[發明專利]用于濕式涂覆基質的方法和裝置

在審

• 申請號: 201310717550.0
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103878101A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: H·芬克
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司;三星SDI株式會社
• 主分類號: B05D1/26
• 分類號: B05D1/26;B05C9/08;B05C5/00;B05C11/10
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 蘇娟

技術領域

本發明涉及一種用于濕式涂覆基質的方法，其中，利用噴頭在基質上涂敷層并且在涂敷之后使該層干燥。此外，本發明涉及一種用于濕式涂覆基質的裝置，其包括帶有至少一個噴嘴的噴頭、測量裝置和干燥器。

背景技術

在利用材料涂覆基質時常常有這樣的需求，即，產生帶有預定厚度的均勻的層。即，例如在加工鋰離子電池電芯時，用活性材料涂覆電極的質量對于電池電芯的質量來說有重要意義。尤其地，電池電芯的容量及其泄漏與均勻的層厚度相關并且與僅在其理論值附近輕微變化地控制的層厚度相關。在電極涂覆中，將以所謂的漿狀物(可流動的糊狀物)的形式的電極的活性材料濕式地施加到電極的載體膜上。在鋰離子電池電芯中，對于陽極來說常常施加以天然的和/或合成的石墨為基礎的材料，并且在陰極中施加以不同的鋰-金屬-氧化物的組合為基礎的材料。

為了涂覆基質，在將溶劑添加到漿狀物中的情況下在混合過程中對活性材料進行預加工。在制造鋰離子電池電芯的情況中，對于陽極材料來說通常應用水基的溶劑并且在制造陰極時使用以N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)為基礎的溶劑。在制造電極時，使用載體膜作為基質，該載體膜在陽極中通常由銅構成并且在陰極中通常由鋁構成。在此，膜厚度在約10μm的范圍中。被施加到膜上的材料的層厚度與電池電芯的設計方案有關并且例如在約20μm至200μm之間。

在濕式涂覆基質之后，在干燥爐中將其干燥，以便使溶劑從被涂覆的材料中揮發掉。這種涂覆方法通常連續地卷對卷地進行，其中，根據生產速度，干燥爐的長度通常在10m至30m之間。

在干燥之后，測量被施加的層的厚度。如果應利用材料涂覆基質的兩側，則該基質可緊接著被輸送到另一涂覆步驟。被施加的層的厚度與多種過程參數相關，這些過程參數例如為漿狀物的濃度、壓力(以該壓力將材料輸送到噴頭，利用該噴頭將材料施加到基質上)、在噴頭中的噴嘴的幾何結構和基質的輸送速度。如果在生產過程結束時測得與預定的理論層厚度不同的層厚度，則對一個或多個過程參數進行匹配，以修正被施加的層的厚度，從而使實際的層厚度盡可能圍繞預定的理論值在±1μm的范圍中。

從文獻CN102125907中已知一種用于利用用于制造鋰離子電池電芯的電極的活性材料來涂覆基質的裝置。該裝置包括涂覆裝置和干燥器以及兩個測量裝置和一個控制設備。第一測量裝置布置在涂覆裝置之前并且用于測量在之前的涂覆步驟中被施加的層的厚度。第二測量裝置布置在干燥器之后并且測量在完成干燥的基質上的層厚度。由控制設備使用兩個測量裝置的測量值以調節涂覆裝置。在此，根據測得的層厚度控制涂覆材料的輸送。

在現有技術中不利的是，為了調節層厚度僅能控制涂覆材料的輸送。在材料輸送中的變化影響在基質的整個寬度上的層涂敷并且不能補償在涂覆時的缺陷，在其中材料涂敷不一致，也就是說在一個區域中比在其它區域中例如涂敷了更多的材料。此外，在干燥之后才測量被施加的層的厚度并且由此根據干燥器的長度在涂覆后約10m至30m時才進行測量。由此，在測量和過程參數匹配的有效性之間存在時間上的遲滯，其對所應用的調節機制有不利的作用。

發明內容

提出了一種用于濕式涂覆基質的方法，其中，利用噴頭在基質上涂敷層，并且在涂敷之后使該層干燥，其中，噴頭包括至少兩個噴嘴，測量被涂敷的層的層厚度并且根據測得的層厚度進行涂敷調節，其中，在每個噴嘴中的壓力相對于其它噴嘴獨立地被調節。

在涂覆過程中，基質被輸送到涂覆裝置處并且首先經過噴頭，利用該噴頭將材料施加到基質上。在此，該材料溶解在溶劑中，該溶劑緊接著在干燥器中被蒸發。被涂敷的層的厚度通過測量裝置獲取。緊接著，將所測得的層厚度與預定的理論層厚度相比較并且當存在區別時，改變在噴嘴中的涂覆材料的壓力。在此，在每個噴嘴中的壓力能夠單獨地且獨立于在其它噴嘴中的壓力地被調整。

在本發明的一個實施方式中，在至少兩個在基質的寬度上分布的測量位置上測量層厚度，其中，一個測量位置被分配給噴頭的一個噴嘴。

測量位置分布在基質的寬度上并且使得可以評估被涂敷的層的均勻性。由于噴頭的每個噴嘴將材料涂敷在基質的不同區域中，每個噴嘴負責在基質的層的確定的區域。為了調節該噴嘴合理的是，在這些基質區域的每個中也布置一個測量位置，從而為每個噴嘴提供至少一個測量位置并且由此提供層厚度的信息。

在方法的一個實施方式中，測量位置布置在這樣的部位處，即，在該處由于噴嘴的幾何結構希望得到在平均厚度之上或之下的層厚度。