电解槽、具备该电解槽的金属箔形成装置以及所述电解槽的组装方法

摘要

本发明公开一种能够旋转地支撑通过电解液的电解在外周面形成金属箔的圆筒形的滚筒辊的电解槽、电解槽的组装方法、以及具备电解槽的金属箔形成装置。所公开的电解槽具备：框架，其具备以与滚筒辊的外周面隔开的方式弯曲的内部曲面壁；阳极基底，其固定支撑于朝向滚筒辊的外周面的内部曲面壁的内侧面，并以围绕滚筒辊的外周面的方式弯曲；电极板，其以在与滚筒辊的外周面之间形成隔开的间隙的方式固定结合于朝向滚筒辊的外周面的阳极基底的内侧面；多个通电总线，其以与阳极基底能够通电地接触的方式彼此隔开地设置于内部曲面壁；以及电解液供给喷嘴，其向间隙供给电解液。内部曲面壁的内侧面和阳极基底的外侧面面对面地焊接接合。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在通过电解方法形成金属时所使用的电解槽、具备该电解槽的金属箔形成装置以及所述电解槽的组装方法。

背景技术

例如，在二次电池等诸多电气和化学产品中使用厚度为数μm至数十μm的金属箔，并且所述金属箔可以通过电解方法来制造。图1是通过电解方法形成金属箔的以往的一例的金属箔形成装置的剖视图。参照图1，以往的一例的金属箔形成装置1具备作为阴极(cathode)的滚筒辊2(drum roll)、能够旋转地支撑所述滚筒辊2的电解槽5。

所述电解槽5具备框架6(frame)、一对阳极基底18(anode base)、多个支撑梁15(beam)、一对通电总线21(bus)以及电解液供给喷嘴25(nozzle)。所述框架6具备：能够旋转地支撑滚筒辊2的旋转轴(未图示)的前面壁和背面壁(未图示)、立设于滚筒辊2的左侧和右侧的左侧壁7和右侧壁8、以及与所述滚筒辊2的外周面的下部隔开地配置的左侧内部曲面壁11和右侧内部曲面壁12。

一对阳极基底18、19形成为以与滚筒辊2的外周面的下部隔开的方式呈曲面地弯曲，并且被区分为相对更靠近所述左侧壁7的左侧阳极基底18和相对更靠近所述右侧壁8的右侧阳极基底19。虽然图1中未示出，在与所述滚筒辊2的外周面相向的一对阳极基底18、19的内侧面附接较薄的多个电极板(electrode plate)。在所述多个电极板与滚筒辊2的外周面之间形成隔开的间隙20。

多个支撑梁15是相对于右侧内部曲面壁11及左侧内部曲面壁12隔开地支撑一对阳极基底18、19的部件，截面大致呈字母I字形状，并且与Y轴平行地延伸。所述多个支撑梁15相对于滚筒辊2的旋转中心以等角度间距隔开而配置。一对通电总线21、22(bus)用于向一对阳极基底18和附接于该一对阳极基底18的多个电极板供给电流，一对通电总线21、22中的一个(21)能够通电地连接于所述左侧阳极基底18的左侧末端，而其余一个(22)能够通电地连接于所述右侧阳极基底19的右侧末端。电解液供给喷嘴25向所述间隙20供给电解液，电解液供给喷嘴25配置于左侧阳极基底18与右侧阳极基底19之间，并与Y轴平行地延伸。

在以往的电解槽5中，一对阳极基底18、19被多个隔开的支撑梁15支撑，因此，根据作业者的熟练度，一对阳极基底18、19的内侧面与滚筒辊2的外周面之间的间距上可能发生较大的误差。此外，在将一对阳极基底18、19设置于框架6之后，无法以使一对阳极基底18、19的内侧面在滚筒辊2的外周面隔开规定的距离的方式精密地进行机械加工。因此，一对阳极基底18、19的内侧面的容许公差为+/-1.5mm，而所述滚筒辊2的外周面与所述多个电极板(未图示)之间的间隙20的误差会增大。

此外，由于左侧通电总线21及右侧通电总线22仅连接于左侧阳极基底18的左侧末端和右侧阳极基底19的右侧末端，因而一对阳极基底18、19的整体面积中的电流大小的分布不恒定。由于这种原因，由金属箔形成装置1形成的金属箔的厚度会不均匀，致使金属箔的品质下降，并且还存在金属箔的生产性也下降的问题。

此外，框架6的前面壁及背面壁(未图示)的内侧面、左侧内部曲面壁11及右侧内部曲面壁12的上侧面被橡胶(rubber)材料涂布(coating)，以防止框架6暴露于电解液而腐蚀。然而，由于这种橡胶涂布作业，存在大量排出环境污染物质的问题，并且随着橡胶材料持续地暴露于电解液而硬化，会致使框架6被腐蚀，因而存在缩短框架6的耐久年限的问题。

现有技术文献

专利文献

韩国授权专利公报第10-0762050号。

发明内容

技术问题

本发明提供一种被改善为提高金属箔的品质和生产性的金属箔形成装置、具备于所述金属箔形成装置的电解槽以及所述电解槽的组装方法。

技术方案

本发明提供一种电解槽，其能够旋转地支撑通过电解液的电解在外周面形成金属箔的圆筒形的滚筒辊(drum roll)，所述电解槽具备：框架(frame)，其具备以与所述滚筒辊的外周面隔开的方式弯曲的内部曲面壁，阳极基底(anode base)，其固定支撑于朝向所述滚筒辊的外周面的内部曲面壁的内侧面，并以围绕所述滚筒辊的外周面的方式弯曲；电极板，其以在与所述滚筒辊的外周面之间形成隔开的间隙的方式固定结合于朝向所述滚筒辊的外周面的阳极基底的内侧面；多个通电总线(bus)，其以与所述阳极基底能够通电地接触的方式彼此隔开地设置于所述内部曲面壁；以及电解液供给喷嘴(nozzle)，其向所述间隙供给电解液，所述内部曲面壁的内侧面和所述阳极基底的外侧面面对面地焊接接合。

所述框架可以由钛(Ti)材料制成。

所述多个通电总线可以固定搭载于总线搭载槽(groove)，该总线搭载槽形成为在自身的厚度方向上贯通所述内部曲面壁，所述通电总线的内侧面可以能够通电地与所述阳极基底的外侧面接触，所述通电总线的外侧面可以能够通电地接触结合于用于向所述通电总线供给电流的端子。

所述多个通电总线可以由铜(Cu)或铜合金材料制成。

所述阳极基底可以具备：曲线区间，其沿以所述滚筒辊的旋转轴线为中心的圆弧延伸；以及直线区间，其从所述曲线区间的两侧末端向所述圆弧的切线方向延伸。

此外，本发明提供一种通过电解液的电解在外周面形成金属箔的圆筒形的滚筒辊(drum roll)、以及具备上述电解槽的金属箔形成装置。

此外，本发明提供一种电解槽组装方法，包括：将所述多个通电总线设置于所述内部曲面壁的通电总线设置步骤；将所述阳极基底的外侧面面对面地焊接接合于所述内部曲面壁的内侧面的阳极基底焊接步骤；将电极板固定结合于所述阳极基底的内侧面的电极板结合步骤；以及在所述阳极基底焊接步骤之后且所述电极板结合步骤之前，以使所述阳极基底的内侧面与所述电极板之间的缝隙最小化的方式对所述阳极基底的内侧面进行机械加工的阳极基底表面加工步骤。

所述阳极基底表面加工步骤可以包括：对所述阳极基底的内侧面进行铣削(milling)加工的步骤，或者对所述阳极基底的内侧面进行磨削(grinding)加工的步骤。

发明的效果

根据本发明，由于电解槽的阳极基底通过焊接面对面地接合于框架，因而即使对阳极基底的表面进行机械加工，阳极基底也不会晃动或振动，从而可以精密地加工表面。因此，通过对电极板所固定结合的阳极基底的内侧面精密地进行机械加工以使所述阳极基底的内侧面与电极板之间的缝隙最小化，可以使滚筒辊的外周面与电极板之间的间隙的误差最小化。

此外，由于多个通电总线以均匀的间距隔开地与阳极基底的外侧面接触，因而阳极基底的整体面积中的电流大小的分布恒定。因此，减小通过电解液的电解形成于滚筒辊的外周面的金属箔的厚度误差，从而提高金属箔的品质，并且还提高金属箔的生产性。

根据本发明的优选实施例，由于框架由钛(Ti)材料制成，不会被电解液腐蚀，因而提高包括框架的电解槽耐久年限，并且由于不执行利用橡胶材料涂布框架的作业，因而在电解槽的制作过程中不会排出环境污染物质。

附图说明

图1是通过电解方法形成金属箔的以往的一例的金属箔形成装置的剖视图。

图2是本发明的实施例的金属箔形成装置的剖视图。

图3是放大而示出图2的III部分的图。

图4是放大而示出图2的IV部分的图。

附图说明

30：金属箔形成装置，31：滚筒辊，35：电解槽，36：框架，46、51：阳极基底，55：电极板，60：通电总线，70：电解液供给喷嘴。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施例的电解槽、具备该电解槽的金属箔形成装置以及所述电解槽的组装方法进行详细说明。本说明书中使用的术语(terminology)是为了适当地表达本发明的优选实施而使用的术语，其可能根据用户或运用者的意图或本发明所属领域中的惯例而不同。因此，对这些术语的定义应基于本说明书整体的内容来界定。

图2是本发明的实施例的金属箔形成装置的剖视图，图3是放大而示出图2的III部分的图，图4是放大而示出图2的IV部分的图。一并参照图2至图4，本发明的实施例的金属箔形成装置30具备圆筒形的滚筒辊(drum roll)31、以及能够旋转地支撑所述滚筒辊31的电解槽35。滚筒辊31具备贯通自身的中心并与Y轴平行地延伸的旋转轴33，并且能够沿所述旋转轴33以与Y轴平行地延伸的虚拟的旋转轴线RX为中心旋转。

电解槽35具备框架36(frame)、左侧阳极基底46及右侧阳极基底51、多个电极板55、多个通电总线63(bus)、电解液供给喷嘴70(nozzle)、以及左侧及右侧电解液收集桶75。框架36具备：前面壁37，其能够旋转地支撑向所述旋转轴33的前方凸出的部的；背面壁38，其能够旋转地支撑向所述旋转轴33的后方凸出的部分；以及左侧内部曲面壁40及右侧内部曲面壁43，其与所述滚筒辊31的外周面的下部隔开地配置。所述左侧内部曲面壁40及所述右侧内部曲面壁43的前端和后端例如通过焊接固定支撑于前面壁37和背面壁38。

左侧内部曲面壁40及右侧内部曲面壁43沿以所述旋转轴线RX为中心的圆弧延伸，并且以包括所述旋转轴线RX的虚拟的垂直平面VL为中心左右对称。左侧内部曲面壁40的右侧末端和右侧内部曲面壁43的左侧末端隔着所述垂直平面VL彼此隔开。左侧内部曲面壁40的左侧末端和右侧内部曲面壁43的右侧末端以高于包括所述旋转轴线RX的虚拟的水平平面PL的方式向上延伸。所述垂直平面VL与YZ平面平行，所述水平平面PL与XY平面平行。所述框架36由不被诸如硫酸水溶液、盐酸水溶液之类的电解液腐蚀的钛(Ti)材料形成。

左侧阳极基底46及右侧阳极基底51分别固定支撑于左侧及右侧内部曲面壁43，形成为以围绕滚筒辊31的外周面的方式弯曲。具体地，朝向所述滚筒辊31的外周面的左侧内部曲面壁40及右侧内部曲面壁43的内侧面41、44和所述左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的外侧面47、52彼此相向地面对面地焊接接合。如同框架36，所述左侧阳极基底46及右侧阳极基底51由不被电解液腐蚀的钛(Ti)材料形成。

如同左侧内部曲面壁40及右侧内部曲面壁43，左侧阳极基底46及右侧阳极基底51以包括所述旋转轴线RX的虚拟的垂直平面VL为中心左右对称。左侧阳极基底46的右侧末端46a和右侧阳极基底51的左侧末端51a隔着所述垂直平面VL隔开。左侧阳极基底46的左侧末端46b和右侧阳极基底52的右侧末端51b以高于包括所述旋转轴线RX的虚拟的水平平面PL的方式向上延伸。

左侧阳极基底46及右侧阳极基底51具备相对靠近两侧末端46a、46b、51a、51b的直线区间SI、SU、以及两侧的所述直线区间SI、SU之间的曲线区间。所述曲线区间是沿以滚筒辊31的旋转轴线RX为中心的圆弧延伸的区间。所述直线区间SI、SU在所述曲线区间的两侧末端沿所述圆弧的切线方向延伸。因此，在所述曲线区间，滚筒辊31的外周面与左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的内侧面48、53之间的间距被设计为恒定地隔开，而在所述直线区间SI、SU，滚筒辊31的外周面与左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的内侧面48、53之间的间距被设计为越远离所述曲线区间越隔开。

多个电极板55固定结合于左侧阳极基底46及右侧阳极基底51。具体地，以使多个电极板55的外侧面与左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的内侧面48、53相向的方式，多个电极板55通过多个螺栓(bolt)(未图示)紧固于左侧阳极基底46及右侧阳极基底51。多个电极板55中的每一个是具有恒定的厚度的矩形形状的部件，并且在通过所述多个螺栓紧固于左侧阳极基底46及右侧阳极基底51时会随着所述多个螺栓被拧紧与左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的内侧面48、53的曲率相对应地弯曲。多个电极板55中的相向的一对电极板55的边缘可以相互接触。

在滚筒辊31的外周面与和所述滚筒辊31的外周面相向的多个电极板55的内侧面之间形成隔开的间隙。在所述间隙中填充电解液。所述间隙的大小的设计值为从所述滚筒辊31的外周面与左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的内侧面之间的间距的设计值减去所述电极板55的厚度的设计值的值。因此，在所述左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的直线区间SI、SU，就所述滚筒辊31的外周面与多个电极板55的内侧面之间的间隙的设计值而言，所述直线区间SI、SU与所述曲线区间的边界处的值GI1、GU1最小，并且越趋向所述直线区间SI、SU的末端越大，从而所述直线区间SI、SU的末端处的值GI2、GU2最大。在所述左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的曲线区间，所述滚筒辊31的外周面与多个电极板55的内侧面之间的间隙的设计值等于所述曲线区间的边界处的值GI1、GU1。

由于左侧阳极基底46及右侧阳极基底51可以通过焊接面对面地坚固地结合支撑于左侧内部曲面壁40及右侧内部曲面壁43，因而在将多个电极板55固定结合于左侧阳极基底46及右侧阳极基底51之前，对所述左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的内侧面48、53进行精密机械加工。所述精密机械加工例如可以是铣削(milling)加工或磨削(grinding)加工。

由于所述精密机械加工，左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的内侧面48、53的容许公差减少至+/-0.2mm。由此，使左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的内侧面48、53与和所述内侧面48、51相向的多个电极板55的下侧面之间的缝隙最小化，从而滚筒辊31的外周面与多个电极板55的内侧面之间的间隙GI1、GI2、GU1、GU2的设计值与实际值的误差也比以往变得非常小。从结果而言，减小由于电解液的电解而电解沉积在滚筒辊31的外周面的金属箔的厚度误差，从而提高金属箔的品质，并且还提高金属箔的生产性。

如上述使左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的内侧面48、53与个所述内侧面48、51相向的多个电极板55的下侧面之间的缝隙最小化意指所述左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的内侧面48、53与多个电极板55的下侧面之间最大程度地贴紧。因此，与以往的电解槽5(参照图1)相比，减少渗透至左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的内侧面48、53与多个电极板55的下侧面之间的电解液，因此，多个电极板55的耐久性也与以往相比得到改善。

多个通电总线60(bus)以与左侧阳极基底46及右侧阳极基底51能够通电地接触的方式彼此隔开地设置于左侧内部曲面壁40及右侧内部曲面壁43。多个通电总线60例如通过焊接之类的方法固定搭载于形成为沿自身的厚度方向贯通左侧内部曲面壁40及右侧内部曲面壁43的多个总线搭载槽40g(groove)。每个通电总线60在与旋转轴线RX平行的方向上延伸。

左侧阳极基底46及右侧阳极基底51被面对面地焊接而接合于左侧内部曲面壁40及右侧内部曲面壁43，使得每个通电总线60的内侧面能够通电地与左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的外侧面47、52接触。每个通电总线60与结合于用于供给电流的电线65的末端的端子63通过螺栓(bolt)(未图示)紧固结合。因此，所述通电总线60的外侧面能够通电地与所述端子63接触。

在优选实施例中，多个通电总线60以所述旋转轴线RX为中心以等角度间距或等间距隔开地配置。如此，多个通电总线60以均匀的间距隔开地与左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的外侧面47、52接触，从而左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的整体面积中的电流大小的分布几乎没有误差地恒定。从结果而言，减小由于电解液的电解而电解沉积在滚筒辊31的外周面的金属箔的厚度误差，从而提高金属箔的品质，并且还提高金属箔的生产性。

所述多个通电总线60由比钛(Ti)价廉的铜(Cu)或铜合金材料形成。尽管如此，多个通电总线60与左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的外侧面接触而不暴露于电解液，因而不被电解液腐蚀，并且可以半永久性地使用。即，与以往的电解槽5(参照图1)中具备的通电总线21、22(参照图1)相比，所述多个通电总线60的耐久性得到改善。

电解液供给喷嘴70向滚筒辊31的外周面与多个电极板55之间的间隙GI1、GI2、GU1、GU2供给电解液，电解液供给喷嘴70配置于左侧阳极基底46的右侧末端46a与右侧阳极基底51的左侧末端51a之间，并且与所述旋转轴线RX平行地延伸。在所述电解液供给喷嘴70的侧面形成电解液排出孔71，该电解液排出孔71向左侧阳极基底46的右侧末端46a与滚筒辊31的外周面之间的间隙GI2和右侧阳极基底51的左侧末端51a与滚筒辊31的外周面之间的间隙GI2向上倾斜地排出电解液。

如上所述，与左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的下侧的末端46a、、51a靠近地形成有直线区间SI，从而在由电解液供给喷嘴70排出的电解液被注入所述间隙时使电解液的损失最小化，并且大量的电解液被注入所述间隙。此外，由于与左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的上侧的末端46b、51b靠近地形成有直线区间SU，尽管有重力，电解液也不会在所述间隙内向下逆流，而是通过所述左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的上侧的末端46b、51b被顺畅地排出。

通过所述左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的上侧的末端46b、51b排出的电解液被收集于左侧及右侧电解液收集桶75，并通过排水口76排水。通过所述排水口76从左侧及右侧电解液收集桶75排出的电解液可以被重新供给至所述电解液供给喷嘴70以进行再循环(recycling)。

当将电力供给装置(未图示)的阴极(cathode)能够通电地连接于所述滚筒辊31，将所述电力供给装置的阳极(anode)能够通电地连接于所述电线65，并通过所述电解液供给喷嘴70将电解液注入所述间隙时，注入所述间隙的电解液被电解，从而在滚筒辊31的外周面电解沉积形成金属箔。

所述电解槽35由框架36不被电解液腐蚀的钛(Ti)材料制成，并且多个电极板55贴紧于左侧阳极基底46及右侧阳极基底51。此外，多个通电总线60不暴露于电解液地配置。通过这样的构造，使电解液引起的腐蚀最小化，从而提高电解槽35的耐久年限。此外，不同于以往的电解槽5(参照图1)，由于不执行利用橡胶材料涂布框架36的作业，因而在电解槽35的制作过程中不排出环境污染物质。

下面对所述电解槽35的组装方法进行说明。所述电解槽35的组装方法包括：通电总线设置步骤(S10)、阳极基底焊接步骤(S20)、阳极基底表面加工步骤(S30)、以及电极板结合步骤(S40)。所述通电总线设置步骤(S10)是在所述左侧内部曲面壁46及右侧内部曲面壁51设置多个通电总线60的步骤，由于在描述多个通电总线60时已有述及，因而重复的说明从略。

所述阳极基底焊接步骤(S20)是将左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的外侧面47、52面对面地焊接结合于左侧内部曲面壁40及右侧内部曲面壁43的内侧面41、44的步骤。至于所述阳极基底焊接步骤(S20)，由于在侧阳极基底46及右侧阳极基底51时已有述及，因而重复的说明从略。所述电极板结合步骤(S40)是将多个电极板55固定结合于左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的内侧面48、53的步骤。至于所述电极板结合步骤(S40)，由于在描述多个电极板55时已有述及，因而重复的说明从略。

所述阳极基底表面加工步骤(S30)是在阳极基底焊接步骤(S20)之后且电极板结合步骤(S40)之前对左侧右侧阳极基底46及右侧阳极基底51的内侧面48、53精密地进行机械加工的步骤。所述阳极基底表面加工步骤(S30)可以包括：对所述左侧右侧阳极基底46及右侧阳极基底51的内侧面48、53进行铣削(milling)加工的步骤，或者对所述左侧右侧阳极基底46及右侧阳极基底51的内侧面48、53进行磨削(grinding)加工的步骤。

由于所述精密机械加工，左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的内侧面48、53的容许公差减少至+/-0.2mm。由此，使在电极板结合步骤S40中结合的多个电极板55的下侧面与所述左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的内侧面48、53之间的缝隙最小化，从而滚筒辊31的外周面与多个电极板55的内侧面之间的间隙GI1、GI2、GU1、GU2的设计值与实际值的误差也以往的电解槽5(参照图1)变得非常小。因此，减小由于电解液的电解而电解沉积在滚筒辊31的外周面的金属箔的厚度误差，从而提高金属箔的品质，并且还提高金属箔的生产性。此外，使所述左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的内侧面48、53与多个电极板55的下侧面之间的缝隙最大程度地贴紧，从而，与以往的电解槽5(参照图1)相比，减少渗透至左侧阳极基底46及右侧阳极基底51的内侧面48、53与多个电极板55的下侧面之间的电解液，因而多个电极板55的耐久性与以往相比得到改善。

尽管参考图中所示的实施例对本发明进行了描述，但这些实施例仅仅是示例性的，本领域中的一般的技术人员将可以理解可以从中实施多样的变形和等效的其他实施例。因此，本发明的真正的保护范围应仅由所附权利要求书界定。