用于涂层的生产的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于涂层的生产的方法，其特别适用于电极的制造，并且更特别地适用于锂离子电池中使用的电极的制造。一种用于由包含固体颗粒和热响应性组分的热响应性糊状物生产涂层的方法，所述涂层或层被涂覆到载体上、固化并干燥，其特征在于，在固化期间，从所述涂层除去少于80％的挥发性溶剂组分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于涂层的生产的方法
本专利技术涉及涂层生产方法，其特别适用于电极的制造，并且进一步尤其适用于锂离子电池中使用的电极的制造。
技术介绍
糊状物，特别是由碳基材料，尤其是石墨，组成的糊状物，或特别是包含金属氧化物颗粒的糊状物，被用于电池电极的制造。为了制造负电极，将羧甲基纤维素(CMC)与石墨颗粒的水悬浮液混合，并且然后添加苯乙烯-丁二烯橡胶胶乳粘合剂(SBR-粘合剂)。CMC具有两个功能。一方面，作为表面改性剂，它确保石墨颗粒可以很好地分散在水中，并且另一方面，它充当流变改性剂。在该第二个角色中，CMC链确保所得到的悬浮液形成稳定的粘性糊状物，该糊状物几乎没有沉淀，同时在高剪切速率下具有足够低的粘度，以确保通过缝隙喷嘴被无气泡地施加到载体箔。SBR粘合剂确保施加的涂层粘附到载体箔并且确保涂层具有足够的弹性。根据在此使用的石墨颗粒的形状，可以在糊状物中获得各种固体含量。球形颗粒通常可以产生较高的固体含量。通常，高固体百分比是令人关注的，因为它可以更快地干燥并且更有能效。为了提高锂离子电池的充电和放电速率，可以在负电极的制造时使负电极的石墨颗粒对准。在该过程中，首先将粘附层施加到箔载体(铜箔)，并且然后将糊状物中的石墨颗粒垂直对准到箔载体。随后的干燥导致具有垂直对准的石墨颗粒的负电极。在应用于锂电池的负电极的常规制造中，在湿涂层的干燥期间发生SBR粘合剂的不期望的迁移。尤其是如果所施加的糊状物被快速干燥，即在高温和强气流下干燥，则SBR粘合剂颗粒会移动到涂层的表面(Langmuir，2013，29(26)，第8233-8244页)。该过程可能由于溶剂(在这种情况下为水)的对流而发生。因此，在完成的干燥的电极中，这导致在铜箔和石墨涂层之间的界面处缺乏SBR粘合剂。这可能导致涂层在箔载体上的粘附性差。这会不利地损害这样制造的锂离子电池的电化学性能。因此，为了避免湿涂层中的粘合剂迁移，工业上大多使用低温和低气流的温和的干燥条件。然而，这导致电极制造过程的不期望的减慢。一些用于涂层的糊状物包含非球形颗粒。包含各向异性颗粒形状的糊状物通常只能达到较低的固体含量。具有片状颗粒(诸如例如非圆形的片形状石墨)的糊状物代表了这种情况的示例。使用这些糊状物，低固体含量会导致明显的对流的发生，这种对流在干燥期间会带走涂层内部的颗粒。此过程可能导致涂层的每单位面积的涂层重量不均匀。此外，在每单位面积的涂层重量低的情况下，干燥过程也会导致涂层的破裂。在这种情况下，具有垂直(即，正交于集电器(currentcollector)箔)对准的片形式石墨颗粒的快速充电和放电锂离子电池的生产提出了特别的挑战。由于颗粒的板状片形式，用于该目的的糊状物通常包含低的固体含量。石墨颗粒的垂直对准也有利于裂纹的形成。此外，颗粒的垂直对准可导致干燥期间更强的对流，从而增大粘合剂迁移，这可导致涂层与箔载体的粘附性差。强的对流还可能导致干燥期间石墨颗粒的垂直对准失去。还有，来自干燥器的强气流会对颗粒的垂直对准产生不利影响。在制造用于锂电池中的负电极中的另一个问题是在涂层，特别是断续涂层，的边缘附近，每单位面积的涂层重量不规则。每单位面积的涂层重量不规则会导致锂在电极上的不期望的沉积(与向电极颗粒中的期望的嵌入相比)，尤其是在每单位面积的涂层重量不足够高的情况下。由于这种沉积，会导致寿命缩短，以及沉积的锂树枝状生长，这会导致具有危险后果的电池短路。为了解决该问题，通常将由电极的制造产生的涂层边缘切掉，用卡普顿胶带包裹(tape)，或随后通过烧蚀改进。这很麻烦，并且在电极的制造中意味着附加的额外费用。
技术实现思路
因此，本专利技术的主要目的是开发一种用于生产涂层或层的简单方法，该方法可特别用于生产电极，并且更特别地用于生产用于锂离子电池的电极。该目的通过权利要求1的特征得以实现。根据本专利技术，为了由包含固体颗粒和热响应性组分的热响应性糊状物生产涂层，该涂层或层被涂覆在载体上、固化并干燥。在此，在固化期间从涂层中除去至少0.001％且小于80％的挥发性组分。悬浮有固体颗粒的挥发性组分是溶剂，例如水。在从属权利要求中公开了本专利技术的有利实施例。本专利技术的进一步的子任务在于开发一种固化添加剂，该固化添加剂可以被添加到糊状物中以赋予其固化特性。此外，特别是用于锂离子电池的生产中，将开发糊状物配方及其生产。另外，将开发一种借助于该糊状物生产的电极。根据本专利技术的方法使得有可能将常规的糊状物转变成热响应性糊状物，利用热响应性糊状物可以获得更好的涂层。根据本专利技术，这可以通过将热响应性添加剂添加到常规生产的糊状物，即不包含固化成分的糊状物，中来实现。本专利技术能够使包含固体颗粒的涂层更快地干燥，因为由于糊状物的固化/热响应性质，它抑制了粘合剂迁移。此外，由于固化(即增强)特性，即使在由包含低固体百分比的糊状物制成的涂层的情况下，本专利技术也能够使每单位面积的涂层重量均匀。此外，由于固化(即增强)特性，本专利技术能够固定对准的颗粒，并且以此方式，防止颗粒的取向在干燥期间受到不利影响。另外，由于固化(即增强)特性，本文所述的专利技术改善了在涂层边缘附近的每单位面积的涂层重量的均匀性。附图说明下面，通过几个示例性实施例并参考附图来描述本专利技术。在附图中示出：图1：温度-粘度图示，以及图2：用于糊状物的固化的装置的构造。具体实施方式图1示出了图示，该图示示出了在常规糊状物KP的情况下的温度-粘度关系，并且也示出了在热响应性糊状物TR的情况下的温度-粘度关系。使用布鲁克菲尔德(Brookfield)流变仪(4号锭子(spindle)尺寸，在5rpm下)测量相应糊状物的粘度。当常规糊状物KP随着温度升高变得粘性降低时，热响应性糊状物TR的粘度增大。在具有含有固体颗粒的糊状物的涂层的干燥阶段期间，在涂层内发生对流。来自SBR粘合剂的颗粒可以通过这种流传输被传输到涂层表面，这种流传输在具有高温和高气流的快速干燥过程的情况下特别强地发生。该过程可能由于溶剂(在这种情况下为水)的对流而发生。因此，在完成的干燥的电极中，这导致在铜箔和石墨涂层之间的界面处缺乏SBR粘合剂。这会导致涂层在箔载体030(图2)上的粘附性差，这可能不利地损害如此制造的锂离子电池的电化学性能。通过本专利技术，可以通过施加固化/胶凝组分(component)，例如热响应性组分，来解决该问题，该固化/胶凝组分包括在待涂覆的糊状物中。在热的作用下，该成分(constituent)，例如甲基纤维素，使所施加的湿涂层/层固化而没有同时除去挥发性组分。在这里，LCST(降低临界溶液温度)起着重要作用。在含有取代的和未取代的脱水葡萄糖环的聚合物(诸如例如甲基纤维素或羟丙基纤维素)的情况下，通常会观察到LCST；或者在诸如聚(N-异丙基丙烯酰胺(N-isopropylacrylamides))的聚合物是混合物的成分的情况下，通常会观察到LCST。同时，可以观察到聚合物链从开链线圈构象本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由热响应性糊状物生产涂层的方法，所述热响应性糊状物包括固体颗粒和热响应性组分，所述涂层或层被涂覆到载体上、固化并干燥，其特征在于，在固化期间，从所述涂层除去挥发性溶剂组分中的少于80％的所述挥发性溶剂组分。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180228 CH 00238/181.一种由热响应性糊状物生产涂层的方法，所述热响应性糊状物包括固体颗粒和热响应性组分，所述涂层或层被涂覆到载体上、固化并干燥，其特征在于，在固化期间，从所述涂层除去挥发性溶剂组分中的少于80％的所述挥发性溶剂组分。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述糊状物包括磁敏组分，特别是磁敏颗粒，优选磁敏碳颗粒，并且特别优选磁敏石墨颗粒。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，用于层形成的所述糊状物被涂覆在组件上、固化并干燥。


4.一种用于由热响应性糊状物(TR)生产涂层的方法，其特征在于，在向所述糊状物添加SBR粘合剂之后，将包括热响应性组分的添加剂添加至所述糊状物中。


5.一种用于在连续过程中固化包括热响应性组分的涂层的装置，其中，所述装置具有涂布喷嘴(010)，其特征在于，所述装置包括糊状物固化装置(060)，所述糊状物固化装置(060)布置在所述涂布喷嘴(010)的下游和干燥器(020)之前，并具有至少一个加热元件(040)和磁场装置(50)。


6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述加热元件(40)具有加热的鼓风机、加热的辊、红外辐射加热器、加热LED、感应加热装置、微波装置或...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·科雷，
申请(专利权)人：巴璀翁股份有限公司，喜利得股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH