本發(fā)明涉及用于二次電池的負極制造裝置以及使用該用于二次電池的負極制造裝置的用于二次電池的負極的制造方法。本申請要求基于2022年12月13日提交的韓國專利申請no.10-2022-0173289的優(yōu)先權(quán)，該韓國專利申請的全部內(nèi)容通過引用并入本文中。

背景技術(shù)：

1、近來，二次電池已經(jīng)不僅廣泛應用于諸如便攜式電子產(chǎn)品之類的小型裝置中，而且廣泛應用于諸如混合動力或電動車輛中的電池組或蓄電裝置之類的大中型裝置中。

2、這種二次電池是指包括正極/隔膜/負極的層疊結(jié)構(gòu)的可充電和可放電的發(fā)電裝置。通常，正極包括鋰金屬氧化物作為正極活性材料，而負極包括諸如石墨之類的碳基負極活性材料，使得當二次電池充電時，從正極發(fā)出的鋰離子被吸附到負極的碳基負極活性材料中，而當二次電池放電時，碳基負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，并重復充放電。

3、負極中使用的負極活性材料包括石墨材料，諸如天然石墨和人造石墨。這種石墨具有層狀結(jié)構(gòu)，并且是通過層疊其中碳原子形成以平面形狀展開的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多個層而形成的。在充電期間，鋰離子可以從這些石墨層的邊緣(層交疊側(cè))侵入并且在各層間擴散，而在放電期間，鋰離子可以解離并從各層的邊緣釋放。此外，由于石墨在層的側(cè)方向上具有比在層的層疊方向上更低的電阻，因此沿著層的側(cè)方向形成了轉(zhuǎn)移電子的傳導路徑。

4、在這方面，在使用石墨的鋰二次電池中，傳統(tǒng)上已經(jīng)提出了用于以磁的方式將負極中含有的石墨定向以提高負極的充電性能的技術(shù)。具體而言，它具有如下構(gòu)造：其中在形成負極時在磁場中使石墨的[0,0,2]晶面定向，使其相對于集流體大致水平，并固定在其中。在此情況下，由于石墨層的邊緣面對正極活性層，因此鋰離子的插入解離可以順利實施，并且電子的傳導路徑縮短，這能夠提高負極的電子導電性，從而提高電池的充電性能。

5、石墨的這種定向可以通過在集流體上涂覆含石墨的負極漿料并對未干燥的負極漿料施加磁場來誘導。然而，在實際負極的大規(guī)模生產(chǎn)中，考慮到生產(chǎn)速度，很難確保有足夠的時間來施加磁場以誘導負極漿料的石墨對準。此外，如果為了解決此問題而增加向涂覆至電極片的負極漿料所施加的磁場強度，則在磁場結(jié)束時會出現(xiàn)石墨被磁場吸引的現(xiàn)象，垂直于金屬片對準的石墨的定向會崩潰，導致最終制造的負極活性層中石墨的定向低。

6、因此，需要能夠?qū)崿F(xiàn)石墨定向度高并適用于用于二次電池的負極的大規(guī)模生產(chǎn)的負極制造技術(shù)。

7、[相關(guān)技術(shù)文獻]

8、[專利文獻]

9、韓國專利公開no.10-2018-0048131

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、技術(shù)問題

2、本發(fā)明旨在提供負極制造技術(shù)，其能夠?qū)崿F(xiàn)負極活性層中包含的碳基負極活性材料(諸如石墨)的高程度的晶體定向，同時適用于用于二次電池的負極的大規(guī)模生產(chǎn)。

3、技術(shù)方案

4、為了解決上述問題，

5、在一個實施方式中，本發(fā)明提供了，

6、一種用于制造電極片的裝置，在該電極片上涂覆包含碳基負極活性材料的負極漿料，

7、用于二次電池的負極制造裝置包括：雙槽模具，其包括上塊、中間塊和下塊，通過上塊和中間塊之間的間隙設(shè)置并排出第一負極漿料的第一槽、以及通過中間塊和下塊之間的間隙設(shè)置并排出第二負極漿料的第二槽；以及

8、涂布輥，其與雙槽模具的第一槽和第二槽相對，并傳送涂布有從每個槽排出的負極漿料的電極片，

9、其中，上塊、中間塊和下塊包括在每個前端形成出口的上唇部、中間唇部和下唇部，并且上唇部、中間唇部和下唇部表現(xiàn)出相同極性的磁性，中間唇部表現(xiàn)出與上唇部具有相反極性的磁性，以提供用于二次電池的負極制造裝置。

10、在此情況下，上唇部和下唇部可以具有包括永磁體和電磁體中的至少一種的結(jié)構(gòu)，從而在排出負極漿料時，能夠施加具有500g至3,000g的強度的磁場。

11、此外，雙槽模具可以滿足下式1：

12、[式1]

13、10≤g/m≤50

14、(在式1中，

15、g表示在上唇部、中間唇部和下唇部處施加的磁場的強度(單位：g)，

16、m表示電極片通過涂布輥移動的速度(單位：m/min))。

17、此外，負極制造裝置可以還包括干燥部，其用于使涂覆至電極片的負極漿料干燥。

18、此外，干燥部可以設(shè)置在使得從雙槽模具排出的負極漿料在從其被涂覆至電極片的時間起的20秒內(nèi)能夠到達的位置。

19、此外，在一個實施方式中，

20、本發(fā)明包括使用根據(jù)本發(fā)明的負極制造裝置將被施加磁場的負極漿料涂覆至電極片，

21、提供了使用包含碳基負極活性材料的負極漿料的二次電池用負板的制造方法。

22、在此情況下，涂覆至電極片的負極漿料的平均厚度可以大于設(shè)置在負極制造裝置中的雙槽模具的槽與涂布輥之間的分離距離，并且涂覆至電極片的負極漿料的平均厚度可以為100μm以上。

23、此外，將負極漿料涂覆至電極片可以以5m/min至100m/min的速度來執(zhí)行。

24、負極漿料在25℃可以具有2,000cps至15,000cps的粘度。

25、另外，將負極漿料涂覆至電極片還可以包括在將負極漿料涂覆至電極片之后，干燥所涂覆的負極漿料以形成負極活性層。

26、這里，負極活性層可以具有由下式2表示的、0.9以下的碳基負極活性材料相對于電極片的表面的對準度：

27、[式2]

28、o.i＝i004/i110

29、在式2中，

30、i004表示在負極活性層的x射線衍射光譜(xrd)測量結(jié)果中代表[0,0,4]晶面的峰的面積，

31、i110表示在負極活性層的x射線衍射光譜(xrd)測量結(jié)果中代表[1,1,0]晶面的峰的面積。

32、有益效果

33、根據(jù)本發(fā)明的用于二次電池的負極制造裝置能夠在排出的負極漿料中的碳基負極活性材料的晶面被定向為接近垂直于集流體的表面的狀態(tài)下應用。因此，所制造的負極具有以下優(yōu)點：不僅具有碳基負極活性材料的優(yōu)異的定向程度，而且還易于應用于大規(guī)模生產(chǎn)工藝。

技術(shù)特征：

1.一種用于制造電極片的裝置，在該電極片上涂覆包含碳基負極活性材料的負極漿料，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于二次電池的負極制造裝置，其中，在排出所述負極漿料時，所述上唇部、所述中間唇部和所述下唇部被施加有強度為500g至3,000g的磁場。

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

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于二次電池的負極制造裝置，其中，所述上唇部、所述中間唇部和所述下唇部具有包括永磁體和電磁體中的至少一種的結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于二次電池的負極制造裝置，其中，所述負極制造裝置還包括干燥部，該干燥部用于使涂覆至所述電極片的所述負極漿料干燥，

6.一種制造用于二次電池的負極的方法，該用于二次電池的負極的制造方法包括以下步驟：使用根據(jù)權(quán)利要求1所述的負極制造裝置將被施加磁場的負極漿料涂覆至電極片，

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

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

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造用于二次電池的負極的方法，其中，將所述負極漿料涂覆至所述電極片以5m/min至100m/min的速度來執(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極的方法，其中，所述負極漿料在25℃具有2,000cps至15,000cps的粘度。

11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造用于二次電池的負極的方法，該方法還包括以下步驟：在將所述負極漿料涂覆至所述電極片之后，干燥所涂覆的負極漿料以形成負極活性層。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造用于二次電池的負極的方法，其中，所述負極活性層具有由下式2表示的、0.9以下的所述碳基負極活性材料相對于所述電極片的表面的對準度：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用于二次電池的負極制造裝置及使用其的負極制造方法。負極制造裝置包括：上塊、中間塊和下塊；以及雙槽模具，所述雙槽模具包括第一槽和第二槽，用于通過上塊和中間塊之間中間塊和下塊之間的各個間隙并排出負極漿料，其中，上唇部、中間唇部和下唇部位于相應塊的尖端處，上唇部和下唇部被配置為施加相同極性的磁場，并且中間唇部被配置為施加極性與上唇相反的磁場。因此，可以應用排出的負極漿料中的碳基負極活性材料，使得晶面被定向為接近垂直于負極集流體的表面。因此，所制造的負極具有優(yōu)異的碳基負極活性材料的定向性，并且具有易于應用于大規(guī)模生產(chǎn)工藝的優(yōu)點。

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