EP-4737829-A1 - METHOD FOR SETTING A RESIDUAL MOISTURE, DRYING UNIT AND DRYING SYSTEM

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen von einer Restfeuchte von mindestens einer auf einem Substrat aufgebrachten Beschichtung durch mindestens eine Erwärmungseinheit, wobei das mit der mindestens einen Beschichtung beaufschlagte Substrat entlang einer Förderrichtung bewegt wird, wobei eine Restfeuchte der mindestens einen Beschichtung basierend auf Messdaten von mindestens einem Sensor ermittelt wird, und wobei abhängig von der ermittelten Restfeuchte der mindestens einen Beschichtung die mindestens eine Erwärmungseinheit aktiviert und/oder in ihrer Heizleistung geregelt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Trocknungseinheit und ein Trocknungssystem.

Inventors

• GRÄF, Markus

Assignees

• Cellforce Group GmbH

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241031

Claims (11)

1. Verfahren (30) zum Einstellen einer Restfeuchte von mindestens einer auf einem Substrat (21) aufgebrachten Beschichtung (22) durch mindestens eine Erwärmungseinheit (12), wobei das mit der mindestens einen Beschichtung (22) beaufschlagte Substrat (21) entlang einer Förderrichtung (F) bewegt wird, wobei eine Restfeuchte der mindestens einen Beschichtung (22) basierend auf Messdaten von mindestens einem Sensor (11) ermittelt wird, und wobei abhängig von der ermittelten Restfeuchte der mindestens einen Beschichtung (22) die mindestens eine Erwärmungseinheit (12) aktiviert und/oder in ihrer Heizleistung gesteuert und/oder geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Beschichtung (22) ortsaufgelöst entlang der Förderrichtung (F) und/oder quer zur Förderrichtung (F) durch die mindestens eine Erwärmungseinheit (12) mit Wärme beaufschlagt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Restfeuchte der mindestens einen Beschichtung (22) ortsaufgelöst entlang der Förderrichtung (F) und/oder quer zur Förderrichtung (F) anhand von Messdaten von mindestens einem Sensor (11) ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei basierend auf der ortsaufgelöst ermittelten Restfeuchte der mindestens einen Beschichtung (22) die mindestens eine Beschichtung (22) ortsaufgelöst entlang der Förderrichtung (F) und/oder quer zur Förderrichtung (F) durch die mindestens eine Erwärmungseinheit (12) mit Wärme beaufschlagt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei anhand der Messdaten des mindestens einen Sensors (11) eine örtliche Verteilung der Restfeuchte von mindestens einem Oberflächenabschnitt der Beschichtung (22) ermittelt wird, wobei durch die mindestens eine Erwärmungseinheit (12) ein auf die ermittelte örtliche Verteilung der Restfeuchte des mindestens einen Oberflächenabschnitts angepasstes Erwärmungsprofil eingestellt wird.
6. Trocknungseinheit (10), aufweisend mindestens einen Sensor (11), welcher dazu eingerichtet ist, von einer Restfeuchte abhängige Messdaten von einer Oberfläche mindestens einer Beschichtung (22) zu ermitteln, aufweisend mindestens eine Erwärmungseinheit (12), welche dazu eingerichtet ist, die mindestens eine Beschichtung (22) eines Substrats (21) mit Wärme zu beaufschlagen.
7. Trocknungseinheit nach Anspruch 6, wobei der mindestens eine Sensor (11) dazu eingerichtet ist, von einer Restfeuchte der Beschichtung (22) abhängige Messdaten ortsaufgelöst zu ermitteln und/oder wobei die Trocknungseinheit (10) mindestens ein Array aus mehreren Sensoren (11) aufweist.
8. Trocknungseinheit nach Anspruch 6 oder 7, wobei die mindestens eine Erwärmungseinheit (12) dazu eingerichtet ist, die mindestens eine Beschichtung (22) ortsaufgelöst mit variierbarer Heizleistung zu beaufschlagen und/oder wobei mehrere nebeneinander angeordnete Erwärmungseinheiten (12) vorgesehen sind, um die mindestens eine Beschichtung (22) ortsaufgelöst mit variierbarer Heizleistung zu beaufschlagen.
9. Trocknungseinheit nach Anspruch 8, wobei die mindestens eine Erwärmungseinheit (12) als ein Laser oder eine Laserdiode ausgebildet ist, wobei mehrere nebeneinander angeordnete Erwärmungseinheiten (12) als ein eindimensionales oder zweidimensionales Laser-Array ausgeführt sind.
10. Trocknungssystem (100), aufweisend mindestens eine Trocknungseinheit (10) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, und aufweisend mindestens eine Fördervorrichtung (110) zum Bewegen eines mit der mindestens einen Beschichtung (22) versehenen Substrats (21) zumindest entlang einer Förderrichtung (F) der Fördervorrichtung (110) durch die mindestens eine Trocknungseinheit (10) oder entlang der mindestens einen Trocknungseinheit (10).
11. Trocknungssystem nach Anspruch 10, wobei das Trocknungssystem (100) mehrere in Förderrichtung (F) nacheinander und/oder beidseitig des Substrats (21) parallel zueinander angeordnete Trocknungseinheiten (10) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen von einer Restfeuchte von mindestens einer auf einem Substrat aufgebrachten Beschichtung durch mindestens eine Erwärmungseinheit, wobei das mit der mindestens einen Beschichtung beaufschlagte Substrat entlang einer Förderrichtung bewegt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Trocknungseinheit und ein Trocknungssystem. Elektrochemische Energiespeicher, wie beispielsweise Lithium Ionen Batterien, bestehen regulär aus Anodenfolien, Separatoren und Kathodenfolien, die hergestellt und zu Elektrodenstapeln gebündelt werden. Bei der Herstellung von Anodenfolien und Kathodenfolien werden elektrisch leitfähige Trägerschichten mit einem oder mehreren Aktivmaterialien beschichtet. Ein Aktivmaterial kann beispielsweise mit einem Lösungsmittel und einem Bindemittel vermischt und auf die Trägerschicht appliziert werden. Zum Beseitigen des Lösungsmittels werden die resultierenden Anodenfolien und Kathodenfolien getrocknet. Es gibt verschiedene Verfahren zur Trocknung von Elektroden. Beispielsweise können die Beschichtungen durch induktives Erwärmen, Wärmekonvektion oder ein Bestrahlen mit Infrarotstrahlung getrocknet werden. Beispielsweise können Infrarotstrahlen durch Laser oder Infrarotstrahler erzeugt und auf die Beschichtung gerichtet werden. Zum Einstellen einer definierten Restfeuchte in den Beschichtungen der Trägerschichten müssen die Beschichtungsparameter und die Trocknungsleistung von verschiedenen Trocknerzonen aufwendig aufeinander abgestimmt werden. Die Bestimmung bzw. Überprüfung der Restfeuchte im Material der Beschichtung bzw. dem Aktivmaterial erfolgt regulär manuell und diskontinuierlich am Ende des Vorgangs. Beispielsweise kann eine Restfeuchte von Wasser als Lösungsmittel mit Hilfe einer sogenannten Coulometrischen Karl-Fischer-Titration ermittelt werden, wobei einzelne Stichproben aus Anodenfolien oder Kathodenfolien ausgestanzt und beprobt werden. Hierdurch ist die Überwachung der Restfeuchte auf eine geringe Anzahl an Proben reduziert. Durch eine derartige Überprüfung der Restfeuchte gestalten sich die Anfahrprozesse von Anlagen zur Trocknung von Beschichtungen besonders kompliziert und langwierig, da viele Versuchsreihen für ein finales Abstimmen der Anlagen erforderlich sind. Es sind bereits Verfahren zum Ermitteln von Feuchtigkeitswerten einer Oberfläche durch Nahinfrarot (NIR)-Spektroskopie bekannt. Die Oberfläche wird mit Licht im Nahinfrarot bzw. mit einer Wellenlänge zwischen 780 und 2500 nm bestrahlt und kann mit dem Licht interagieren. Ein von der Oberfläche reflektiertes Wellenlängen-Spektrum kann detektiert und beispielsweise mit bereits bekannten Wellenlängen-Spektren verglichen werden, die in Abhängigkeit von einer Feuchtigkeit der Oberfläche variieren. Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, welches eine kontinuierliche Überwachung der Restfeuchte einer oder mehrerer Beschichtungen eines Substrats ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Bestandteil der Unteransprüche. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Einstellen von einer Restfeuchte von mindestens einer auf einem Substrat aufgebrachten Beschichtung durch mindestens eine Erwärmungseinheit bereitgestellt. Die Restfeuchte der Beschichtung kann als eine Feuchte bzw. ein Feuchtigkeitsgehalt der Beschichtung definiert sein. Die Restfeuchte kann sich auf eine beliebige Flüssigkeit der Beschichtung beziehen. Beispielsweise kann ein restliches Lösungsmittel oder flüssiges Bindemittel der Beschichtung die Feuchtigkeit der Beschichtung verursachen. Die Feuchtigkeit kann durch Wasser, eine wässrige Lösung oder durch eine andere Flüssigkeit verursacht sein. Das mit der mindestens einen Beschichtung beaufschlagte Substrat wird entlang einer Förderrichtung bewegt. Das mit der Beschichtung versehene Substrat kann bandförmig bzw. kontinuierlich oder diskret entlang der Förderrichtung, beispielsweise mittels eines Förderbands, bewegt werden. Das Substrat kann einseitig oder beidseitig mit jeweils mindestens einer Beschichtung versehen sein. Dabei kann die mindestens eine Beschichtung mehrlagig oder einlagig ausgebildet sein. Die jeweiligen Lagen bzw. Schichten der Beschichtung können aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien und/oder Körnungen bestehen. Die Restfeuchte der mindestens einen Beschichtung wird basierend auf Messdaten von mindestens einem Sensor ermittelt. Die Messdaten können vorzugsweise kontaktlos bzw. berührungslos ermittelt werden. Abhängig von der ermittelten Restfeuchte der mindestens einen Beschichtung wird die mindestens eine Erwärmungseinheit aktiviert und/oder in ihrer Heizleistung gesteuert und/oder geregelt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine geregelte Bahntrocknung mit mindestens einem Sensor, beispielsweise für eine sogenannte Inline-Restfeuchtemessung, und einer aktiv geregelten Energiezufüh