用于负极的磁对齐装置及使用该磁对齐装置制造负极的方法与流程

本申请要求基于2022年9月15日提交的韩国专利申请10-2022-0116166的优先权的权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文。本发明涉及一种在制造负极时能够将负极活性层一致对齐的磁对齐装置及使用该磁对齐装置制造负极的方法。

背景技术：

1、近来，二次电池已广泛应用于小型装置(诸如便携式电子设备)以及中大型装置(诸如混合动力车辆或电动车辆中的电池组或电力存储器)。

2、这种二次电池是指能够借助正极、隔膜和负极的层压结构进行充放电的发电元件。通常，正极包括锂金属氧化物作为正极活性材料，负极包括碳基负极活性材料(诸如石墨)，使得在充电期间从正极排出的锂离子被吸收到负极的碳基负极活性材料中，并在放电期间碳基负极活性材料中含有的锂离子被吸收到正极的锂金属氧化物中，并且重复充电和放电。

3、在这种情况下，用于负极的负极活性材料是诸如天然石墨等的石墨材料。这种石墨具有层状结构，并通过层压呈平面状伸展的多个层而形成，在这些层中，碳原子形成网络结构。在充电期间，锂离子嵌入到这些石墨层的边缘(其中层交叠)并且在层之间扩散。此外，在放电期间，锂离子可以从这些层的边缘面脱嵌并被释放。此外，由于石墨在层的平面方向上比在层的层压方向上具有更低的电阻，因此沿着层的平面方向形成用于转向电子的传导路径。

4、为此，提出了一种在磁场中使负极中的石墨对齐的技术，以提高使用石墨的常规锂二次电池中负极的充电性能。具体地，在负极形成过程中，使石墨取向成使得石墨的[0,0,2]晶面在磁场中几乎与负极集流体水平，并具有固定石墨的构造。在这种情况下，由于石墨层的边缘面向正极活性层，因此锂离子的插入和移除可以顺利进行，电子的传导路径可以缩短以提高负极的电子传导性，从而提高电池的充电性能。

5、然而，虽然可以通过对未干燥的负极浆料施加磁场来诱导石墨的取向，但施加磁场的条件会根据诸如厚度和含有石墨的负极浆料厚度之类的各种变量而变更，并且在实际负极制造过程中很难实时反映这些变量，因此很难实现石墨的一致取向。

6、此外，在单个负极制造装置中制造各种不同规格型号的负极，不容易根据要制造的负极的规格来控制制造装置中提供的磁场施加装置(即，永久磁体等)。

7、因此，需要一种技术，其能够根据负极制造条件(诸如负极活性的尺寸和/或负极浆料的厚度)轻松控制磁场施加装置，以生产出其中碳基负极活性材料(诸如石墨等)的晶面一致对齐的负极活性层。

8、[现有技术文献]

9、[专利文献]

10、韩国专利公报10-2018-0048131

11、韩国专利公报10-2022-0060017

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明的目的在于提供一种对齐装置和使用该对齐装置制造负极的方法，该对齐装置能够通过根据含有碳基负极活性材料的负极浆料的厚度调节磁场的强度来使负极活性层中含有的碳基负极活性材料的晶面一致地对齐。

3、技术方案

4、为了解决上述问题，

5、本发明在一个实施方式中提供了，

6、一种用于负极的磁对齐装置，在所述负极中，向施加在负极集流体上的其上涂覆有包括碳基负极活性材料的负极浆料的负极片上施加磁力，使碳基负极活性材料取向，所述磁对齐装置包括：

7、第一磁体部和第二磁体部，所述第一磁体部和所述第二磁体部分别设置在行进的电极片的上部和下部；

8、厚度测厚度量部，所述测量部相对于所述电极片的行进方向布置在所述第一磁体部和所述第二磁体部的上游，并且测量布置在所述电极片上的所述负极浆料的厚度；以及

9、控制部，所述控制部用于根据所述厚度测量部测量的所述负极浆料的厚度来调节所述第一磁体部与所述第二磁体部的分离距离，并且

10、其中，所述第一磁体部和所述第二磁体部各自包括沿所述负极浆料的宽度方向布置的多个单元磁体，其中，所述单元磁体单独进行相对于行进的所述电极片沿垂直方向的升降移动，从而调节与以所述电极片为中心的对置单元磁体的所述分离距离。

11、在这种情况下，所述控制部配备有数据库，所述数据库中存储有根据所述负极浆料的所述厚度的所述第一磁体部和所述第二磁体部的间隔参考值，并且计算所述厚度测量部测得的所述负极浆料的所述厚度对应的间隔参考值，以调节所述第一磁体部和所述第二磁体部的所述分离距离。

12、这里，所述第一磁体部与所述第二磁体部之间的所述分离距离为10mm至50mm。

13、此外，设置在所述第一磁体部和所述第二磁体部中的每个所述单元磁体均可以包括：支撑部，所述支撑部与各个单元磁体单独地固定；以及距离调节装置，所述距离调节装置连接到所述支撑部并且引起所述支撑部相对于所述行进的电极片沿所述垂直方向进行的所述升降移动。

14、此外，所述第一磁体部和所述第二磁体部可以包括具有相反磁极的磁体。

15、此外，所述厚度测量部可以包括共焦计、幅材测量仪和ir厚度仪中的至少一种。

16、此外，所述磁对齐装置还可以包括干燥部，所述干燥部用于干燥其中所述碳基负极活性材料被所述第一磁体部和所述第二磁体部对齐的所述负极浆料。

17、此外，在一个实施方式中，本发明包括一种制造负极的方法，包括：

18、在负极集流体上涂覆包括碳基负极活性材料的负极浆料；

19、使用根据本发明的磁对齐装置对所述负极浆料中含有的所述碳基负极活性材料进行对齐；以及

20、对其中所述碳基负极活性材料被对齐的所述负极浆料进行干燥以形成负极活性层，

21、其中，对齐所述碳基负极活性材料的步骤通过根据所述负极浆料的厚度调节所述负极浆料和所述磁对齐装置的所述磁体部之间的间距而被控制。

22、这里，可以以50μm至500μm的厚度涂覆所述负极浆料。

23、此外，所述负极活性层所述负极活性层所具有的所述碳基负极活性材料的对齐度为0.1至5.0，所述对齐度由以下等式1表示：

24、[等式1]

25、o.i＝i004/i110

26、在等式1中，

27、i004表示在所述负极活性层的x射线衍射光谱xrd测量中表示[0,0,4]晶面的峰的面积，并且

28、i110表示在所述负极活性层的x射线衍射光谱xrd测量中表示[1,1,0]晶面的峰的面积。

29、有益效果

30、根据本发明的磁对齐装置能够实时测量负极集流体上涂覆的负极浆料的厚度，并通过根据测得的负极浆料厚度调节磁体部的分离距离，能够容易地控制磁场强度。相应制备的负极活性层具有碳基负极活性材料的晶面高度一致地对齐的优点。

技术特征：

1.一种用于负极的磁对齐装置，在所述负极中，向施加在负极集流体上的其上涂覆有包括碳基负极活性材料的负极浆料的负极片上施加磁力，使碳基负极活性材料取向，所述磁对齐装置包括：

2.根据权利要求1所述的用于负极的磁对齐装置，其中，所述控制部配备有数据库，在所述数据库中存储有根据所述负极浆料的所述厚度的所述第一磁体部和所述第二磁体部之间的分离距离的参考值，并且计算与所述厚度测量部测得的所述负极浆料的所述厚度对应的所述参考值，以调节所述第一磁体部和所述第二磁体部之间的所述分离距离。

3.根据权利要求1所述的用于负极的磁对齐装置，其中，设置在所述第一磁体部和所述第二磁体部中的每个所述单元磁体均包括：

4.根据权利要求1所述的用于负极的磁对齐装置，其中，所述第一磁体部与所述第二磁体部之间的所述分离距离为10mm至50mm。

5.根据权利要求1所述的用于负极的磁对齐装置，其中，所述第一磁体部和所述第二磁体部包括具有相反磁极的磁体。

6.根据权利要求1所述的用于负极的磁对齐装置，其中，所述厚度测量部包括共焦计、幅材测量仪和ir厚度仪中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的用于负极的磁对齐装置，其中，所述磁对齐装置还包括干燥部，所述干燥部用于干燥其中所述碳基负极活性材料被所述第一磁体部和所述第二磁体部对齐的所述负极浆料。

8.一种用于制造负极的方法，所述用于制造负极的方法包括以下步骤：

9.根据权利要求7所述的用于制造负极的方法，其中，以50μm至500μm的厚度涂覆所述负极浆料。

10.根据权利要求8所述的用于制造负极的方法，其中，所述负极活性层所具有的所述碳基负极活性材料的对齐度为0.1至5.0，所述对齐度由以下等式1表示：

技术总结本发明涉及一种在制造负极中使用的磁对齐装置以及使用该磁对齐装置制造负极的方法。磁对齐装置实时测量负极集流体上涂覆的负极浆料的厚度，并根据测得的负极浆料的厚度单独控制磁体部的磁体阵列中的单元磁体的分离距离，以容易地控制磁场强度。因此，制造的负极活性层中含有的碳基负极活性材料的晶面的对齐度一致性高。技术研发人员：尹鐘洙,李泽秀,赵珍浩,全信煜,金暎坤受保护的技术使用者：株式会社LG新能源技术研发日：技术公布日：2024/8/20