片430设置为在第一主体100和第二主体200之间共面。因此，第一垫片410和第三垫片430的上下表面通过第一主体100和第二主体200的紧固(例如螺栓紧固)施加的压力而与第一主体100和第二主体200紧密接触。这样，就保持了密封。

由于置于第二主体200和第三主体300之间的第二垫片420和第四垫片440的构造与第一垫片410和第三垫片430的内容相对应，因此将省略其重复描述。然而，在第一实施方式中，不同之处在于，绝缘液体狭缝490不形成在第四垫片440中，而根据下面将描述的另一实施方式，绝缘液体狭缝490也可以形成在第四垫片440中。

本发明的模具涂布机10包括依次穿过第三主体300、第四垫片440、第二主体200和第三垫片430，并耦接到第一主体100螺纹的直通螺栓500。直通螺栓500负责至少一部分紧固力，用于将第一垫片410密封到第四垫片440，同时将第一主体100彼此耦接到第三主体300。即，通过将第三主体300和第二主体200与第一主体100用除直通螺栓500以外的另一个螺栓(未示出)螺纹耦接，可以增加更强的紧固力，特别是本发明的直通螺栓500还依次穿过第四垫片440和第三垫片430。

直通螺栓500依次穿过第四垫片440和第三垫片430的原因，不仅是为了对第一主体100产生紧固力，而且是为了在下侧上向形成有绝缘液体狭缝490的第三垫片430供应绝缘液体。为此，在直通螺栓500的纵向上形成中空通道510，并且从外部供给的绝缘液体通过直通螺栓500的中空通道510供给第三垫片430。

图6是示出根据本发明第一实施方式的模具涂布机的局部透视图，图7是示出沿图6的线“A-A”的模具涂布机的横截面视图。如图所示，直通螺栓500在其下侧设有绝缘液体供应孔520，该绝缘液体供应孔520与中空通道510连通，以将绝缘液体供应给第三垫片430和第四垫片440中用于形成绝缘液体狭缝490的垫片，即第三垫片430。

另外，用于形成绝缘液体狭缝490的第三垫片430设有通孔450，直通螺栓500穿过通孔450并接近第一主体100，第三垫片430设有连接到通孔450的绝缘液体通道凹槽460以形成绝缘液体狭缝490。绝缘液体通道凹槽460以具有底面的凹槽的形式形成在第三垫片430上，绝缘液体通道凹槽460的出口形成绝缘液体狭缝490。穿过第三垫片430的通孔450的直通螺栓500的绝缘液体供应孔520与绝缘液体通道凹槽460连通以向第三垫片430供应绝缘液体。

同时，第三垫片430和第四垫片440中不形成绝缘液体狭缝490的垫片，具体地说，即第四垫片440，只设有直通螺栓500穿过的通孔450，因此，直通螺栓500穿过第四垫片440和第二主体200并到达第三垫片430。此外，第四垫片440不具有绝缘液体狭缝490，因此，直通螺栓500可以不设有第四垫片440的绝缘液体供应孔520。这是因为不必要的绝缘液体供应孔520仅仅增加了绝缘液体的流路上泄漏的概率。

此外，如图所示，通过第三垫片430的通孔450的直通螺栓500的尖端螺纹耦接到第一主体100。因此，直通螺栓500在第三主体300和第二主体200与第一主体100紧密接触的方向上施加压力。因此，增强了第三垫片430的绝缘液体狭缝490的唇部区域(角区)的附着力，从而有效抑制了电极浆料与绝缘液体的混合。

同时，参考图3和4，由第一垫片410形成的第一狭缝470的宽度受限于第三垫片430的宽度，由第二垫片420形成的第二狭缝480的宽度受限于第四垫片440的宽度。这是因为第三垫片430和第四垫片440以其宽度阻挡第一狭缝470和第二狭缝480的电极浆料通道。

此外，三个第三垫片430(第四垫片440也形成与之相应的布置)布置在第一狭缝470上。位于两侧的第三垫片430设有一个绝缘液体通道凹槽460，而位于中心的第三垫片430设有两个绝缘液体通道凹槽460。设置中心第三垫片430的原因是，将通过第一狭缝470排出的电极浆料分开，从而一次形成两排活性材料层。因此，中心第三垫片430设有两个绝缘液体通道凹槽460，使得其两侧的活性材料层的角处涂覆有绝缘液体。

在不将电极浆料分开的实施方式中，不需要中心第三垫片430、第四垫片440和中心直通螺栓500，本领域技术人员仅通过附图即可清楚地理解该实施方式。

[第二实施方式]

图8是示出根据本发明的第二实施方式的模具涂布机的局部透视图，图9是示出沿图8的线“B-B”的模具涂布机的横截面视图。

与第一实施方式相反，第二实施方式对应于在第四垫片440中设置绝缘液体通道凹槽460，而在第三垫片430中不设置绝缘液体通道凹槽460的实施方式。

与第一实施方式不同的第二实施方式的配置是第三垫片430和第四垫片440的位置变化以及伴随这些变化的直通螺栓500的配置，因此将基于这些差异在下面描述第二实施方式。

位于第一狭缝470上的第三垫片430中没有形成绝缘液通道凹槽460，仅形成直通螺栓500通过的通孔450，而设置在第二狭缝480上的第四垫片440中形成通孔450和与通孔450相连的和绝缘液体通道凹槽460。即，绝缘液体与电极浆料通过位于模具涂布机10上方的第二狭缝480在同一平面上排出。因此，与第一实施方式相比，第二实施方式是用于在由第二狭缝480形成的上部活性材料层中发生过度滑动现象时控制滑动现象的有利实施方式。

此外，在直通螺栓500中，在第四垫片440的绝缘液体通道凹槽460对应的点处形成绝缘液体供应孔520，以向第四垫片440供应绝缘液体，并且在第三垫片430中不形成绝缘液体供应孔520。与前面的附图相比，清楚地理解了第二实施方式中直通螺栓500的结构。

此外，考虑到直通螺栓500的强度，优选的是，直通螺栓500的中空通道510形成到足以与第四垫片440中的绝缘液体供应孔520连通的深度，并且不形成在其下方(朝向第三垫片)。

[第三实施方式]

图10是示出根据本发明第三实施方式的模具涂布机的局部透视图，图11是示出沿图10的线“C-C”线的模具涂布机的剖视图。

所示的第三实施方式涉及在第三垫片430和第四垫片440中形成绝缘液体通道凹槽460的情况。因此，在第三实施方式中，绝缘液体与通过第一狭缝470和第二狭缝480排出的电极浆料一起分层排出。在这方面，第三实施方式可以是用于控制上、下活性材料层滑动现象的实施方式。

此外，在直通螺栓500的两点处形成绝缘液体供应孔520，直通螺栓500与第三垫片430和第四垫片440的绝缘液体通道凹槽460相对应，以向第三垫片430和第四垫片440同时供应绝缘液体。第三实施方式中的直通螺栓500的结构也可以从附图中清楚地理解。

在附图的实施方式中，绝缘液体通过直通螺栓500的头部供应，该直通螺栓500从位于上侧的第三主体300插入到第一主体100。在第三实施方式中，在将绝缘液体首先供应给位于上侧的第四垫片440之后，将剩余的绝缘液体供应给位于下侧的第三垫片430。因此，为了以更均匀的流速供应绝缘液体，可以认为将第四垫片440的绝缘液体供应孔520的横截流面积设计为小于第三垫片430的绝缘液体供应孔520的横截流面积。

这样，本发明的模具涂布机10只要根据情况适当选择有或没有绝缘液体通道凹槽460的第三垫片430和第四垫片440，并使用相应的直通螺栓500，就可以在不改变模具涂布机10的其他重要设计要素的情况下，主动有效地应对发生在各个方面的活性材料层滑动现象。

以上通过附图、实施方式等对本发明进行了更详细的描述。然而，由于附图中描述的配置或本说明书中描述的实施方式仅仅是本发明的实施方式，并不代表本发明的全部技术精髓，因此应该理解，可以存在各种等同方式和变型，可以取代本申请申请时存在的配置。

[附图标记说明]

10；模具涂布机

100；第一主体

110；第一歧管

120；第一浆料入口

200；第二主体

210；第二歧管

300；第三主体

310；第二浆料入口

410；第一垫片

420；第二垫片

430：第三片垫片

440：第四片垫片

450；通孔

460；绝缘液体通道凹槽

470：第一狭缝

480：第二狭缝

490；绝缘液体狭缝

500；直通螺栓

510；中空通道

520；绝缘液体供应孔(工业适用性)

本发明是一种与用于制造二次电池的集流体的模具涂布机有关的技术。