本發(fā)明涉及用于二次電池的負(fù)極制造裝置以及使用該用于二次電池的負(fù)極制造裝置的用于二次電池的負(fù)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.10-2022-0173302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(yīng)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(yīng)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(fù)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(fù)極包括諸如石墨之類的碳基負(fù)極活性材料，使得當(dāng)二次電池充電時(shí)，從正極發(fā)出的鋰離子被吸附到負(fù)極的碳基負(fù)極活性材料中，而當(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，并重復(fù)充放電。

3、負(fù)極中使用的負(fù)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(gè)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(kuò)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(dǎo)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(fù)極中含有的石墨定向以提高負(fù)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(fù)極時(shí)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(shí)施，并且電子的傳導(dǎo)路徑縮短，這能夠提高負(fù)極的電子導(dǎo)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(fù)極漿料并對未干燥的負(fù)極漿料施加磁場來誘導(dǎo)。然而，在實(shí)際負(fù)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(shí)間來施加磁場以誘導(dǎo)負(fù)極漿料的石墨對準(zhǔn)。此外，如果為了解決此問題而增加向涂覆至電極片的負(fù)極漿料所施加的磁場強(qiáng)度，則在磁場結(jié)束時(shí)會出現(xiàn)石墨被磁場吸引的現(xiàn)象，垂直于金屬片對準(zhǔn)的石墨的定向會崩潰，導(dǎo)致最終制造的負(fù)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(fù)極的大規(guī)模生產(chǎn)的負(fù)極制造技術(shù)。

7、[相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)]

8、[專利文獻(xiàn)]

9、韓國專利公開no.10-2018-0048131

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、技術(shù)問題

2、本發(fā)明旨在提供負(fù)極制造技術(shù)，其能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)極活性層中包含的碳基負(fù)極活性材料(諸如石墨)的高程度的晶體定向，同時(shí)適用于用于二次電池的負(fù)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(gè)實(shí)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(fù)極活性材料的負(fù)極漿料，用于二次電池的負(fù)極制造裝置包括：

7、槽模具，其包括上塊、下塊和用于通過上塊和下塊之間的間隙排出負(fù)極漿料的槽；以及

8、涂布輥，其用于傳送涂布有從槽模具排出的負(fù)極漿料的電極片；

9、其中，上塊和下塊包括在各自前端形成出口的上唇部和下唇部，并且上唇部和下唇部表現(xiàn)出相同極性的磁性，以提供用于二次電池的負(fù)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)。

11、另外，在排出負(fù)極漿料時(shí)，能夠施加具有500g至3,000g的強(qiáng)度的磁場。

12、此外，槽模具可以滿足下式1：

13、[式1]

14、0.3≤g/d≤5

15、(在式1中，

16、g表示在上唇部和下唇部處施加的磁場的強(qiáng)度(單位為g)，

17、d表示上塊和下塊的分離距離(單位：μm))。

18、此外，負(fù)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(fù)極漿料干燥，其中干燥部可以設(shè)置在使得從槽模具排出的負(fù)極漿料在從其被涂覆至電極片的時(shí)間起的20秒內(nèi)能夠到達(dá)的位置。

19、此外，本發(fā)明在一個(gè)實(shí)施方式中，

20、提供一種用于二次電池的負(fù)極的制造方法，其包括使用根據(jù)本發(fā)明的負(fù)極制造裝置將被施加磁場的負(fù)極漿料涂覆至電極片，

21、其中，負(fù)極漿料包含碳基負(fù)極活性材料。

22、在此情況下，涂覆至電極片的負(fù)極漿料的平均厚度可以大于設(shè)置在負(fù)極制造裝置中的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(fù)極漿料的平均厚度可以為100μm以上。

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

25、這里，負(fù)極活性層可以具有由下式2表示的、0.9以下的碳基負(fù)極活性材料相對于電極片的表面的對準(zhǔn)度：

26、[式2]

27、o.i＝i004/i110

28、在式2中，

29、i004表示在負(fù)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，

30、i110表示在負(fù)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。

31、有益效果

32、根據(jù)本發(fā)明的用于二次電池的負(fù)極制造裝置能夠在排出的負(fù)極漿料中的碳基負(fù)極活性材料被定向?yàn)榻咏怪庇诩黧w的表面的狀態(tài)下應(yīng)用。因此，所制造的負(fù)極具有以下優(yōu)點(diǎn)：不僅具有碳基負(fù)極活性材料的優(yōu)異的定向程度，而且還易于應(yīng)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(fù)極活性材料的負(fù)極漿料，

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，在排出所述負(fù)極漿料時(shí)，所述上唇部和所述下唇部被施加有強(qiáng)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(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(fù)極制造裝置，其中，所述負(fù)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(fù)極漿料干燥，

6.一種制造用于二次電池的負(fù)極的方法，該方法包括以下步驟：

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，涂覆至所述電極片的所述負(fù)極漿料的平均厚度大于設(shè)置在所述負(fù)極制造裝置中的所述槽模具的所述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(fù)極的方法，其中，涂覆至所述電極片的所述負(fù)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(fù)極的方法，其中，將所述負(fù)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(fù)極的方法，該方法還包括以下步驟：在將所述負(fù)極漿料涂覆至所述電極片之后，干燥所涂覆的負(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)極活性層具有由下式2表示的、0.9以下的所述碳基負(fù)極活性材料相對于所述電極片的表面的對準(zhǔn)度：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及用于二次電池的負(fù)極制造裝置及使用其制造二次電池的方法。用于二次電池的負(fù)極制造裝置包括：槽模具，其包括上塊、下塊和通過上塊和下塊之間的間隙設(shè)置的并且排出負(fù)極漿料的槽，其中，當(dāng)涂敷負(fù)極漿料時(shí)，從在上塊和下塊的相應(yīng)尖端形成排放口的上唇部和下唇部施加相同極性的磁力。因此，排出的負(fù)極漿料中的碳基負(fù)極活性材料可以以晶面相對于負(fù)極集流體的表面以預(yù)定角度定向被涂覆。因此，所制造的負(fù)極不僅碳基負(fù)極活性材料具有優(yōu)異的定向程度的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有易于應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)工藝的優(yōu)點(diǎn)。

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：株式會社LG新能源
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19