KR101469332B1 - 전극 생산 방법 및 전극 생산 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는 전극 재료의 특성 변동에 의한 영향을 억지하고, 도포 시공 조건의 재설정에 의한 전극 생산의 생산성 저하를 방지하여, 품질이 안정된 전극의 생산을 실현하는 전극 생산 방법 및 전극 생산 제어 시스템을 제공하는 것이다.
연속해서 공급되는 전극 재료(305A)의 특성 값을 계측하는 계측 수단(309A, 309B, 309C, 313)과, 계측 수단에 의해 계측된 전극 재료의 특성 값의 초기 값에 대한 변동량을 기초로 하여 전극 재료의 도포 시공 조건을 제어하는 도포 시공 조건 제어 수단(32)을 갖는다.

Description

전극 생산 방법 및 전극 생산 제어 시스템{PRODUCTION METHOD OF ELECTRODE AND PRODUCTION CONTROL SYSTEM OF ELECTRODE}
본 발명은 전극 생산 방법 및 전극 생산 제어 시스템에 관한 것이다.
최근, 대기 오염이나 지구 온난화에 대처하기 위해서, 이산화탄소량의 저감이 절실히 요망되고 있다. 자동차 업계에서는, 전기 자동차(EV)나 하이브리드 전기 자동차(HEV)의 도입에 의한 이산화탄소 배출량의 저감에 기대를 모으고 있어, 이들 실용화의 열쇠를 쥐고 있는 모터 구동용 2차 전지의 개발이 활발하게 행해지고 있다.
자동차용 2차 전지로서는, 휴대 전화나 노트북 등에 사용되는 민간용 리튬 이온 2차 전지와 비교해서 매우 높은 출력 특성, 및 높은 에너지를 갖는 것이 요구되고 있다. 따라서, 모든 전지 중에서 가장 높은 이론 에너지를 갖는 리튬 이온 2차 전지가 주목을 받고 있으며, 현재 급속하게 개발이 진행되고 있다.
자동차용 리튬 이온 2차 전지는 휴대 전화 등에 사용되는 것과 비교해서 연속적으로 대량으로 생산되지만, 그 전극 재료인 슬러리 재료는 배치(batch) 단위로 제조되므로 배치마다 슬러리 재료의 특성이 다를 수 있다. 또한, 전극의 대량 생산을 위해 생산 공정 내에 슬러리 재료가 연속적으로 공급되면 전극 생산 중에 생산 공정 내에 있어서의 슬러리 재료의 특성이 휘발 등에 의해 시간이 흐름에 따라 변화된다. 따라서, 슬러리 재료의 특성 변화는 전극의 품질에 영향을 미치므로, 배치의 전환 시나 슬러리 재료의 특성이 시간이 흐름에 따라 변화되었을 때에는 생산 설비를 정지하여, 슬러리의 특성 변화에 따라서 그 도포 시공 조건의 재설정이 필요해진다. 그러나 생산 설비를 정지해서 슬러리의 도포 시공 조건의 재설정을 행하는 것은 전극 생산의 생산성을 열화시킨다.
전극의 중량을 일정하게 하기 위한 종래 기술로서는, 전극 재료의 도포 시공 직후의 전극의 중량을 측정해 측정 결과를 도포 시공 공정으로 피드백한다고 하는 것이 있다(특허 문헌 1).
일본 특허 출원 공개 평09-161792호 공보
그러나 상기 종래 기술은, 전극 재료 도포 시공 후의 전극의 중량을 측정해서 측정 결과를 도포 시공 공정으로 피드백하고 있는 것에 지나지 않으므로, 생산 공정 내에 있어서의 도포 시공 전의 전극 재료의 특성 변동에 의한 전극의 품질에 대한 영향을 회피할 수 없다고 하는 문제가 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 관한 전극 생산 방법은 계측 단계와 도포 시공 조건 제어 단계를 갖는다. 계측 단계는, 연속해서 공급되는 전극 재료의 특성 값을 계측하고, 도포 시공 조건 제어 단계는 계측 단계에 있어서 계측된 전극 재료의 특성 값의 초기 값에 대한 변동량을 기초로 하여 전극 재료를 피도포 시공재로 도포 시공하기 위한 도포 시공 조건을 제어한다.
또한, 본 발명에 관한 전극 생산 제어 시스템은, 계측 수단과 도포 시공 조건 제어 수단을 갖는다. 계측 수단은, 연속해서 공급되는 전극 재료의 특성 값을 계측하고, 도포 시공 조건 제어 수단은 계측 수단에 의해 계측된 전극 재료의 특성 값의 초기 값에 대한 변동량을 기초로 하여 전극 재료를 피도포 시공재로 도포 시공하기 위한 도포 시공 조건을 제어한다.
본 발명에 관한 전극 생산 방법 및 전극 생산 제어 시스템에 따르면, 생산 공정 내에 연속 공급되고 있는 전극 재료의 특성 값의 변동량을 기초로 하여 전극 재료의 도포 시공 조건을 제어한다. 이에 의해, 전극 재료의 특성 변동에 의한 영향을 억지하고, 도포 시공 조건의 재설정에 의한 전극 생산의 생산성 저하를 방지하여, 품질이 안정된 전극의 생산을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전극 생산 방법 및 전극 생산 제어 시스템에 의해 생산되는 전극을 갖는 적층형 리튬 이온 2차 전지의 외관도다.
도 2는 적층형 리튬 이온 2차 전지의 단면도다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전극 생산 제어 시스템의 구성을 간략화해서 도시하는 구성도다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전극 생산 방법을 실시하기 위한 흐름도를 도시하는 도면이다.
도 5는 펌프의 송출구의 슬러리 재료의 압력과 적당한 펌프의 회전수와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 전극 생산 제어 시스템의 구성을 간략화해서 도시하는 구성도다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 전극 생산 제어 시스템의 유사 형상 통로와 다이 헤드와의 관계를 설명하기 위한 설명도다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 전극 생산 제어 시스템의 구성을 간략화해서 도시하는 구성도다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명에 관한 전극 생산 방법 및 전극 생산 제어 시스템에 대해서 상세하게 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전극 생산 방법 및 전극 생산 제어 시스템에 의해 생산되는 전극을 갖는 적층형 리튬 이온 2차 전지의 외관도다. 도 2는, 도 1에 도시한 적층형 리튬 이온 2차 전지의 단면도다. 또, 이하, 본 실시 형태에 의해 생산되는 전극을 갖는 전지의 예로서 적층형 리튬 이온 2차 전지에 대해서 설명하지만, 본 실시 형태는 적층형 리튬 이온 2차 전지 이외의 전지의 전극 생산에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 실시 형태는 권회형 2차 전지나 리튬 이온 2차 전지 이외의 전지의 생산에도 적용될 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 의해 생산되는 적층형 2차 전지(10)는, 예를 들어 직사각 형상의 편평한 형상을 갖고, 그 양측부로부터 각각 전력을 취출하기 위한 플러스극 탭(110A) 및 마이너스극 탭(110B)이 인출된다. 발전 요소(120)는 적층형 2차 전지(10)의 외장재(예를 들어, 라미네이트 필름)(130)에 의해 둘러싸이고, 그 주위는 열 융착되어 있으며, 플러스극 탭(110A) 및 마이너스극 탭(110B)을 인출한 상태로 밀봉된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 적층형 2차 전지(10)의 발전 요소(120)는 플러스극 전극을 이루는 플러스극 활물질층(210)과, 마이너스극 전극을 이루는 마이너스극 활물질층(220)이 집전체(피도포 시공재)(230)의 각각의 면에 형성된 적층형 전지용 전극(260)을 복수 갖는다. 각 적층형 전지용 전극(260)은, 전해질층(240)을 개재하여 적층되어 발전 요소(120)를 형성한다. 인접하는 플러스극 활물질층(210), 전해질층(240) 및 마이너스극 활물질층(220)은, 하나의 단전지(200)를 구성한다. 따라서, 적층형 2차 전지(10)는 단전지(200)가 적층되어 이루어지는 구성을 갖는다. 또한, 각 집전체(230)의 각각에 대향하는 면의 외주에는, 인접하는 집전체(230) 사이를 절연하기 위한 시일 부재(250)를 설치한다.
다음에, 본 실시 형태에 의해 생산되는 전극이 사용되는 적층형 2차 전지의 각 부재에 대해서 설명한다.
[적층형 전지용 전극]
적층형 전지용 전극은 집전체(230)와, 그 표면에 설치한 활물질층(210, 220)을 갖는다. 더욱 상세하게는, 하나의 집전체의 한쪽 면에 플러스극 활물질층(210)을, 다른 쪽 면에 마이너스극 활물질층(220)을 갖는다.
각 활물질층은 용매에 활물질을 분산 교반하여 이루어지는 슬러리 재료(전극 재료)가 사용된다. 슬러리 재료에는 필요에 따라서 다른 첨가제를 더 포함한다. 용매에는, 예를 들어 N-메틸피롤리돈(NMP)이 사용될 수 있다.
플러스극 활물질층은 플러스극 활물질을 포함한다. 플러스극 활물질로서는, 예를 들어 LiMn2O4나 LiNiO2 등의 리튬-전이 금속 산화물, 리튬-전이 금속 인산 화합물, 리튬-전이 금속 황산 화합물을 들 수 있다. 2종 이상의 플러스극 활물질이 병용되어도 좋다. 상기 이외의 플러스극 활물질이 사용되어도 좋다.
마이너스극 활물질층은 마이너스극 활물질을 포함한다. 마이너스극 활물질로서는, 예를 들어 그래파이트, 소프트 카본, 하드 카본 등의 탄소 재료, 상술한 바와 같은 리튬-전이 금속 화합물, 금속 재료, 리튬-금속 합금 재료를 들 수 있다. 2종 이상의 마이너스극 활물질이 병용되어도 좋다. 상기 이외의 마이너스극 활물질이 사용되어도 좋다.
플러스극 및 마이너스극의 활물질층에 포함되는 각각의 활물질의 평균 입자 지름은 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 0.01 내지 100㎛이며, 더욱 바람직하게는 1 내지 50㎛이다. 단, 이 범위를 벗어나는 형태가 채용되어도 좋다.
[집전체]
집전체(피도포 시공 부재)(230)는 도전성을 갖는 박막이며, 알루미늄박, 스테인리스박, 니켈과 알루미늄의 클래드재, 구리와 알루미늄의 클래드재, 혹은 이들의 금속 조합의 도금재로 이루어져도 좋지만 이들에 한정되지 않는다. 예를 들어, 집전체(230)는 수지 집전체라도 좋다.
[전해질층]
전해질층을 구성하는 전해질에 특별히 제한은 없고, 액체 전해질 및 고분자 겔 전해질 및 고분자 고체 전해질 등의 폴리머 전해질을 사용할 수 있다.
[시일 부재]
적층형 2차 전지(10)에 있어서는, 통상 각 집전체(230)의 각각에 대향하는 면의 외주, 즉 각 단전지층(200)의 주위에 시일 부재(250)를 설치한다. 이 시일 부재(250)는, 전지 내에서 인접하는 집전체(230)끼리가 접촉하는 것이나, 발전 요소(120)에 있어서의 단전지층(200)의 단부의 근소한 불일치 등에 기인하는 단락이 일어나는 것을 방지할 목적으로 설치한다. 시일 부재(250)를 설치함으로써, 장기간의 신뢰성 및 안전성이 확보되어, 고품질의 적층형 2차 전지(10)를 제공할 수 있다.
시일 부재(250)의 재료로서는, 절연성, 고체 전해질의 탈락에 대한 시일성이나 외부로부터의 수분 투습에 대한 시일성(밀봉성), 전지 동작 온도하에서의 내열성을 갖는 것을 사용한다. 예를 들어, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리이미드 수지, 고무를 사용할 수 있다. 그 중에서도, 내식성, 내약품성, 제조 용이성(제막성), 경제성 등의 관점으로부터, 폴리에틸렌 수지나 폴리프로필렌 수지를 적절하게 사용할 수 있다.
[플러스극 탭 및 마이너스극 탭]
전지 외부로 전력을 취출할 목적으로, 전지 요소(120)에 있어서 최대 전위 및 최소 전위가 되는 집전체(230)에 각각 전기적으로 접속한 탭[플러스극 탭(110A) 및 마이너스극 탭(110B)]을 전지의 외장재(130)의 외부로 인출하도록 설치한다.
탭을 구성하는 재료에는 고도전성 재료를 사용한다. 고도전성 재료로서는, 예를 들어, 알루미늄, 구리, 티탄, 니켈, 스테인리스강(SUS), 이들의 합금 등의 금속 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 경량, 내식성, 고도전성의 관점으로부터 알루미늄, 구리를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
[외장재]
외장재(130)로서는, 알루미늄을 포함하는 라미네이트 필름을 사용한 주머니 형상의 케이스를 사용할 수 있다. 라미네이트 필름으로서는, 예를 들어 폴리프로필렌, 알루미늄, 나일론을 이 순서대로 적층하여 이루어지는 3층 구조의 라미네이트 필름을 사용할 수 있다.
도 3은, 본 실시 형태에 관한 전극 생산 제어 시스템의 구성을 간략화해서 도시하는 구성도다. 또, 도 3에 있어서는, 전극 생산 제어 시스템(1)의 각 구성 요소 간에 있어서의 통신을 위한 회선 등은 생략하고 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 전극 생산 제어 시스템(30)은, 탱크(305), 펌프(306), 리턴 밸브(307), 도포 시공 밸브(308), 압력계(계측 수단)(309A, 309B, 309C), 점도계(계측 수단)(313), 다이 헤드(300), 백업 롤(301), 건조로(303), 권취 롤(304), 중량계(도포 시공 후 계측 수단)(314, 315), 배관(전극 재료의 통로, 전극 재료의 공급로)(312A, 312B, 312C, 312D) 및 제어부(도포 시공 조건 제어 수단)(32)를 갖는다.
여기서, 탱크(305), 펌프(306), 리턴 밸브(307), 도포 시공 밸브(308), 압력계(309A, 309B, 309C), 점도계(313), 배관(312A, 312B, 312C, 312D) 및 다이 헤드(300)는 도포 시공 장치(33)를 구성한다.
탱크(305)에는 전극(311)의 재료인 슬러리 재료(305A)가 일정한 양으로 유지되도록 연속적으로 공급되어 저장된다. 탱크(305) 내의 슬러리 재료(305A)의 양은, 예를 들어 전극(311)의 제조에 의해 소비되는 단위 시간당의 슬러리 재료(305A)의 양을 고려한 적당한 양으로 할 수 있다. 슬러리 재료(305A)는 플러스극 활물질을 포함하는 플러스극용의 전극 재료 또는 마이너스극 활물질을 포함하는 마이너스극용의 전극 재료 중 어느 것이라도 좋다.
또, 예를 들어, 슬러리 재료(305A)를 전극 생산 공정 내에 설치한 공급관으로 순환시켜, 거기에서 전극 생산 제어 시스템(30)으로 슬러리 재료(305A)를 공급함으로써 탱크(305)를 생략해도 좋다.
펌프(306)는 탱크(305)와 리턴 밸브(307)를 접속하는 각 배관(312A, 312B) 사이에 설치된다. 펌프(306)는 탱크(305)로부터 배관(312A)으로 공급되는 슬러리 재료(305A)에 압력을 가함으로써 슬러리 재료(305A)를 다이 헤드(300)측의 배관(312B)으로 송출한다.
리턴 밸브(307)에는 펌프(306)의 송출구에 접속되어 펌프(306)로부터 슬러리 재료(305A)가 송출되는 배관(312B), 탱크(305)로 슬러리 재료(305A)를 복귀시키기 위한 배관(312D) 및 도포 시공 밸브(308)를 통해 다이 헤드(300)에 접속되는 배관(312C)이 접속된다. 리턴 밸브(307)는 펌프(306)로부터 송출되는 슬러리 재료(305A)를, 도포 시공 밸브를 통해 다이 헤드(300)에 공급하고, 또는 배관(312D)을 통해 탱크(305)로 슬러리 재료(305)를 재귀시킨다. 즉, 리턴 밸브(307)는 펌프(306)로부터 송출되는 슬러리 재료(305A)를 다이 헤드(300)로 공급하는 상태와, 슬러리 재료(305A)의 다이 헤드(300)로의 공급을 차단해서 슬러리 재료(305A)를 탱크(305)로 재귀시키는 상태를 전환한다.
리턴 밸브(307)는 간헐 도포 시공에 의해 슬러리 재료(305A)를 집전체(310) 위에 도포 시공하여 전극을 제조하는 경우에 설치된다. 전극 생산 제어 시스템(30)이 연속 도포 시공에만 사용되는 경우에는, 리턴 밸브(307)를 생략할 수 있다. 리턴 밸브(307)는 3방향 밸브를 갖는 밸브에 의해 구성할 수 있다.
각 압력계(309A, 309B, 309C, 309D)는, 각각 설치된 장소에 있어서의 배관(312A, 312B, 312C, 312D) 내의 슬러리 재료(305A)의 압력을 계측한다. 압력계(309A)는 탱크(305)와 펌프(306) 사이의 배관(312A)에 설치되어, 탱크(305)의 출구에 있어서의 슬러리 재료(305A)의 압력을 계측한다. 압력계(309B)는 펌프(306)와 리턴 밸브(307)와의 사이의 배관(312B)에 설치되어, 펌프(306)의 송출구에 있어서의 슬러리 재료(305A)의 압력을 계측한다. 압력계(309C)는 슬러리 재료(305A)를 탱크(305)로 재귀시키는 배관(312D)에 설치되어, 탱크(305)로 복귀되는 슬러리 재료(305A)의 압력을 계측한다. 각 압력계(309A, 309B, 309C, 309D)는, 압력 센서에 의해 구성할 수 있다.
점도계(313)는 탱크(305) 내의 슬러리 재료(305A)의 점도를 측정한다. 점도계(313)는, 예를 들어 B형 점도계에 의해 구성할 수 있다.
여기서, 슬러리 재료의 압력 및 점도는 각각 슬러리 재료의 특성 값이다. 본 명세서에 있어서, 슬러리 재료의 특성 값이란 슬러리 재료의 점도, 압력, 유량, 고형분량(용매에 대한 고형 물질의 비율) 및 온도를 말한다. 단, 이외에도 전극(311)의 품질에 영향을 주는 슬러리 재료의 물리량이 포함된다.
도포 시공 밸브(308)는 리턴 밸브(307)와 다이 헤드(300) 사이의 배관(312C)에 설치되어, 리턴 밸브(307)를 통해 공급되는 슬러리 재료(305A)를 다이 헤드(300)에 공급하는 상태와, 슬러리 재료(305A)의 다이 헤드(300)로의 공급을 차단하는 상태를 전환한다.
다이 헤드(300)는 펌프(306)로부터 송출되어, 도포 시공 밸브(308)를 통해 공급되는 슬러리 재료(305A)를 집전체(310) 위로 토출함으로써 집전체(310) 위에 슬러리 재료(305A)를 도포 시공하여 집전체(310) 위에 전극(311)을 형성한다. 다이 헤드(300)의 토출구는 수평 방향으로 형성된 슬릿을 갖고, 상기 토출구를 백업 롤(301)의 외주면에 소정의 거리를 두고 근접시켜, 토출구로부터 반송 중인 집전체(310) 위로 슬러리 재료(305A)를 토출시킴으로써 집전체(310) 위에 막 형상의 전극(311)을 형성할 수 있다.
또, 다이 헤드(300)는 다이코터(31)의 일부이지만, 도 3에 있어서는 다이코터(31)의 다이 헤드(300) 이외의 구성 요소는 생략했다.
백업 롤(301)은 원기둥 형상을 갖고, 백업 롤(301)의 외주면에 집전체(310)가 감기게 됨으로써 집전체(310)를 보유 지지한다. 이때, 집전체(310)는 그 일단부가 권취 롤(304)의 외주면에 권취 되고, 타단부가 도시하지 않은 이송 롤에 권취됨으로써 백업 롤(301)의 외주면에 있어서 적당한 장력을 가지고 감기게 됨으로써 집전체(310)를 보유 지지해도 좋다. 또한, 이 상태에서, 백업 롤(301)은 권취 롤(304)과 함께 도 3의 화살표가 나타내는 시계 방향으로 회전됨으로써 집전체(310)를 반송할 수 있다.
권취 롤(304)은 원기둥 형상을 갖고, 그 외주면에 집전체(310)를 권취하여 회전한다. 이에 의해, 백업 롤(301)과 함께 집전체(310)를 반송하고, 또한 전극(311)이 형성된 집전체(310)를 권취함으로써 회수한다.
건조로(303)는 집전체(310) 위에 형성된 전극(311)을 가열하여, 전극(311)을 이루는 슬러리 재료(305A)에 포함되는 휘발 성분을 제거해서 전극(311)을 건조시킨다.
각 중량계(314, 315)는, 건조 전의 전극(311)의 중량 및 건조로(303)에 의한 건조 후의 전극(311)의 중량을 각각 계측한다. 각 중량계(314, 315)는, 예를 들어 전극(311) 및 집전체(310)의 중량을 측정한 후 기지의 집전체(311)의 중량을 뺌으로써 전극(311)의 중량을 계측할 수 있다.
제어부(32)는, 상술한 전극 생산 제어 시스템(30)의 각 구성 요소를 제어한다. 구체적으로는, 제어부(32)는 압력계(309A, 309B, 309C), 또는 점도계(313)로 계측된 슬러리 재료(305A)의 특성 값을 기초로 하여 펌프(306), 다이 헤드(300), 백업 롤(301)을 제어한다. 이에 의해, 제어부(32)는 펌프(306)의 회전수, 다이 헤드(300)의 토출구와 백업 롤(301)의 외주면과의 거리, 또는 백업 롤(301)에 의한 집전체(310)의 반송 속도를 슬러리 재료(305A)의 특성 값에 따른 적당한 값이 되도록 제어한다.
또한, 제어부(32)는 중량계(314, 315)에 의해 계측된 도포 시공 후의 슬러리 재료(305A)의 중량을 기초로 하여, 도포 시공 후의 슬러리 재료(305A)[전극(311)]의 중량이 규격 값 내로 되도록 펌프(306), 다이 헤드(300), 백업 롤(301)을 제어한다.
제어부(32)는 컴퓨터에 의해 구성할 수 있다.
도 4는, 본 실시 형태에 관한 전극 생산 방법을 실시하기 위한 흐름도를 도시하는 도면이다. 본 흐름도는, 본 실시 형태에 관한 전극 생산 제어 시스템(30)에 의해 실시할 수 있다.
제어부(32)는, 제조 공정 내의 슬러리 재료(305A)의 특성 값으로서, 점도계(313)에 의해 탱크(305) 내의 슬러리 재료(305A)의 점도를 계측한다. 또한, 각 압력계(309A, 309B)에 의해, 탱크(305)의 출구에 있어서의 슬러리 재료(305A)의 압력, 및 펌프(306)의 송출구에 있어서의 슬러리 재료(305A)의 압력을 계측한다. 또한, 압력계(309C)에 의해, 탱크(305)로 재귀하는 슬러리 재료(305A)의 압력을 계측한다(S401).
또, 펌프(306)와 리턴 밸브(307) 사이에, 예를 들어 슬러리 재료(305A)의 성분 조정 부재로서의 필터를 설치할 경우에는, 필터 전후의 압력을 슬러리 재료(305A)의 특성 값으로서 계측해도 좋다. 또한, 각 배관(312A, 312B, 312C, 312D) 내에 있어서의 슬러리 재료(305A)의 유량을 슬러리 재료(305A)의 특성 값으로서 계측해도 좋다. 또한, 도포 시공 중의 슬러리 재료(305A)의 온도를 슬러리 재료(305A)의 특성 값으로서 계측해도 좋다.
제어부(32)는 슬러리 재료(305A)의 특성 값의 초기 값에 대한 변화량을 연산한다(S402). 즉, 스텝 S401에 있어서 계측한 슬러리 재료(305A)의 점도 및 압력의 초기 값에 대한 변화량을 연산한다. 여기서, 초기 값이라 함은, 예를 들어 탱크(305) 내로 공급 직후의 슬러리 재료(305A)에 대한 점도계(313) 또는 각 압력계(309A, 309B, 309C)에 의한 계측 값으로 해도 좋고, 또는 전극 생산 제어 시스템(30)에 의해 규격 내의 품질의 전극(311)을 안정적으로 생산할 수 있는 상태에 이르렀을 때의 탱크(305) 내의 슬러리 재료(305A)에 대한 점도계(313) 또는 각 압력계(309A, 309B, 309C)에 의한 계측 값으로 해도 좋다.
전극(311)이 규격 내의 품질이 되는 경우에 있어서의, 슬러리 재료(305A)의 특성 값과 슬러리 재료(305A)의 도포 시공 조건과의 관계(이하,「기지의 관계」라 칭함)는 미리 구해져 있다. 제어부(32)는, 기지의 관계와 실측한 슬러리 재료(305A)의 특성 값의 초기 값에 대한 변화량으로부터 슬러리 재료(305A)의 도포 시공 조건을 산출한다(S403).
여기서, 도포 시공 조건이라 함은, 예를 들어 펌프(306)의 회전수, 다이 헤드(300)의 토출구와 백업 롤(301)의 외주면과의 거리, 집전체(310)의 반송 속도다. 또한, 도포 시공 조건에는 리턴 밸브(307) 또는 도포 시공 밸브(308)의 개폐 타이밍도 포함할 수 있다.
도 5는, 펌프의 송출구의 슬러리 재료의 압력과 적당한 펌프의 회전수와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 5에 있어서 사각으로 둘러싸인 범위는, 집전체(310)의 반송 속도를 8m/분으로 하는 경우의 기지 관계를 도시하고 있다. 예를 들어, 스텝 S402에서 산출한 압력의 변화량을 기초로 하여, 펌프 송출구의 압력이 도 5의 사각으로 둘러싸인 범위 내로 되기 위한 펌프(306)의 회전수를 산출할 수 있다.
제어부(32)는 스텝 S403에서 산출한 도포 시공 조건으로 전극 생산 제어 시스템(30)의 도포 시공 조건을 설정한다(S404). 즉, 예를 들어 펌프(306)의 회전수, 다이 헤드(300)의 토출구와 백업 롤(301)의 외주면과의 거리, 집전체(310)의 반송 속도를 스텝 S403에서 산출한 도포 시공 조건으로 설정한다.
그 후, 제어부(32)는 스텝 S404에 있어서 설정된 도포 시공 조건으로 도포 시공을 실시 또는 계속한다(S405).
그리고 제어부(32)는, 각 중량계(314, 315)에 의해, 슬러리 재료(305A)의 도포 시공에 의해 집전체(310) 위에 형성된 전극에 대해서, 건조 전의 전극(311)의 중량 및 건조 후의 전극(311)의 중량을 각각 계측한다(S406). 그리고 계측한 각 중량이 규격 값 이내의 값인지 여부를 판단한다(S407). 또한, 스텝 S406에 있어서 전극의 두께를 계측하고, 스텝 S407에 있어서 전극의 두께가 규격 값 이내의 값인지 여부를 판단해도 좋다.
제어부(32)는, 스텝 S406에 있어서 계측한 전극(311)의 각 중량이 규격 값 이내인 경우에는(S407 : 예), 도포 시공 공정이 종료되었는지의 여부를 판단한다(S408). 그리고 도포 시공 공정이 종료되어 있지 않은 경우는, 도포 시공 공정이 종료될 때까지 스텝 S401 내지 스텝 S407을 반복한다(S408 : 아니오). 이에 의해, 슬러리 재료의 시간이 흐름에 따른 특성 변동을 항상 감시하고, 슬러리 재료의 특성 변동에 의한 영향을 억지함으로써, 도포 시공 조건의 재설정에 의한 전극 생산의 생산성 저하를 방지하여, 품질이 안정된 전극의 생산을 실현할 수 있다.
특히, 슬러리 재료의 점도 변동을 기초로 하여 도포 시공 조건을 제어함으로써, 다이 헤드로부터 슬러리 재료의 토출을 용이하게 하여, 슬러리 재료의 도포 시공성을 향상시킬 수 있다. 이에 의해, 전극(311)의 중량이나 두께의 생산 편차를 줄일 수 있다.
제어부(32)는 스텝 S407에 있어서, 계측된 전극(311)의 각 중량이 규격 값 이내가 아닌 경우에는(S407 : 아니오), 도포 시공 조건을 재점검하기 위해서, 다시 스텝 S403 내지 스텝 S406을 실시한다. 도포 시공 조건은, 스텝 S406에서 계측된 전극(311)의 각 중량 값을 기초로 하여 재연산되고, 재연산 후의 도포 시공 조건으로 도포 시공되고, 도포 시공 후의 전극(311)의 각 중량이 계측됨으로써 재점검된다.
계측된 전극(311)의 각 중량 값을 기초로 하는 도포 시공 조건의 재점검은, 예를 들어 다음과 같이 행할 수 있다. 즉, 제어부(32)는 전극(311)의 각 중량 값이 규격 값보다 큰 경우에는, 펌프(306)의 회전수를 내리거나, 다이 헤드(300)의 토출구와 백업 롤(301)의 외주면과의 거리를 작게 하거나, 집전체(310)의 반송 속도를 올리거나 중 어느 하나로 도포 시공 조건을 설정한다. 반대로, 전극(311)의 각 중량 값이 규격 값보다 작은 경우에는, 펌프(306)의 회전수를 올리거나, 다이 헤드(300)의 토출구와 백업 롤(301)의 외주면과의 거리를 크게 하거나, 집전체(310)의 반송 속도를 내리거나 중 어느 하나로 도포 시공 조건을 설정한다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 전극의 제조 공정 내에 연속으로 공급되고 있는 슬러리 재료의 특성 값의 변동량을 계측해 상기 변동량을 기초로 하여 슬러리 재료의 도포 시공 조건을 제어한다. 이에 의해, 슬러리 재료의 특성 변동에 의한 영향을 억지하고, 도포 시공 조건의 재설정에 의한 전극 생산의 생산성 저하를 방지하여, 품질이 안정된 전극의 생산을 실현할 수 있다.
또한, 계측한 슬러리 재료의 특성 값의 변동량을 기초로 하는 도포 시공 조건의 제어에 더하여, 계측한 도포 시공 후의 슬러리 재료의 두께 또는 중량을 기초로 하는 도포 시공 조건의 제어를 행함으로써, 더욱 안정된 전극의 생산을 실현할 수 있다.
또, 처음에 스텝 S404에 있어서 도포 시공 조건을 설정할 경우에는, 스텝 S401 및 스텝 S403에 의해 적당한 도포 시공 조건을 연산하고, 그 도포 시공 조건을 설정할 수 있다. 이 경우에는, 스텝 S403에서는, 스텝 S401에서 산출한 슬러리 재료(305A)의 압력에 기초하여 도포 시공 조건을 연산할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서의 스텝 S401, S402는 본 발명의 계측 단계에, 스텝 S403 내지 S405, S407은 도포 시공 조건 제어 단계에, S406은 도포 시공 후 계측 단계에 상당한다.
(제2 실시 형태)
본 발명의 제2 실시 형태에 관한 전극 생산 제어 시스템에 대해서 설명한다.
본 실시 형태는, 다이 헤드에 슬러리 재료를 공급하는 배관에 다이 헤드의 형상을 본뜬 유사 형상 통로를 설치하고, 유사 형상 통로를 통과하는 슬러리 재료의 특성 값을 계측한다. 또, 이 이외의 점에 대해서는, 본 실시 형태는 제1 실시 형태와 같으므로 중복이 되는 설명은 생략한다.
도 6은, 본 실시 형태에 관한 전극 생산 제어 시스템의 구성을 간략화해서 도시하는 구성도다. 도시한 화살표는 슬러리 재료(305A)가 흐르는 방향을 나타내고 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 전극 생산 제어 시스템(30)은, 다이 헤드(300)에 슬러리 재료(305A)를 공급하는 배관(312C)에 다이 헤드(300)에 있어서의 슬러리 재료(305A)의 통로인 매니폴드와 동일한 형상을 갖는 유사 형상 통로(500)를 갖는다. 유사 형상 통로(500)는 다이 헤드(300)로부터 토출되는 슬러리 재료(305A)의 토출 후의 압력을, 유사 형상 통로(500) 내에 있어서의 압력에 의해 간접적으로 계측하기 위해서 설치된다. 이와 같이 유사 형상 통로(500)를 설치하는 것은, 다이 헤드(300)의 구조상, 다이 헤드(300)의 매니폴드 내의 슬러리 재료(305A)의 압력을 직접 계측할 수 없기 때문이다.
도 7은, 본 실시 형태에 관한 전극 생산 제어 시스템의 유사 형상 통로와 다이 헤드와의 관계를 설명하기 위한 설명도다. 도 7의 A는, 다이 헤드의 매니폴드 내의 슬러리 재료의 압력과 다이 헤드로부터의 토출 후의 슬러리 재료의 압력과의 관계를 도시하는 설명도다. 도 7의 B는, 다이 헤드의 매니폴드의 형상과 유사 형상 통로의 형상을 간략하게 도시한 도면이다.
도 7의 A에 도시한 바와 같이, 다이 헤드(300)로부터의 토출 후의 슬러리 재료(305A)의 압력 P3은, 다이 헤드(300)에 있어서 슬러리 재료(305A)가 통과하는 매니폴드(300A)의 입구 압력 P1로부터 출구 압력 P2를 감산함으로써 구할 수 있다.
도 7의 B에 도시한 바와 같이, 유사 형상 통로(500)는 다이 헤드(300)의 매니폴드(300A)와 동일한 형상을 갖는다. 매니폴드(300A)에 대하여 상류측에 매니폴드(300A)와 동일 형상의 유사 형상 통로(500)를 설치하면, 유사 형상 통로(500)의 입구 압력 P1' 및 출구 압력 P2'는, 매니폴드(300A)의 입구 압력 P1 및 출구 압력 P2와 거의 동일해진다. 이로 인해, 유사 형상 통로(500)의 입구 압력 P1' 및 출구 압력 P2'를 계측하고, 계측한 압력 P1'로부터 압력 P2'를 감산함으로써, 다이 헤드(300)로부터의 토출 후의 슬러리 재료(305A)의 압력 P3을, 간접적으로 계측할 수 있다.
그리고 이와 같이 계측한 다이 헤드(300)로부터의 토출 후의 슬러리 재료(305A)의 압력을 슬러리 재료(305A)의 특성 값으로서 이용할 수 있다.
즉, 본 실시 형태에 따르면, 다이 헤드로부터 토출 후의 슬러리 재료의 압력을 전극 생산의 실제 도포 시공 공정에 있어서 간접적으로 계측 가능하게 하고, 계측한 토출 후의 슬러리 재료의 압력 변동량을 기초로 하여 슬러리 재료의 도포 시공 조건을 제어한다. 이에 의해, 슬러리 재료의 특성 변동에 의한 영향을 억지하고, 도포 시공 조건의 재설정에 의한 전극 생산의 생산성 저하를 방지하여, 품질이 안정된 전극의 생산을 실현할 수 있다.
(제3 실시 형태)
본 발명의 제3 실시 형태에 관한 전극 생산 제어 시스템에 대해서 설명한다.
본 실시 형태는, 슬러리 재료의 배관으로부터 분기시킨 배관에 다이 헤드에 병렬로 다이 헤드와 동일 형상의 유사 다이 헤드를 설치하는 동시에, 유사 다이 헤드에 근접시킨, 백업 롤과 동일 형상의 유사 백업 롤을 설치한다. 또한, 다이 헤드와 백업 롤과의 거리와, 유사 다이 헤드와 유사 백업 롤과의 거리를 연동시킨다. 그리고 유사 다이 헤드로부터 토출되는 슬러리 재료의 특성 값을 계측하는 동시에, 유사 다이 헤드와 유사 백업 롤과의 거리를 계측한다. 또, 이 이외의 점에 대해서는, 본 실시 형태는 제1 실시 형태와 같으므로 중복이 되는 설명은 생략한다.
도 8은, 본 실시 형태에 관한 전극 생산 제어 시스템의 구성을 간략화해서 도시한 구성도다. 도시한 화살표는 슬러리 재료(305A)가 흐르는 방향을 도시하고 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 전극 생산 제어 시스템(30)은, 유사 다이 헤드(300'), 유사 백업 롤(301'), 및 회수 호퍼(700)를 갖는다.
유사 다이 헤드(300') 및 유사 백업 롤(301')은, 각각 다이 헤드(300) 및 백업 롤(301)과 동일한 것을 사용할 수 있다. 다이 헤드(300) 및 유사 다이 헤드(300')는, 슬러리 재료(305A)의 배관(312C)으로부터 분기한 배관(312E) 및 배관(분기 공급로)(312E') 각각에 접속됨으로써 병렬로 설치된다.
이와 같이 유사 다이 헤드(300')를 설치하는 것은, 다이 헤드(300)로부터 토출 후의 슬러리 재료(305A)의 압력, 온도, 다이 헤드(300) 내의 슬러리 재료(305A)의 토출 유량을 직접 계측하는 것이 다이 헤드(300)의 구조상, 곤란 혹은 불가능하기 때문이다.
유사 다이 헤드(300')를 설치함으로써, 다이 헤드(300)에 있어서의 슬러리 재료(305A)의 특성 값을 간접적으로 계측할 수 있다. 즉, 유사 다이 헤드(300')는 다이 헤드(300)와 동일한 것을 사용하고, 또한 병렬로 설치된다. 따라서, 다이 헤드(300)로부터의 토출 후의 슬러리 재료(305A)의 압력, 온도, 다이 헤드(300) 내의 슬러리 재료(305A)의 토출 유량은, 유사 다이 헤드(300')에 있어서의 그것과 동일해진다. 따라서, 다이 헤드(300)로부터의 토출 후의 슬러리 재료(305A)의 압력, 온도, 다이 헤드(300) 내의 슬러리 재료(305A)의 토출 유량을 유사 다이 헤드(300')에 있어서의 그것을 계측함으로써 간접적으로 계측할 수 있다.
전극(311)의 제조 중에, 다이 헤드(300)와 백업 롤(301)과의 거리를 계측하는 것은 곤란하다. 그러나 유사 다이 헤드(300')와 유사 백업 롤(301')과의 거리를, 다이 헤드(300)와 백업 롤(301)과의 거리와 동일해지도록 연동시켜, 유사 다이 헤드(300')와 유사 백업 롤(301')과의 거리를 계측한다. 이에 의해, 다이 헤드(300)와 백업 롤(301)과의 거리를 유사 다이 헤드(300')와 유사 백업 롤(301')과의 거리에 의해 간접적으로 계측할 수 있다. 다이 헤드와 백업 롤과의 거리는, 예를 들어 다이 헤드(300)의 토출구와 백업 롤(301)의 외주면과의 거리를 말한다.
회수 호퍼(700)는 유사 다이 헤드(300')로부터 토출되는 슬러리 재료(305A)를 회수하고, 슬러리 재료(305A)를 탱크(305)로 재귀시키는 배관(312D)으로 복귀시킨다. 이에 의해, 슬러리 재료(305A)의 불필요한 소비를 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 전극 생산의 실제 도포 시공 공정에 있어서, 토출 후의 슬러리 재료의 압력, 온도, 다이 헤드 내의 슬러리 재료의 토출 유량, 및 다이 헤드와 백업 롤과의 거리를 간접적으로 계측 가능하게 한다. 그리고 계측한 이들 슬러리 재료의 특성 값의 변화량을 기초로 하여, 도포 시공 조건인 다이 헤드와 백업 롤과의 거리를 계측하여 제어한다. 이에 의해, 슬러리 재료의 특성 변동에 의한 영향을 억지하고, 도포 시공 조건의 재설정에 의한 전극 생산의 생산성 저하를 방지하여, 품질이 안정된 전극의 생산을 실현할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 관한 전극 생산 방법 및 전극 생산 제어 시스템에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이들의 실시 형태에 한정되지 않는다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에 있어서는, 간헐 도포 시공에 의한 전극 생산의 경우에 대해서 설명했지만, 연속 도포 시공에 의한 전극 생산에 있어서도 본 발명을 적용할 수 있다. 이 경우, 슬러리 재료의 점성이나 압력을 계측하고, 이들의 변동량을 기초로 하여 리턴 밸브의 개폐 타이밍을 제어함으로써, 전극의 중량 또는 두께의 편차를 방지하여, 전극의 품질 유지를 도모할 수 있다.
또한, 예를 들어 편면 도포 시공뿐만 아니라 양면 도포 시공에 의한 전극 생산에 본 발명을 적용할 수 있다. 이 경우, 슬러리 재료의 점성이나 압력을 계측하고, 이들의 변동량을 기초로 하여 도포 시공 밸브의 개폐 타이밍을 제어함으로써, 집전체의 양면에 형성하는 전극의 위치 어긋남을 방지하고, 또한 전극의 품질 유지를 도모할 수 있다.
이하에, 본 발명의 실시 형태에 관한 전극 생산 방법 및 전극 생산 제어 시스템의 효과를 나타낸다.
·생산 공정 내에 연속으로 공급되고 있는 슬러리 재료의 특성 값의 변동량을 계측해 상기 변동량을 기초로 하여 슬러리 재료의 도포 시공 조건을 제어한다. 이에 의해, 슬러리 재료의 특성 변동에 의한 영향을 억지하고, 도포 시공 조건의 재설정에 의한 전극 생산의 생산성 저하를 방지하여, 품질이 안정된 전극의 생산을 실현할 수 있다.
·계측한 슬러리 재료의 특성 값의 변동량을 기초로 하는 도포 시공 조건의 제어에다가, 계측한 도포 시공 후의 슬러리 재료의 두께 또는 중량을 기초로 하는 도포 시공 조건의 제어를 행함으로써, 더욱 안정된 전극의 생산을 실현할 수 있다.
·다이 헤드로부터 토출 후의 슬러리 재료의 압력을 전극 생산의 실제 도포 시공 공정에 있어서 간접적으로 계측 가능하게 하고, 계측한 토출 후의 슬러리 재료의 압력 변동량을 기초로 하여 슬러리 재료의 도포 시공 조건을 제어한다. 이에 의해, 슬러리 재료의 특성 변동에 의한 영향을 억지하고, 도포 시공 조건의 재설정에 의한 전극 생산의 생산성 저하를 방지하여, 품질이 안정된 전극의 생산을 실현할 수 있다.
·전극 생산의 실제 도포 시공 공정에 있어서, 토출 후의 슬러리 재료의 압력, 온도, 다이 헤드 내의 슬러리 재료의 토출 유량, 및 다이 헤드와 백업 롤과의 거리를 간접적으로 계측 가능하게 한다. 그리고 계측한 이들 슬러리 재료의 특성 값의 변화량을 기초로 하여, 도포 시공 조건인 다이 헤드와 백업 롤과의 거리를 계측해 제어한다. 이에 의해, 슬러리 재료의 특성 변동에 의한 영향을 억지하고, 도포 시공 조건의 재설정에 의한 전극 생산의 생산성 저하를 방지하여, 품질이 안정된 전극의 생산을 실현할 수 있다.
·슬러리 재료의 점도 변동을 기초로 하여 도포 시공 조건을 제어함으로써, 다이 헤드로부터 슬러리 재료의 토출을 용이하게 하고, 슬러리 재료의 도포 시공성을 향상시킬 수 있다. 이에 의해, 전극의 중량이나 두께의 생산 편차를 줄일 수 있다.
10 : 적층형 2차 전지
30 : 전극 생산 제어 시스템
32 : 제어부(도포 시공 조건 제어 수단)
33 : 도포 시공 장치
110A : 플러스극 탭
110B : 마이너스극 탭
210 : 플러스극 활물질층(전극)
220 : 마이너스극 활물질층(전극)
230, 310 : 집전체(피도포 시공재)
240 : 전해질층
250 : 시일 부재
300 : 다이 헤드
300A : 매니폴드(전극 재료의 통로)
300' : 유사 다이 헤드
301 : 백업 롤
301' : 유사 백업 롤
303 : 건조로
304 : 권취 롤
305 : 탱크
305A : 슬러리 재료(전극 재료)
306 : 펌프
307 : 리턴 밸브
308 : 도포 시공 밸브
309A, 309B, 309C : 압력계(계측 수단)
312A, 312B, 312C, 312D, 312E, 312E' : 배관(전극 재료의 통로, 전극 재료의 공급로, 분기 공급로)
311 : 전극
313 : 점도계(계측 수단)
314, 315 : 중량계(도포 시공 후 계측 수단)
500 : 모의 형상 통로

Claims (12)

  1. 전극 재료를 피도포 시공재로 토출하는 다이 헤드로부터 토출되는 전극 재료의 압력을 간접적으로 계측하기 위하여, 상기 다이 헤드 내의 통로인 매니폴드와 동일한 형상을 갖고 상기 다이 헤드에 상기 전극 재료를 공급하는 배관에 설치된 유사 형상 통로를 통과하는 상기 전극 재료의 압력을, 상기 다이 헤드의 상기 매니폴드를 통과하는 상기 전극 재료의 압력으로서 계측하는 계측 단계와,
    상기 계측 단계에 있어서 계측된 상기 전극 재료의 압력의 초기 값에 대한 변동량을 기초로 하여 상기 전극 재료의 상기 피도포 시공재로의 도포 시공 조건을 제어하는 도포 시공 조건 제어 단계를 갖는 것을 특징으로 하는, 전극 생산 방법.
  2. 전극 재료를 피도포 시공재로 토출하는 다이 헤드로부터 토출되는 전극 재료의 압력, 온도, 토출 유량 중 적어도 하나를 간접적으로 계측하기 위하여, 상기 다이 헤드와 병렬로 상기 전극 재료의 상기 다이 헤드로의 공급로로부터 분기된 분기 공급로에 설치된 상기 다이 헤드와 같은 형상의 유사 다이 헤드로부터 토출되는 상기 전극 재료의 압력, 온도, 토출 유량 중 적어도 하나를 상기 다이 헤드로부터 토출되는 상기 전극 재료의 압력, 온도, 토출 유량 중 적어도 하나로서 계측하는 계측단계와,
    상기 다이 헤드와, 상기 다이 헤드와의 거리가 변경 가능한 백업 롤과의 거리에, 상기 유사 다이 헤드와, 상기 백업 롤과 동일한 형상의 유사 백업 롤과의 거리를 연동시켜, 상기 유사 다이 헤드와 상기 유사 백업 롤과의 거리를 계측함으로써 상기 다이 헤드와 상기 백업 롤과의 거리를 계측하는 거리 계측 단계와,
    상기 계측 단계에 있어서 계측된 상기 전극 재료의 압력, 온도, 토출 유량 중 적어도 하나의 변동량을 기초로 하여, 적어도 상기 거리 계측 단계에 있어서 계측된 상기 다이 헤드와 상기 백업 롤과의 거리를 도포 시공 조건으로서 제어하는 도포 시공 조건 제어 단계를 갖는 것을 특징으로 하는, 전극 생산 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피도포 시공재로의 도포 시공 후의 상기 전극 재료의 두께 및 중량 중 적어도 어느 하나를 계측하는 도포 시공 후 계측 단계를 더 갖고,
    상기 도포 시공 조건 제어 단계는, 상기 전극 재료의 상기 변동량 및 상기 도포 시공 후 계측 단계에 있어서 계측된 상기 전극 재료의 두께 또는 중량을 기초로 하여 상기 전극 재료의 도포 시공 조건을 제어하는 것을 특징으로 하는, 전극 생산 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 전극 재료를 피도포 시공재로 토출하는 다이 헤드로부터 토출되는 전극 재료의 압력을 간접적으로 계측하기 위하여, 상기 다이 헤드 내의 통로인 매니폴드와 동일한 형상을 갖고 상기 다이 헤드에 상기 전극 재료를 공급하는 배관에 설치된 유사 형상 통로를 통과하는 상기 전극 재료의 압력을 상기 다이 헤드의 상기 매니폴드를 통과하는 상기 전극 재료의 압력으로서 계측하는 계측 수단과,
    상기 계측 수단으로 계측된 상기 전극 재료의 압력의 초기 값에 대한 변동량을 기초로 하여 상기 전극 재료의 상기 피도포 시공재로의 도포 시공 조건을 제어하는 도포 시공 조건 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는, 전극 생산 제어 시스템.
  7. 전극 재료를 피도포 시공재로 토출시키는 다이 헤드와,
    상기 다이 헤드와의 거리가 변경 가능한 백업 롤과,
    상기 다이 헤드와 병렬로, 상기 전극 재료의 상기 다이 헤드로의 공급로로부터 분기된 분기 공급로에 설치된, 상기 다이 헤드와 동일한 형상의 유사 다이 헤드와,
    상기 유사 다이 헤드와의 거리가 상기 다이 헤드와 백업 롤과의 거리와 연동하는, 상기 백업 롤과 동일한 형상의 유사 백업 롤과,
    상기 다이 헤드로부터 토출되는 전극 재료의 압력, 온도, 토출 유량 중 적어도 하나를 간접적으로 계측하기 위하여, 상기 유사 다이 헤드로부터 토출되는 상기 전극 재료의 압력, 온도, 토출 유량 중 적어도 하나를 상기 다이 헤드로부터 토출되는 상기 전극 재료의 압력, 온도, 토출 유량 중 적어도 하나로서 계측하는 계측 수단과,
    상기 계측 수단에 의해 계측된 상기 전극 재료의 압력, 온도, 토출 유량 중 적어도 하나의 변동량을 기초로 하여, 적어도 상기 유사 다이 헤드와 상기 유사 백업 롤과의 거리에 의해 계측된 상기 다이 헤드와 상기 백업 롤과의 거리를 도포 시공 조건으로서 제어하는 도포 시공 조건 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는, 전극 생산 제어 시스템.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 피도포 시공재로의 도포 시공 후의 상기 전극 재료의 두께 및 중량 중 적어도 어느 하나를 계측하는 도포 시공 후 계측 수단을 더 갖고,
    상기 도포 시공 조건 제어 수단은, 상기 전극 재료의 상기 변동량, 및 상기 도포 시공 후 계측 수단에 의해 계측된 상기 전극 재료의 두께 또는 중량을 기초로 하여 상기 전극 재료의 도포 시공 조건을 제어하는 것을 특징으로 하는, 전극 생산 제어 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 초기 값은 탱크 내로 공급된 직후의 전극 재료의 계측 값, 또는 소정의 규격 내의 품질로 전극을 안정적으로 생산할 수 있는 상태에서의 상기 탱크 내의 전극 재료의 계측 값인 것을 특징으로 하는, 전극 생산 방법.
  12. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 초기 값은 탱크 내로 공급된 직후의 전극 재료의 계측 값, 또는 소정의 규격 내의 품질로 전극을 안정적으로 생산할 수 있는 상태에서의 상기 탱크 내의 전극 재료의 계측 값인 것을 특징으로 하는, 전극 생산 제어 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022129860A1 (en) * 2020-12-17 2022-06-23 Dyson Technology Limited Apparatus for making an electrode-electrolyte structure

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015052547A (ja) * 2013-09-09 2015-03-19 トヨタ自動車株式会社 計測装置、電極板製造装置及びこれらの方法
EP3211695B1 (en) * 2014-10-21 2020-01-08 Envision AESC Energy Devices Ltd. Method and apparatus for manufacturing electrode for secondary battery
CN105709996B (zh) * 2016-04-22 2018-05-15 浙江昀邦电池有限公司 一种旋转式定量喷涂设备
US20190081317A1 (en) * 2017-09-11 2019-03-14 Andreas Keil Web coating and calendering system and method
JP7137303B2 (ja) * 2017-11-29 2022-09-14 株式会社カネカ 二次電池製造システムの制御方法
JP7137302B2 (ja) * 2017-11-29 2022-09-14 株式会社カネカ 二次電池製造システムの制御方法
KR20230004808A (ko) * 2020-05-06 2023-01-06 리미널 인사이츠 인코포레이티드 필름의 음향 신호 기반 분석
KR20220067399A (ko) * 2020-11-17 2022-05-24 현대자동차주식회사 이차전지 코팅 시스템 및 그 방법
JP7261783B2 (ja) * 2020-11-18 2023-04-20 プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 電極の製造方法および電極ペースト塗工装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4043939B2 (ja) * 2000-07-03 2008-02-06 松下電器産業株式会社 電池用極板の製造法及び電極製造装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61243656A (ja) * 1985-04-19 1986-10-29 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 密閉形アルカリ蓄電池の極板製造法
JPS6224558A (ja) * 1985-07-24 1987-02-02 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd アルカリ蓄電池極板用スラリ−粘度調節装置
JPH03214564A (ja) * 1990-01-17 1991-09-19 Toshiba Battery Co Ltd 扁平形電池正極体の製造方法
JPH097581A (ja) * 1995-06-16 1997-01-10 Furukawa Electric Co Ltd:The 電池用極板の製造方法
JPH09161792A (ja) * 1995-12-11 1997-06-20 Toshiba Battery Co Ltd アルカリ蓄電池の極板の製造方法
JP3680985B2 (ja) * 1999-06-11 2005-08-10 トヨタ自動車株式会社 電池用シート電極の製造方法
JP4506103B2 (ja) * 2003-06-04 2010-07-21 株式会社村田製作所 セラミックグリーンシートの製造方法及び製造装置
JP2010125422A (ja) * 2008-11-28 2010-06-10 Nissan Motor Co Ltd 塗工装置および塗工装置の制御方法
JP5368833B2 (ja) * 2009-03-05 2013-12-18 トヨタ自動車株式会社 塗工機
JP5358335B2 (ja) * 2009-07-28 2013-12-04 トヨタ自動車株式会社 検査装置
JP5581850B2 (ja) * 2010-06-25 2014-09-03 トヨタ自動車株式会社 電池の製造方法および電極製造装置
US20130183438A1 (en) * 2010-09-13 2013-07-18 Shigeru Suzuki Battery electrode manufacturing method and battery electrode manufacturing device
WO2012059982A1 (ja) * 2010-11-02 2012-05-10 トヨタ自動車株式会社 塗工方法及び塗工装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4043939B2 (ja) * 2000-07-03 2008-02-06 松下電器産業株式会社 電池用極板の製造法及び電極製造装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022129860A1 (en) * 2020-12-17 2022-06-23 Dyson Technology Limited Apparatus for making an electrode-electrolyte structure

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KR20130076719A (ko) 2013-07-08

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