JP6373860B2 - チャンバの構造が改善されたスロットダイ及びそれを備えたコーティング装置 - Google Patents

Description

本発明は、スロットダイ及びそれを備えたコーティング装置に関し、より詳しくは、コーティング物質を収容するためのチャンバ構造がダイ本体に設けられたスロットダイ及びそれを備えたコーティング装置に関する。

本出願は、２０１２年１２月７日出願の韓国特許出願第１０−２０１２−０１４２０１９号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。

一般に、二次電池は、電池ケース、及び電解液と共に前記電池ケースに収容される電極組立体を含む。

電極組立体は、正極、セパレーター及び負極が交互積層された構造を有する。電極組立体の正極と負極は、それぞれアルミニウム（Ａｌ）ホイルと銅（Ｃｕ）ホイルからなる集電体を備える。正極集電体と負極集電体にはそれぞれ正極活物質と負極活物質が塗布され、活物質が塗布されない部分、すなわち無地部には電極タブが連結される。

このような二次電池の充放電特性を均一にするためには、正極活物質層及び負極活物質層が集電体に精密にコーティングされなければならない。このために、通常スロットコーティング工程が施される。

図１には、スロットコーティング工程を行うための一般的なスロットダイの構成が示されている。図示されたように、スロットダイは活物質コーティング液が流れ込む供給部１０、供給部１０を通じて供給されるコーティング物質を収容するチャンバ１１、コーティング物質が流出できるようにチャンバ１１と連通したスリット１２、及び前記スリット１２を形成するダイリップ１３を含む。

コーティング液は、供給部１０を通じてチャンバ１１の内部に流れ込み、チャンバ１１を満たした後、スリット１２を通じて外部に排出される。

スリット１２から排出されたコーティング液は連続的に進行する基材上にコーティングされる。基材上にコーティングされる活物質のコーティング幅はスリット１２の幅によって決定される。

スロットコーティング装置に関する公開文献としては韓国特許公開第２０１１−００９８５７８号公報、韓国特許公開第２００４−００８４０１３号公報が挙げられる。

韓国特許公開第２０１１−００９８５７８号公報は、電極コーティング触媒スラリーの連続的な均一コーティングのため、触媒スラリー流体の流変物性情報から流体のダイ内部における流動特性を分析するための流体モデルを選定する段階と、触媒スラリー流体の流変物性を考慮してスロットコーティングダイ内部のチャンバ形態を決定する段階と、均一な厚さの触媒層を形成するための工程条件を決定する段階と、を含むスロットコーティングダイの内部設計方法を開示している。また、該公報には、中央部が凸状に曲がったハンガー形態の半円筒状のチャンバにおいて、凸状に曲がった幅を決定して均一な厚さの触媒層を形成する構成が開示されている。

韓国特許公開第２００４−００８４０１３号公報は、多様な形状のリップを交換可能に設けることで、最適の状態でコーティング液を排出できるように構成された精密コーティング装置及び方法に関する。該公報には、固定ブロック、前記固定ブロックに設けられた上流側ダイブロックと下流側ダイブロックにそれぞれ設けられた上流側ダイと下流側ダイ、前記上流側ダイと下流側ダイにそれぞれ交換可能に固定される上流側リップと下流側リップ、及びコーティング液供給用マニホールドを備える精密コーティング装置が開示されている。

従来のスロットダイは、コーティング幅の変更が必要な場合、チャンバの内部空間及びスリットの幅を決定するシムプレート（ｓｈｉｍ ｐｌａｔｅ）のサイズ設計値を変更して多様なコーティング幅を具現した。図２の（ａ）、（ｂ）には、ダイ本体１５に挿し込まれるシムプレート１４のサイズを変えてチャンバ１１の内部空間幅を変化させ、コーティング幅を調節する例が概略的に示されている。しかし、このような方式は、シムプレート１４のサイズを調節してコーティング幅を通常１０％以上調節する場合、チャンバ１４内にデッドゾーン（ｄｅａｄ ｚｏｎｅ）、すなわちチャンバ１４両側のエッジ部分でスラリーが外部に排出できずに停滞する区間が生じることで、渦流とスラリーの積層によってコーティング性及びコーティング厚さの均一性が低下するなどの問題が生じる恐れがある。

また、従来のスロットダイは、コーティング幅を変更させる度にダイ本体を新たに設計し製作せねばならないため、多くの時間とコストを要するという問題があり、それに対する改善が求められている。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、コーティング幅の変更時、チャンバの内部にデッドゾーンが発生することを防止できる構造を有するスロットダイ及びそれを備えたコーティング装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、コーティング幅の変更時、スロットダイの構造が変更し易いスロットダイ及びそれを備えたコーティング装置を提供することを他の目的とする。

上記の課題を達成するため、本発明は、コーティング物質が流れ込む供給部と、前記供給部を通じて供給されるコーティング物質を収容するチャンバと、前記コーティング物質が流出できるように前記チャンバと連通したスリットと、前記スリットを形成するダイリップと、を含むダイ本体を備えたスロットダイであって、前記チャンバは、前記コーティング物質を収容するための内部空間が形成され、前記ダイ本体に対してブロック全体が交換可能に設けられたチャンバブロックを備え、前記チャンバブロックの内部空間の幅によってコーティング幅が決定されることを特徴とするスロットダイを提供する。

前記チャンバブロックは、前記ダイ本体とは別個のブロック本体を備え、前記ダイ本体に着脱自在に組み立てられることが望ましい。

相異なるコーティング幅毎に前記内部空間の幅が相異なるチャンバブロックが備えられ、前記相異なるチャンバブロックの外部幅は一定であることが望ましい。

前記スロットダイは、前記チャンバブロックの内部空間の幅に対応する内部幅を有し、前記ダイ本体に固定されるシムプレートをさらに含むことができる。

本発明の他の態様によれば、コーティング物質が流れ込む供給部と、前記供給部を通じて供給されるコーティング物質を収容するための内部空間が形成されたチャンバブロックを備えたチャンバと、前記コーティング物質が流出できるように前記チャンバと連通したスリットと、前記スリットを形成するダイリップと、を含むスロットダイ；前記スロットダイにコーティング物質を供給するコーティング液供給マニホールド；及び前記スリットの前方に離隔配置され、コーティングが行われる基材を進行させるコーティングロール；を含み、前記チャンバブロックは前記スロットダイのダイ本体に対してブロック全体が交換可能に設けられ、前記チャンバブロックの内部空間の幅によってコーティング幅が決定されることを特徴とするコーティング装置が提供される。

本発明によれば、必要なコーティング幅に合わせてチャンバブロックを自在に交換して使用することで、コーティング幅を便利に変更することができる。

また、本発明によれば、チャンバの内部にデッドゾーンの発生を防止することができる。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

一般的なスロットダイの構成を概略的に示した斜視図である。 従来技術によってシムプレートのサイズを変更し、コーティング幅を調節する例を示した平面図である。 本発明の望ましい実施例によるスロットダイの構成を示した断面図である。 図３に備えられるチャンバブロックの例を示した平面図である。 図３に備えられるチャンバブロックの例を示した平面図である。 図３に備えられるチャンバブロックの例を示した平面図である。 図４ないし図６に示されたチャンバブロックの大きさ関係を示した平面図である。 本発明の望ましい実施例によるコーティング装置の構成を概略的に示した側面図である。

図３は、本発明の望ましい実施例によるスロットダイの構成を示した断面図である。

図３を参照すれば、本発明の望ましい実施例によるスロットダイ１００は、コーティング物質が流れ込む供給部１０７と、前記供給部１０７を通じて供給されるコーティング物質を収容するチャンバ１０２と、前記チャンバ１０２と連通されるスリット１０４と、前記スリット１０４を形成するダイリップ１０５を含む。

供給部１０７は、ダイ本体１０１内にコーティング物質を導入するための通路を提供するものであって、望ましくはパイプ状で構成される。供給部１０７を通じて流れ込むコーティング物質として望ましくは、電極用活物質スラリーが挙げられる。

チャンバ１０２は、コーティング物質を収容するバッファー領域である内部空間が形成されたチャンバブロック１０３を備える。チャンバブロック１０３に形成された内部空間は、実質的に半円筒状の構造を有することが望ましい。チャンバブロック１０３に形成された内部空間の幅はチャンバ１０２と連通したスリット１０４の幅に対応し、該幅はコーティング幅に対応する。すなわち、チャンバブロック１０３に形成された内部空間の幅はスロットダイ１００のコーティング幅を決定する。

図面にはチャンバブロック１０３にスリット１０４の延長部分が一部含まれたものが示されているが、本発明がこのような例に限定されず、チャンバブロック１０３にコーティング物質が収容される半円筒状の内部空間のみが設けられるように変形できることは勿論である。

チャンバブロック１０３は、ダイ本体１０１とは別個のブロック本体を有するように構成され、前記ダイ本体１０１に対してチャンバブロック１０３全体が交換可能に設けられる。具体的に、チャンバブロック１０３はダイ本体１０１に形成された収容部に挿し込まれた後、ボルトのような所定の締結手段によって着脱自在に組み立てられる。

図４ないし図６に示されたように、ダイ本体１０１に設けられるチャンバ１０２は相異なるコーティング幅毎に内部空間の幅が相異なるチャンバブロック１０３を備える。すなわち、チャンバ１０２の内部空間の幅は必要なコーティング幅に応じて多様な変形例があり得る。

図７の（ａ）ないし（ｃ）に示されたように、チャンバブロック１０３の内部空間の幅ｗ２が多様に変形されても、チャンバブロック１０３の外部幅ｗ１は一定である。すなわち、交換可能なチャンバ１０２構造を具現するため、相異なるチャンバブロック１０３の外部幅ｗ１はすべて一定に構成される。

シムプレート１０６は、ダイ本体１０１に挿入固定されてチャンバ１０２を支持するものであって、チャンバブロック１０３の内部空間の幅に対応する内部幅を有する。

図８は、本発明の望ましい実施例によるコーティング装置の構成を示した側面図である。

図８を参照すれば、本発明の望ましい実施例によるコーティング装置は、ダイ本体１０１に交換可能なチャンバ１０２が設けられたスロットダイ１００と、スロットダイ１００にコーティング物質を供給するコーティング液供給マニホールド（図示せず）と、スロットダイ１００の前方に離隔配置されたコーティングロール２００を含む。

スロットダイ１００は、上述したようにコーティング物質が流れ込む供給部１０７と、供給部１０７を通じて供給されるコーティング物質を収容するための内部空間が形成されたチャンバ１０２と、前記コーティング物質が流出できるように前記チャンバ１０２と連通したスリット１０４と、前記スリット１０４を形成するための微細な隙間を提供するダイリップ１０５と、を備える。

望ましくは、供給部１０７はパイプ状で提供され、ダイ本体１０１に組み立てられ、供給部１０７にはコーティング物質を供給するコーティング液供給マニホールドが結合される。前記コーティング液供給マニホールドとしては通常のコーティング装置に使用されるマニホールドが採用可能であるため、その詳細な説明は省略する。

チャンバ１０２はコーティング物質を収容するための内部空間が形成されたチャンバブロック１０３を備える。チャンバブロック１０３はダイ本体１０１とは別個のブロック本体を有するように構成され、ダイ本体１０１に着脱自在に設けられる。チャンバブロック１０３としては相異なるコーティング幅毎に内部空間の幅が相異なるブロックが採用される。

コーティングロール２００は、スリット１０４の前方に離隔配置され、回転自在に設けられてコーティングが行われる基材１を連続的に進行させる。

前記コーティング液供給マニホールドによって供給されるコーティング液は、供給部１０７を通じてチャンバ１０２の内部に流れ込み、チャンバ１０２を満たした後、スリット１０４を通じてコーティングロール２００の方向に排出される。スリット１０４から排出されたコーティング液は、コーティングロール２００によって連続的に進行する基材１上にコーティングされる。

基材１上にコーティングされるコーティング物質のコーティング幅を調節することが必要である場合は、既存のチャンバブロック１０３をダイ本体１０１から分離した後、内部の幅規格が異なるチャンバブロック１０３に交換して簡便にコーティング幅を変更することができる。

上述したように、本発明によれば、必要なコーティング幅に対応するようにチャンバブロック１０３を交換することで、コーティング幅を便利に変更でき、チャンバ１０２の構造が変更されてもチャンバ１０２の内部にデッドゾーンが発生しないため、コーティング膜を均一に形成することができる。

本発明によれば、スロットダイの設計変更なく、チャンバブロックを交換してコーティング幅を調節することができるため、スロットダイの設計変更及び交換にかかる時間と費用を節減することができる。

１００ スロットダイ
１０２ チャンバ
１０４ スリット
１０５ ダイリップ
１０７ 供給部

Claims (2)

1. コーティング物質が流れ込む供給部と、前記供給部を通じて供給されるコーティング物質を収容するチャンバと、前記コーティング物質が流出できるように前記チャンバと連通したスリットと、前記スリットを形成するダイリップと、を含むダイ本体を備えたスロットダイであって、
   前記スロットダイは、
   前記コーティング物質を収容するための内部空間が形成され、前記ダイ本体に対してブロック全体が交換可能に設けられたチャンバブロックを備え、
   前記チャンバブロックの内部空間の幅によってコーティング幅が決定され、
   前記チャンバブロックが、前記ダイ本体とは別個の部材であり、前記チャンバブロックが前記ダイ本体内に収容されるように配置され、
   相異なるコーティング幅毎に前記内部空間の幅が相異なるチャンバブロックが交換可能であって、前記相異なるチャンバブロックの外部幅は一定であり、
   前記チャンバブロックの交換によって前記コーティング幅が調節され、
   シムプレートは、前記チャンバブロックを支持するように前記ダイ本体内に挿入固定され、前記シムプレートは、前記チャンバブロックの内部空間の幅に対応する内部幅を有することを特徴とするスロットダイ。
2. コーティング物質が流れ込む供給部と、前記供給部を通じて供給されるコーティング物質を収容するための内部空間であるチャンバを形成するチャンバブロックと、前記コーティング物質が流出できるように前記チャンバと連通したスリットと、前記スリットを形成するダイリップと、を含むスロットダイ；
   前記スロットダイにコーティング物質を供給するコーティング液供給マニホールド；及び
   前記スリットの前方に離隔配置され、コーティングが行われる基材を進行させるコーティングロール；を含み、
   前記チャンバブロックは、前記スロットダイのダイ本体に対してブロック全体が交換可能に設けられ、
   前記チャンバブロックの内部空間の幅によってコーティング幅が決定され、
   前記チャンバブロックが、前記ダイ本体とは別個の部材であり、前記チャンバブロックが前記ダイ本体内に収容されるように配置され、
   相異なるコーティング幅毎に前記内部空間の幅が相異なるチャンバブロックが交換可能であって、前記相異なるチャンバブロックの外部幅は一定であり、
   前記チャンバブロックの交換によって前記コーティング幅が調節され、
   シムプレートは、前記チャンバブロックを支持するように前記ダイ本体内に挿入固定され、前記シムプレートは前記チャンバブロックの内部空間の幅に対応する内部幅を有することを特徴とするコーティング装置。

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