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1、10申请公布号CN102039255A43申请公布日20110504CN102039255ACN102039255A21申请号201110031282822申请日20110128B05C5/02200601B05C11/00200601B05C11/10200601B05D1/2620060171申请人福建南平南孚电池有限公司地址353000福建省南平市延平区工业路109号72发明人张清顺叶永锋黄益福陈美娟常海涛74专利代理机构北京市磐华律师事务所11336代理人董巍顾珊54发明名称锂电池极片的涂布装置及方法57摘要本发明提供了一种用于形成锂电池极片的挤出涂布装置及方法，所述装置包括支座、设于。
2、所述支座上的涂布模具、涂布辊、和供料装置，还包括水浴夹套和真空辅助装置；所述挤出涂布方法利用所述供料装置将浆料供给至位于涂布模具中的浆料腔，并向所述浆料施加压力，使所述浆料从所述浆料腔中从涂布模具前端的狭缝喷嘴挤出，涂布在由涂布辊牵引的基材的表面而形成涂层。本发明的挤出涂布装置及方法可以解决浆料涂布后在基材上形成的涂层分布不均匀的问题，提高涂层装载量的稳定性，并提高涂层与基材之间的附着力。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图4页CN102039257A1/2页21一种用于形成锂电池极片的挤出涂布装置，其特征在于，包括支座；设于所述支座上的涂。
3、布模具，所述涂布模具包括下模具、垫片和上模具，所述下模具设置有用于容纳浆料的浆料腔及用于供给所述浆料的浆料进口，所述垫片夹在所述下模具和上模具之间，并在靠近所述浆料腔的一侧设有一个缺口，以在所述涂布模具的前端形成狭缝喷嘴；涂布辊，所述涂布辊位于离所述狭缝喷嘴一定距离的位置，用于牵引基材而使所述基材经过所述涂布辊与所述狭缝喷嘴之间的缝隙；和供料装置，所述供料装置与所述浆料腔连通，用于将所述浆料供给至所述浆料腔，并通过向所述浆料施加压力而将所述浆料从所述狭缝喷嘴挤出，以涂布在所述基材的表面。2如权利要求1所述的涂布装置，其特征在于，所述浆料腔的俯视平面形状为纺锤形。3如权利要求1所述的涂布装置，其。
4、特征在于，所述垫片的缺口的俯视平面形状与浆料腔的俯视平面形状相匹配。4如权利要求1所述的涂布装置，其特征在于，所述狭缝喷嘴的出口宽度为101000MM，出口高度为0125MM。5如权利要求4所述的涂布装置，其特征在于，所述狭缝喷嘴的出口宽度为400MM，出口高度为07MM。6如权利要求1所述的涂布装置，其特征在于，所述涂布辊与狭缝喷嘴之间的距离为0011MM。7如权利要求1所述的涂布装置，其特征在于，所述浆料腔的外部还设有水浴夹套，所述水浴夹套由下水浴夹套及上水浴夹套通过软管连接而形成。8如权利要求7所述的涂布装置，其特征在于，所述下水浴夹套位于下模具中浆料腔的正下方，其一端作为水浴循环水的进。
5、口，所述上水浴夹套位于上模具，其一端作为水浴循环水的出口。9如权利要求1所述的涂布装置，其特征在于，所述涂布装置还包括真空辅助装置，所述真空辅助装置包括真空槽、槽边板、真空管路及与所述真空管路相连接的真空泵。10一种利用如权利要求1所述的挤出涂布装置对电池极片进行涂布的方法，其特征在于，所述方法利用所述供料装置将所述浆料供给至所述浆料腔，并向所述浆料施加压力，使所述浆料从所述浆料腔中从所述狭缝喷嘴挤出，涂布在由所述涂布辊牵引的基材的表面而形成涂层。11如权利要求10所述的涂布方法，其特征在于，所述狭缝喷嘴的出口宽度为101000MM，出口高度为0125MM。12如权利要求10所述的涂布方法，其。
6、特征在于，所述狭缝喷嘴的出口宽度为400MM，出口高度为07MM。13如权利要求10所述的涂布方法，其特征在于，所述涂布辊与狭缝喷嘴之间的距离为0011MM。14如权利要求10所述的涂布方法，其特征在于，所述基材为金属薄膜或具有单面涂层的金属薄膜。15如权利要求14所述的涂布方法，其特征在于，所述金属薄膜为铝箔、铜箔、纯镍带权利要求书CN102039255ACN102039257A2/2页3中的任一种。16如权利要求14所述的涂布方法，其特征在于，所述基材的宽度为101000MM。17如权利要求10所述的涂布方法，其特征在于，所述方法还包括采用设置在所述浆料腔外部、由下水浴夹套及上水浴夹套通过。
7、软管连接而形成的水浴夹套对所述浆料腔进行保温。18如权利要求17所述的涂布方法，其特征在于，对所述浆料腔进行保温的温度为2535。19如权利要求10所述的涂布方法，其特征在于，所述方法还包括真空辅助技术，通过使用真空泵对由真空槽、槽边板、涂布模具和涂布辊共同围成的封闭空间进行抽真空。20如权利要求19所述的涂布方法，其特征在于，所述封闭空间的真空度为05150TORR。21如权利要求20所述的涂布方法，其特征在于，所述封闭空间的真空度为90TORR。权利要求书CN102039255ACN102039257A1/6页4锂电池极片的涂布装置及方法技术领域0001本发明涉及化学电源技术领域，特别涉及。
8、一种锂电池极片的涂布装置及方法。背景技术0002在电池行业，锂电池由于具有能量密度高、电压高、工作温度范围宽、寿命长等优点，已受到越来越多人的关注与重视。在过去的十几年中，锂电池已经在一次（不可充电）和二次（可充电）电池市场中占据了主导地位，被广泛应用于移动电话、笔记本电脑以及数码相机等便携式电子设备中。0003电池极片是锂电池的重要组成部分，是锂电池的核心。目前，生产电池极片需要进行粉浆、涂布、碾压和剪切等工序，其中，涂布是生产电池极片的关键工序。传统的工艺中的电极制作过程主要是将电极材料混合制成具有一定流动性的浆料，然后将其涂覆在基材（例如金属薄膜）的表面，再经过干燥辊压成型。传统的浆料涂。
9、覆技术采用的是转移涂布的方式。涂布装置如图1所示，其中包括涂辊101，一般由金属材料制成，起转移浆料的作用；背辊102，主要起到牵引基材的作用，一般由橡胶材料制成。具体的转移涂布方式如下涂辊101上设置有浆料腔103，通过涂辊101的转动，将浆料腔103中的浆料先涂在涂辊101上，然后背辊102驱动基材104运动，将转动的涂辊101上的浆料转移涂覆在基材104的表面，得到涂层105。转移涂布过程是通过涂辊101与背辊102的分分合合来实现连续或间歇的涂布。0004但是，这种传统的转移涂布方法具有一定的缺陷性。这是由于，在涂布过程中，浆料的流动性受温度的影响较大，使得采用该方法生产的极片的装载量。
10、波动比较大，并且沿着基材宽度方向的涂层分布不均匀，从而使得外观缺陷较多，电极生产过程废品率较高。而且，浆料在转移的过程中会携带一定的气泡，这会造成所形成的涂层与基材的粘附性较低。0005因此，需要一种新的涂布装置及方法，能够解决浆料涂布后在基材上形成的涂层分布不均匀的问题，提高涂层装载量的稳定性，并提高涂层与基材之间的附着力，以进一步地提高良品率。发明内容0006在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。0007为了。
11、解决涂层分布不均匀的问题，并提高涂层装载量的稳定性及涂层与基材之间的附着力，本发明提供了一种锂电池极片的涂布装置，所述涂布装置包括支座；设于所述支座上的涂布模具，所述涂布模具包括下模具、垫片和上模具，所述下模具设置有用于容纳浆料的浆料腔及用于供给所述浆料的浆料进口，所述垫片夹在所述下模具和上模具之间，并在靠近所述浆料腔的一侧设有一个缺口，以在所述涂布模具的前端形成狭缝喷嘴；说明书CN102039255ACN102039257A2/6页5涂布辊，所述涂布辊位于离所述狭缝喷嘴一定距离的位置，用于牵引基材而使所述基材经过所述涂布辊与所述狭缝喷嘴之间的缝隙；和供料装置，所述供料装置与所述浆料腔连通，用。
12、于将所述浆料供给至所述浆料腔，并通过向所述浆料施加压力而将所述浆料从所述狭缝喷嘴挤出，以涂布在所述基材的表面。0008优选地，所述浆料腔的俯视平面形状为纺锤形。0009优选地，所述垫片的缺口的俯视平面形状与浆料腔的俯视平面形状相匹配。0010优选地，所述狭缝喷嘴的出口宽度为101000MM，出口高度为0125MM。0011优选地，所述狭缝喷嘴的出口宽度为400MM，出口高度为07MM。0012优选地，所述涂布辊与狭缝喷嘴之间的距离为0011MM。0013优选地，所述浆料腔的外部还设有水浴夹套，所述水浴夹套由下水浴夹套及上水浴夹套通过软管连接而形成。0014优选地，所述下水浴夹套位于下模具中浆料。
13、腔的正下方，其一端作为水浴循环水的进口，所述上水浴夹套位于上模具，其一端作为水浴循环水的出口。0015优选地，所述涂布装置还包括真空辅助装置，所述真空辅助装置包括真空槽、槽边板、真空管路及与所述真空管路相连接的真空泵。0016另外，本发明还提供了一种利用所述挤出涂布装置对电池极片进行涂布的方法，所述方法利用所述供料装置将所述浆料供给至所述浆料腔，并向所述浆料施加压力，使所述浆料从所述浆料腔中从所述狭缝喷嘴挤出，涂布在由所述涂布辊牵引的基材的表面而形成涂层。0017优选地，所述方法还包括采用设置在所述浆料腔外部、由下水浴夹套及上水浴夹套通过软管连接而形成的水浴夹套对所述浆料腔进行保温。0018优。
14、选地，对所述浆料腔进行保温的温度为2535。0019优选地，所述方法还包括真空辅助技术，通过使用真空泵对由真空槽、槽边板、涂布模具和涂布辊共同围成的封闭空间进行抽真空。0020优选地，所述封闭空间的真空度为05150TORR，更优选地，所述封闭空间的真空度为90TORR。0021通过利用本发明所述的涂布装置采用挤出涂布的方法对锂电池的极片进行涂布，有效地解决了浆料涂布后在基材上形成的涂层分布不均匀的问题，提高了涂层装载量的稳定性，并提高了涂层与基材之间的附着力，以进一步地提高良品率。附图说明0022本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解。
15、释本发明的原理。在附图中，图1是传统的涂布装置示意图；图2是本发明的涂布装置的结构示意图；图3是本发明的涂布模具部分的俯视图；图4是本发明的涂布模具部分的前视图。说明书CN102039255ACN102039257A3/6页6具体实施方式0023在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。0024首先，本发明提供了一种新型的涂布装置，用于对锂电池极片采用挤出涂布方式来进行涂布。0025如图2所示，涂布装置。
16、200包括支座210、设于支座210上的涂布模具220、涂布辊230和供料装置（未示出）。支座210用于支撑所述涂布模具220，并使涂布模具220的前端，即距离涂布辊230较近并能提供浆料输出的一端略向上倾斜，与水平面形成1030的角度。涂布模具220包括下模具221、垫片222和上模具223，并且下模具221、垫片222和上模具223之间采用螺钉锁紧固定，形成一个整体。0026下模具221和上模具223为形状、大小等完全相同的两个模具，其剖面形状为梯形，形成涂布模具200的尖型前端。下模具221和上模具223的材料均采用普通钢材，例如可以优选为Q235A或45碳钢。下模具221设置有浆料腔2。
17、24、浆料进口225，其中，浆料腔224为一个型腔（即空腔），用于容纳和储存一定的浆料，其表面镀铬并经过抛光处理，其形状取决于浆料特性、喷嘴开口大小及浆料进口的分布等因素。如图3所示的涂布模具部分的俯视图，浆料腔224的俯视平面形状优选为纺锤形，也可以为与其类似的形状，并且在涂布模具220宽度方向上沿中轴线左右对称，以确保浆料在整个型腔出口处受到的挤出压力基本上是一致的。浆料进口225设置在下模具221的中轴线上，负责向浆料腔224输送浆料，其外部通过管路与供料装置（未示出）相连接。0027垫片222在靠近浆料腔224的一侧设有一个缺口，如图3所示的涂布模具部分的俯视图，垫片222的缺口的俯视。
18、平面形状与浆料腔224的俯视平面形状相匹配，以便于对浆料腔224进行供料。一般来说，垫片222的缺口宽度可以小于或等于浆料腔224的宽度，但优选地，垫片222的缺口宽度与浆料腔224的宽度相等，便于完整的供料。垫片222的材料优选为具有一定耐腐蚀性和耐变形性的金属或工程塑料，例如可以为各种不锈钢材料、PTFE（如特氟龙，聚氨酯）薄板等，优选为不锈钢材料316或316L。0028参照图3，并同时参照图4所示的涂布模具部分的前视图，具有一定缺口的垫片222夹在下模具221和上模具223之间形成狭缝喷嘴226。狭缝喷嘴226在涂布模具220宽度方向上沿中轴线左右对称，其出口大小主要由垫片222的相关。
19、尺寸决定，具体地说，垫片222的缺口宽度决定狭缝喷嘴226的出口宽度，垫片222的厚度决定狭缝喷嘴226的出口高度。狭缝喷嘴226的出口的横截面为矩形，其宽度为101000MM，优选为400MM；其高度为0125MM，优选为07MM。0029涂布辊230用于牵引基材231，其材料一般为金属，例如可以为普通碳钢或钢材材料，表面镀铬并抛光处理，优选为45碳钢。涂布辊230与狭缝喷嘴226之间的距离主要由浆料粘度、涂层厚度（浆料量）来决定，例如可以优选为0011MM。浆料腔224中的浆料在一定压力作用下经过狭缝喷嘴226挤出，涂布在由转动的涂布辊230牵引的基材231的表面，从而形成涂层232。00。
20、30供料装置通过管路连接到浆料进口225，将混合好的、具有流动性的浆料提供给浆料腔224，并根据浆料粘度、喷嘴开口大小及所需浆料量等提供适当的压力，使得浆料从浆说明书CN102039255ACN102039257A4/6页7料腔224中经过狭缝喷嘴226挤出。所述供料装置可采用本领域常用的任意一种供料装置，例如可以由伺服电机、卫生泵和管道组成。0031优选地，浆料腔224的外部设有水浴夹套，所述水浴夹套由下水浴夹套227及上水浴夹套228通过软管连接而形成，下水浴夹套227及上水浴夹套228实际为贯穿于涂布模具220宽度方向上的通孔。其中，下水浴夹套227位于下模具221中浆料腔224的正下方。
21、，其一端作为水浴循环水的进口，上水浴夹套228位于上模具223，并与下水浴夹套227沿垫片222所在平面呈上下对称分布，其一端作为水浴循环水的出口。所述水浴夹套中通有一定温度的循环水，对浆料腔224进行保温，从而保证浆料腔224内浆料的温度保持恒定，进而保证浆料粘度不产生较大的波动，以避免单位时间内的浆料输出量受浆料粘度的波动的影响。0032优选地，涂布装置200还包括真空辅助装置，用于消除浆料在涂布过程中携带的气泡。真空辅助装置包括真空槽241、位于真空槽两端的槽边板（未示出）、真空管路242及与真空管路242相连接的真空泵（未示出）。真空槽241、槽边板、涂布模具220和涂布辊230共同围。
22、成一个基本封闭的空间，真空泵通过真空管路242对此封闭空间进行抽真空，使之处于一个真空环境。当浆料挤出时，其位置刚好位于涂布模具220和涂布辊230之间的间隙处，即真空环境与大气的交换处，在真空环境下会自动消除基材与涂层之间的空气或气泡，确保涂层更加均匀和美观。0033特别需要指出的是，狭缝喷嘴226的出口高度可以根据浆料的流动性及粒度的粗细程度灵活变化。在制定浆料工艺要求时，会对其中的固态材料的颗粒度大小进行限制，因此，最大许可颗粒的大小可以作为调节狭缝喷嘴226的出口高度的依据之一，这样，选型时要确保狭缝喷嘴226的出口高度大于允许的颗粒直径；也可以根据浆料粘度及涂层量对狭缝喷嘴226的出。
23、口高度进行调整，具体地说，浆料粘度大的采用较大的出口高度，所需涂层量多的也采用较大的出口高度，以保证单位时间的供料量。狭缝喷嘴226的出口高度主要通过垫片来调节，具体的调节方式可以为增加垫片的个数或者更换为具有目标厚度的垫片，例如，欲将狭缝喷嘴226的出口高度从01MM调整至02MM，原垫片的厚度为01MM，则只需增加一个厚度为01MM的垫片，或者将原垫片更换为厚度为02MM的垫片。0034另外，狭缝喷嘴226的出口宽度可以根据基材231的宽度进行调整。狭缝喷嘴226的出口宽度主要通过改变垫片的缺口宽度来实现，具体地说，在浆料腔的宽度大于垫片的缺口宽度的前提下，将垫片更换为具有目标缺口宽度的垫。
24、片，例如，欲将狭缝喷嘴226的出口宽度从200MM调整至300MM，则只需将原垫片更换为缺口宽度为300MM的垫片。在优选情况下，同时改变浆料腔224的宽度，使其与垫片的缺口宽度一致，便于完整的供料。0035在下面的描述中，将具体阐述如何利用上述的涂布装置采用挤出涂布方式对电池的极片进行涂布的。0036如图2所示，提供如上所述的涂布装置200。其中，涂布辊230用于牵引基材231，基材231用于形成锂电池的电极。基材231可以为金属薄膜，也可以为具有单面涂层的金属薄膜，所述金属薄膜的材料可以是铝箔、铜箔、纯镍带等，优选为铝箔，其宽度为101000MM。狭缝喷嘴226的出口宽度根据基材231的宽。
25、度进行调整，出口高度根据浆料的流动性及粒度的粗细程度灵活变化。狭缝喷嘴226的出口与基材231的表面之间的距离由涂层厚度来决定，优选为0011MM。说明书CN102039255ACN102039257A5/6页80037与浆料进口225相连接的供料装置将混合好的、具有流动性的浆料提供给浆料腔224，并提供适当的压力，优选为611PSI，使得浆料从浆料腔224中经过狭缝喷嘴226挤出，涂布在由转动的涂布辊230牵引的基材231的表面上，从而形成涂层232。需要说明的是，挤出浆料时所采用的压力是恒定的，以保证涂层的分布均匀。所述浆料可以为任意一种用于形成锂电池（包括一次电池和二次电池）电极的浆料，。
26、例如可以为用于形成锂二硫化铁电池正极的含有二硫化铁活性材料的浆料。0038在优选情况下，采用设置在浆料腔224外部、由下水浴夹套227及上水浴夹套228通过软管连接而形成的水浴夹套对浆料腔224进行保温，其温度由浆料粘度、浆料特性和外界温度决定，例如可以优选为2535。在具体的工业应用中，一般需要根据浆料所使用的溶剂系统来选择合适的温度。一般来讲，保温温度越高，浆料的粘度就越低，流动性也越好，但同时其抗基材抖动的能力就越差，成型能力也越差。0039在优选情况下，在浆料涂布的过程中，采用真空辅助技术，使用真空泵通过真空管路242对由真空槽241、槽边板、涂布模具220和涂布辊230共同围成的封闭。
27、空间进行抽真空，通过调整真空泵效能利用率的值来调节真空度。所述真空度优选为05150TORR，更优选为90TORR。这样，可以消除浆料在涂布过程中基材与涂层之间的空气或气泡，提高浆料涂布后形成的涂层与基材间的附着力，确保涂层更加均匀和美观。0040下面通过具体实施例来对本发明的极片涂布装置及方法作进一步的说明。0041实施例1提供如图2所示的涂布装置200。其中，涂布辊230用于牵引基材231，基材231的材料为铝箔，其宽度为420MM。狭缝喷嘴226的出口宽度为400MM，出口高度为07MM，狭缝喷嘴226的出口与基材231的表面之间的距离为02MM。与浆料进口225相连接的供料装置将混合好。
28、的含有二硫化铁活性材料的正极浆料提供给浆料腔224，并提供75PSI的压力，使得浆料从浆料腔224中经过狭缝喷嘴226的出口挤出，涂布在由转动的涂布辊230牵引的基材231的表面上，从而形成涂层232。0042实施例2本实施例在实施例1的基础上，采用设置在浆料腔224外部、由下水浴夹套227及上水浴夹套228通过软管连接而形成的水浴夹套对浆料腔224进行保温，温度保持在30，完成涂布过程。0043实施例3本实施例在实施例1的基础上，采用真空辅助技术，使用真空泵通过真空管路242对由真空槽241、槽边板、涂布模具220和涂布辊230共同围成的封闭空间进行抽真空，通过调整真空泵效能利用率的值，将真。
29、空度调节至90TORR，完成涂布过程。0044实施例4本实施例在实施例2的基础上，采用真空辅助技术，使用真空泵通过真空管路242对由真空槽241、槽边板、涂布模具220和涂布辊230共同围成的封闭空间进行抽真空，通过调整真空泵效能利用率的值，将真空度调节至90TORR，完成涂布过程。0045根据上述各实施例得到的极片的涂层分布均匀，外观缺陷少，涂层的装载量波动值均小于1MG/CM2（每个实施例样品量为30），并且消除了浆料在涂布过程中基材与涂层之间的空气或气泡，从而提高浆料涂布后形成的涂层与基材间的附着力，进一步地提高了良说明书CN102039255ACN102039257A6/6页9品率。0。
30、046本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。说明书CN102039255ACN102039257A1/4页10图1说明书附图CN102039255ACN102039257A2/4页11图2说明书附图CN102039255ACN102039257A3/4页12图3说明书附图CN102039255ACN102039257A4/4页13图4说明书附图CN102039255A。