KR101503140B1

KR101503140B1 - 이차전지용 분리막 코팅장치와 코팅방법

Info

Publication number: KR101503140B1
Application number: KR1020130084168A
Authority: KR
Inventors: 최현호; 안경진; 김민수
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2013-07-17
Publication date: 2015-03-17
Also published as: KR20140015190A

Abstract

본 발명은 이차전지용 격리판 코팅층의 균일한 코팅 두께를 유지하도록 가압하는 이차전지용 분리막 코팅장치에 관한 것으로, 분리막 원단을 코팅액에 디핑(dipping)하여 상기 분리막 원단의 표면에 코팅층을 형성시키는 코팅부; 상기 분리막 원단에 코팅된 코팅층을 가압하여 코팅층의 두께를 균일하게 조절하는 가압부; 상기 분리막 원단에 코팅된 코팅층을 건조시키는 건조부; 및 상기 분리막 원단을 되감기하는 리코일러부를 포함한다.

Description

이차전지용 분리막 코팅장치와 코팅방법{COATING DEVICE AND COATING METHOD OF SECONDARY BATTERY SEPARATOR}

본 발명은 이차전지용 분리막 코팅장치와 코팅방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분리막 원단에 코팅된 코팅층을 가압하여 코팅 두께를 조절하는 한편, 균일하게 유지시키는 이차전지용 분리막 코팅장치 및 코팅방법에 관한 것이다.

일반적으로, 이차전지용 분리막은 분리막 원단을 세라믹(Ceramic)과 바인더(Binder)를 포함하는 코팅액에 함침하여 코팅한다.

이러한 이차전지용 분리막 코팅방법은 특허등록번호 제10-0189769호 "이차전지의 코팅방법"이 자세히 개시되어 있다.

즉, 이차전지용 분리막은 코팅장치를 이용하여 코팅을 수행하며, 이러한 분리막 코팅장치(10)는 도 1a에 도시한 바와 같이, 용기(11), 코팅기(13), 열풍 건조로(15), 및 리코일러(17)를 포함한다.

용기(11)에는 상기한 분리막 원단(1)에 코팅될 수 있도록 적절한 배합비로 배합되어 있는 세라믹과 바인더(이하, "코팅층"이라 한다)가 구비되어 있다.

이와 같은, 용기(11)에 구비된 세라믹과 바인더에 분리막 원단(1)을 함침시킨 다음, 코팅된 분리막 원단(1)을 코팅기(13)로 가압하여 상기한 분리막 원단(1)에 코팅된 코팅층의 두께를 조절한다.

상기한 코팅기(10)는 도 1a의 확대도를 참조하면, 메이어 바아 또는 와이어 바아(Wire Bar)라고도 하며, 스테인레스 재질의 와이어(13a)가 길이방향 나선형으로 단단히 꼬여 있는 스테인레스 재질의 바아이다.

이와 같이, 코팅된 분리막 원단(1)은 열풍 건조로(15)를 통과하면서 코팅층이 건조되며, 열풍 건조로(15)를 통과한 분리막 원단은 리코일러(17)(Recoiler)에 의해 리코일되면서 분리막 원단(10)의 코팅이 완료된다.

한편, 상기한 분리막 원단(1)은 코팅층(2)의 코팅두께가 상당히 중요하다. 즉, 코팅층의 두께가 두꺼울 경우, 리튬 이온의 이동거리가 증가되어 셀(Cell)의 내부 저항이 증가하며, 코팅층의 두께가 얇을 경우 상대적으로 저항이 작아지게 된다.

따라서, 상기한 바와 같은 두께편차는 추후 이차전지의 성능을 좌우하는 중요한 요인이기 때문에 정밀한 두께 관리가 요구된다.

그러나, 종래기술에 따른 이차전지용 분리막 코팅장치는 분리막 원단에 코팅된 코팅층의 두께를 균일하게 조절하지 못하며, 이에 불량률이 크게 증가하는 문제가 있었다.

더욱이 종래기술에 따른 이차전지용 분리막 코팅장치는 코팅된 세라믹과 바인더의 두께를 일정하게 유지하기 위하여 가압을 하는 과정에서 세라믹 분말이 폴리오레핀(Poly-Olefin) 재질로 이루어진 격리판에 박히는 손상 또한 다발하는 문제가 있었다.

상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 도 1b에 도시한 다이 코팅(Die Coating)방식이 상기한 딥 코팅(Dip Coating)방식의 대안으로 대두되고 있다.

도시한 바를 참조로 하면, 다이 코팅방식은 상기한 딥 코팅방식과는 다르게 각기 다른 위치에 배치된 코팅기(14)(또는 "코팅다이"라 함)의 노즐(14a)을 통해 점상(點狀)의 슬러리(Slurry)가 도포되며, 분리막 원단(1)의 전, 후면으로 톱 코팅층(16)과 백 코팅층(미도시)이 약간의 시차를 두고 동시에 형성된다.

그러나, 상기한 다이 코팅방식 역시, 분리막 원단(1)의 이송속도와 코팅기(14)의 노즐 토출압력을 일정하게 유지하여야 하지만, 그 조건이 일치하지 않을 경우, 슬러리의 점도나 솔벤트(Solvent)의 증발로 인한 고형분의 함량에 따라 코팅층의 두께 편차가 발생하는 문제가 있었다.

특허등록번호 제10-0189769호

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 분리막 원단에 코팅되는 코팅층의 두께를 조절하는 한편, 균일하게 유지시킬 수 있는 이차전지용 분리막 코팅장치와 코팅방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 분리막 원단에 코팅된 코팅층을 적절한 압력으로 가압하여 분리막 원단의 손상을 방지하는 데 있다.

이와 같은 목적으로 이루어진 본 발명에 따른 이차전지용 분리막 코팅장치는 분리막 원단을 코팅액에 디핑(dipping)하여 상기 분리막 원단의 표면에 코팅층을 형성시키는 코팅부; 상기 분리막 원단에 코팅된 코팅층을 가압하여 코팅층의 두께를 균일하게 조절하는 가압부; 상기 분리막 원단에 코팅된 코팅층을 건조시키는 건조부; 및 상기 분리막 원단을 되감기하는 리코일러부를 포함한다.

상기 가압부는 상기 분리막 원단이 통과하는 관통홈이 형성된 가압본체와, 상기 관통홈을 통과하는 분리막 원단의 상하부에 상호 대응되게 구비되고 상기 분리막 원단에 코팅된 코팅층을 가압하여 두께를 균일하게 조절하는 제1 및 제2 가압롤러를 가지는 가압수단을 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2 가압롤러는 상기 가압본체의 내벽에 회전 가능하게 설치되는 제1 및 제2 롤러축과, 상기 제1 및 제2 롤러축에 회전 가능하게 설치되어 상기 분리막 원단에 코팅된 코팅층을 가압하여 두께를 균일하게 조절하는 제1 및 제2 롤러본체를 포함할 수 있다.

상기 가압부는 상기 제1 가압롤러를 상승 또는 하강시켜서 상기 제1 및 제2 롤러본체 사이의 간격을 조절하는 조절수단을 포함할 수 있다.

상기 조절수단은 상기 가압본체의 측부에 설치되는 조절너트와, 상기 조절너트에 상부에서 하부로 결합되고 하단이 제1 롤러축의 끝단에 자유 회전 가능하게 고정되는 조절나사를 포함할 수 있다.

상기 조절수단은 상기 조절나사를 회전시키는 핸들을 더 포함할 수 있다.

상기 가압부는 제1 및 제2 롤러본체를 상호 대응하는 방향으로 회전시키는 회전수단을 더 포함할 수 있다.

상기 회전수단은 제1 및 제2 롤러본체의 양측 끝단에 각각 설치되고 상호 치합되면서 제1 및 제2 롤러본체를 상호 대응하는 방향으로 회전시키는 제1 및 제2 기어와, 상기 제2 기어와 동력 전달 가능하게 연결되는 구동모터를 포함한다.

상기 구동모터의 구동축에는 구동 체인기어가 설치되고, 상기 제2 기어의 회전축에는 종동 체인기어가 설치되며, 상기 구동 체인기어와 종동 체인기어는 체인을 통해 동력 전달 가능하게 연결될 수 있다.

상기 가압수단는 코팅층을 가압하는 가압압력이 10gf/㎠ 이상 500kgf/㎠ 이하로 형성될 수 있다.

상기 가압수단은 상기 분리막 원단의 길이방향으로 다수개가 구비될 수 있다.

상기 분리막 원단이 삽입되는 관통홈의 입구에 위치한 가압수단에서 상기 분리막 원단이 인출되는 관통홈의 출구에 위치한 가압수단으로 갈수록 가압압력이 점차 상승하게 설정될 수 있다.

상기 가압부는 상기 가압수단에 의해 두께가 조절되면서 분리막 원단으로부터 낙하하는 코팅액을 다시 코팅부로 유입되게 안내하는 안내수단을 포함할 수 있다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 이차전지용 분리막 코팅장치의 코팅방법은 분리막 원단을 코팅액에 디핑(dipping)하여 상기 분리막 원단의 표면에 코팅층을 형성시키는 코팅단계; 상기 분리막 원단에 코팅된 코팅층을 가압하여 코팅층의 두께를 균일하게 조절하는 가압단계; 상기 분리막 원단의 표면에 코팅된 코팅층을 고온의 열을 이용하여 건조시키는 건조단계; 상기 코팅층이 건조된 분리막 원단을 되감기하는 감기단계를 수행한다.

상기 가압단계는 상기 분리막 원단에 코팅된 코팅층을 가압부를 통해 가압하여 코팅층의 두께를 균일하게 조절할 수 있다.

상기 가압부는 상기 분리막 원단이 통과하는 관통홈이 형성된 가압본체와, 상기 관통홈을 통과하는 분리막 원단의 상하부에 상호 대응되게 구비되고 상기 분리막 원단에 코팅된 코팅층을 가압하여 두께를 균일하게 조절하는 제1 및 제2 가압롤러를 가지는 가압수단을 포함한다.

상기 가압부는 제1 및 제2 롤러본체를 상호 대응하는 방향으로 회전시키는 회전수단을 포함할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 분리막 코팅장치와 코팅방법은분리막 원단에 코팅된 코팅층의 코팅 두께를 조절하는 한편, 균일하게 유지시킬 수 있으며, 이에 이차전지의 성능을 향상시키도록 하는 효과가 있다.

또한, 분리막 원단의 코팅층을 적절한 압력으로 가압하여 분리막 원단의 손상을 방지함과 동시에 코팅두께는 균일하게 유지하는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 이차전지용 분리막 코팅장치를 나타낸 도면으로서, 도 1a는 스테인레스 재질의 와이어가 권취된 코팅기를 포함하는 이차전지용 분리막 코팅장치이고, 도 1b는 다이 코팅방식의 코팅기를 포함하는 이차전지용 분리막 코팅장치이다.
도 2는 본 발명에 따른 이차전지용 분리막 코팅장치를 도시한 도면.
도 3은 도 2에 표시된 A-A선 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 이차전지용 분리막 코팅방법을 도시한 순서도.
도 5는 본 발명에 따른 이차전지용 분리막 코팅방법에 의해 제작된 분리막을 도시한 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 이차전지용 분리막 코팅장치의 다른 실시예를 나타낸 도면.

본 발명에 따른 이차전지용 분리막 코팅장치는 분리막 원단을 코팅하여 코팅층을 형성하는 코팅부와 코팅된 코팅층을 건조하는 건조부 사이에 코팅층의 두께를 조절함과 동시에 균일하게 유지시키는 가압부를 포함하며, 이에 불량률 감소 및 이차전지의 성능을 향상시키는 장치이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

[이차전지용 분리막 코팅장치]

본 발명의 실시예에 따른이차전지용 분리막 코팅장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 분리막 원단(1)을 코팅액(110)에 디핑(dipping)하여 분리막 원단(1)의 표면에 코팅층(2)을 형성시키는 코팅부(100), 분리막 원단(1)에 코팅된 코팅층(2)을 가압하여 코팅층(2)의 두께를 균일하게 조절하는 가압부(200), 분리막 원단(1)에 코팅된 코팅층(2)을 건조시키는 건조부(300), 및 분리막 원단(1)을 되감기하는 리코일러부(400)를 포함한다.

코팅부(100)는 도 2를 참조하면, 상부가 개방되고 코팅액(110)이 저장된 용기 형태를 가지며, 코팅액(110)은 세라믹과 바인더를 포함하여 제조된다.

그리고 코팅부(100)의 내부에는 분리막 원단(1)이 코팅액(110)에 디핑(dipping)되도록 안내하는 안내롤러(120)가 설치되며, 상기 안내롤러(120)의 회전시 분리막 원단(1)이 안내롤러(120)이 하부면을 따라 안내됨과 동시에 코팅액(110)에 디핑되면서 분리막 원단(1)의 표면에 코팅층(2)을 형성한다.

한편, 코팅부(100)는 분리막 원단(1)에 코팅된 코팅층의 두께를 1차로 조절하는 메이어 바아(130)를 포함하며, 메이어 바아(130)는 분리막 원단(1)에 코팅된 코팅층의 평탄화 작업화 함께, 후술되는 가압부(200)의 정밀 두께 조절을 위한 코팅층(2)의 두께를 일정 부분 줄여주기 위한 구성이다.

즉, 메이어 바아(130)는 도 2을 참조하면, 코팅부(100)와 후술되는 건조부(300)사이를 통과하는 코팅층이 형성된 분리막 원단(1)의 상면과 하면을 동시에 가압하여 코팅층의 두께를 조절하는 한편, 코팅층(2)의 두께 조절에 의해 남게 되는 코팅액(110)은 다시 코팅부(100)로 낙하하여 재사용된다.

여기서 메이어 바아(130)는 도 1a를 참조하면, 스테인리스 재질의 와이어(13a)가 나선형으로 단단히 꼬여 있어 정밀 두께 조절이 불가능하며, 이에 후술되는 가압부(200)를 통해 코팅층(2)의 두께를 정밀하게 조절한다.

즉, 메이어 바아(130)는 코팅층의 두께를 설정된 두께 보다 크게 1차 조절하며, 후술되는 가압부(200)는 1차 조절된 코팅층을 설정된 두께에 맞게 정밀하게 2차 조절한다.

가압부(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 분리막 원단에 코팅된 코팅층을 설정된 두께에 맞게 정밀 조절하기 위한 것으로, 분리막 원단(1)이 통과하는 관통홈(211)이 형성된 가압본체(210)와, 관통홈(211)을 통과하는 분리막 원단(1)의 상하부에 상호 대응되게 구비되고 분리막 원단(1)에 코팅된 코팅층(2)을 가압하여 두께를 균일하게 조절하는 제1 및 제2 가압롤러(221)(222)를 가지는 가압수단(220)을 포함한다.

제1 및 제2 가압롤러(221)(222)는 관통홈(211)의 내벽에 형성된 결합홀(212)에 회전 가능하게 설치되는 제1 및 제2 롤러축(221a)(222a)과, 제1 및 제2 롤러축(221a)(222a)에 회전 가능하게 설치되어 분리막 원단(1)에 코팅된 코팅층(2)을 가압하여 두께를 균일하게 조절하는 제1 및 제2 롤러본체(221b)(222b)를 포함한다.

즉, 가압부(200)는, 분리막 원단(1)이 가압본체(210)의 관통홈(211)에 삽입된 후, 제1 및 제2 가압롤러(221)(222) 사이를 통과하게 되는데, 이때 분리막 원단(1)에 코팅된 코팅층(2)이 제1 및 제2 가압롤러(221)(222) 사이의 간격에 맞는 코팅층(2)을 제외한 나머지 부분을 차단하면서 코팅층(2)의 두께를 균일하게 조절한다.

여기서 제1 및 제2 가압롤러(221)(222)는 코팅층(2)의 두께를 조절하는 제1 및 제2 롤러본체(221b)(222b)가 코팅층(2)과의 마찰력에 의해 자연히 회전하게 되며, 제1 및 제2 롤러본체(221b)(222b)의 회전에 의해 코팅층(2)의 표면을 가압하여 긁힘 자국 없이 평탄화시킬 수 있다.

여기서 제1 및 제2 롤러본체(221b)(222b)의 회전력을 향상시키기 위해 제1 롤러축(221a)과 제1 롤러본체(221b)의 사이 또는 제2 롤러축(222a)과 제2 롤러본체(222b) 사이에 베어링을 더 포함할 수 있으며, 이에 제1 및 제2 롤러본체(221b)(222b)의 회전력 증대와 함께 소음 발생을 방지한다.

한편, 가압부(200)는 제1 가압롤러(221)를 상승 또는 하강시켜서 제1 및 제2 롤러본체(221b)(222b) 사이의 간격을 조절하는 조절수단(230)을 포함한다.

조절수단(230)은 도 3을 참조하면, 가압본체(210)의 측부에 설치되는 조절너트(231)와, 조절너트(231)에 상부에서 하부로 결합되고 하단이 제1 롤러축(221a)의 끝단에 자유 회전 가능하게 고정되는 조절나사(232)를 포함한다.

여기서, 상기 결합홀(212)은 제1 롤러축(221a)이 가압본체(210)의 상하방향으로 이동하도록 긴 장홀로 형성된다.

즉, 조절수단(230)은 머리부와 나사부로 형성되며, 이 나사부가 조절너트(231)의 상부에서 하부로 나사 결합된 상태로 관통한 후, 제1 롤러축(221a)의 끝단에 자유 회전 가능하게 고정된다.

따라서, 조절수단(230)은 조절나사(232)를 회전시키면, 나사부가 조절너트(231)의 나사산을 따라 회전함과 동시에 상승하거나 또는 하강하며, 조절나사(232)와 연동하여 제1 롤러축(221a)이 결합홀(212) 내에서 상승하거나 또는 하강하고, 제1 롤러축(221a)과 함께 제1 롤러본체(221b)가 상승하거나 또는 하강하며, 이에 제1 및 제2 롤러본체(221b)(222b) 사이의 간격이 벌어지거나 또는 좁혀지면서 코팅층(2)의 코팅 두께를 조절한다.

한편, 조절수단(230)은 조절나사(232)를 회전시키는 핸들(233)을 더 포함하며, 핸들(233)은 조절나사(232)의 상단인 머리부에 설치되어 조절나사(232)를 보다 용이하게 회전시킨다.

한편, 가압부(200)는 가압본체(210)의 관통홈(211) 내부에 분리막 원단(1)이 통과하는 방향으로 가압수단(220)을 다수개 형성할 수 있으며, 이에 다수개의 가압수단(220)을 통해 분리막 원단(1)에 코팅된 코팅층(2)을 다수번 가압함으로써 코팅두께를 균일하고 정밀하게 조절한다.

한편, 가압수단(220)은 코팅층(2)을 가압하는 가압압력이 10gf/㎠ 이상 500kgf/㎠ 이하로 설정되는 것이 바람직하다.

즉, 가압수단(220)은 코팅층(2)을 가압하는 가압압력이 10gf/㎠ 이하일 경우 가압력이 약하여 코팅층(2)의 두께 조절을 정밀하고 균일하게 유지시키는 데 한계가 있으며, 코팅층(2)을 가압하는 가압압력이 500kgf/㎠ 이상일 경우 가압력이 강하여 코팅층(2)을 이루고 있는 세라믹 분말이 폴리오레핀(Poly-Olefin) 재질의 분리막(1)에 박히면서 손상되는 문제가 있다.

이에 가압수단(220)은 코팅층(2)을 가압하는 가압압력이 10gf/㎠ 이상 500kgf/㎠ 이하로 설정함으로써 코팅층(2)의 정밀한 두께 조절이 가능하고, 분리막 원단(1)의 손상을 방지한다.

한편, 가압부(200)는 도 2를 참조하면, 분리막 원단(1)이 삽입되는 관통홈(211)의 입구(211a)에 위치한 가압수단(220)에서 분리막 원단(1)이 인출되는 관통홈(211)의 출구(211b)에 위치한 가압수단(220)으로 갈수록 가압압력이 점차 상승하게 설정될 수 있다.

일례로, 입구(211a)에 위치한 가압수단(220)에서 출구(211b)에 위치한 가압수단(220)까지 순서대로 10gf/㎠, 1kgf/ ㎠, 10kgf/ ㎠, 100kgf/ ㎠, 500kgf/ ㎠로 가압력을 설정할 수 있으며, 이에 분리막 원단(1)의 코팅층(2)을 가압하는 가압력을 점차 증대시킴에 따라 코팅층(2)의 두께를 보다 정밀하게 조절할 수 있다.

여기서 가압수단(220)의 가압력은 제1 및 제2 롤러본체(221b)(222b)의 중량을 증대시키거나 감소시켜서 설정할 수 있다.

한편, 가압부(200)는 가압수단(220)에 의해 두께가 조절되면서 분리막 원단(1)으로부터 낙하하는 코팅액(110)을 다시 코팅부(100)로 유입되게 안내하는 안내수단(250)이 더 포함될 수 있다.

즉, 안내수단(250)은 컨베이어벨트 또는 길이방향으로 홈이 형성된 안내판으로 구성될 수 있으며, 가압본체(210)의 하부에서 코팅부(100)까지 연결되게 구비된다.

일례로, 안내수단(250)은 도 2를 참조하면, 가압본체(210)의 하부에서 코팅부(100)까지 경사지게 구비되며, 이에 분리막 원단(1)으로부터 낙하되는 코팅액(211)이 안내수단(250)에 떨어진 후, 안내수단(250)의 경사면을 따라 흘러내리면서 코팅부(100)에 유입된다.

이와 같이 안내수단(250)은 가압부(200)에 의해 두께가 조절되면서 남게 되는 코팅액을 다시 코팅부(100)에 유입시킴으로써 코팅액의 소비를 줄여 비용을 절감할 수 있다.

건조부(300)는 도 2을 참조하면, 가압부(200)를 통과한 분리막 원단(1)에 코팅된 코팅층(2)을 건조시키기 위한 것으로, 고온의 열풍을 분리막 원단(1)의 상면과 하면에 코팅된 코팅층(2)에 분사하여 건조시킨다.

리코일러부(400)는 가장자리(1a)가 절단된 분리막 원단(1)을 다시 되감기 하는 것으로, 가장자리(1a)가 절단된 분리막 원단(1)을 되감는 권취 롤러를 포함한다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 분리막 코팅장치는 분리막 원단에 코팅된 코팅층을 다수의 가압수단(220)을 포함한 가압부(200)를 통해 정밀하고 균일하게 조절함으로써 이차전지의 품질성 증대 및 불량 발생을 현저히 방지한다.

이하, 전술한 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 분리막 코팅장치의 코팅방법을 설명하면 다음과 같다.

[이차전지용 분리막 코팅방법]

본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 분리막 코팅방법은 도 4에 도시된 순서도와 같이, 분리막 원단을 코팅액에 디핑(dipping)하여 상기 분리막 원단의 표면에 코팅층을 형성시키는 코팅단계(S10), 상기 분리막 원단에 코팅된 코팅층을 가압하여 코팅층의 두께를 균일하게 조절하는 가압단계(S20), 상기 분리막 원단의 표면에 코팅된 코팅층을 고온의 열풍을 이용하여 건조시키는 건조단계(S30), 코팅층이 건조된 분리막 원단을 되감기하는 감기단계(S40)를 수행한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 분리막 코팅방법을 보다 상세히 설명한다.

코팅단계(S10)는 분리막 원단(1)의 표면에 코팅층(2)을 형성하기 위해 코팅부(100)를 이용한다.

즉, 코팅단계(S10)는 도 2를 참조하면. 분리막 원단(1)을 코팅부(100)의 코팅액(110)에 디핑하여 분리막 원단(1)의 양측 표면에 코팅층(2)을 형성한다. 그런 다음, 코팅층이 형성된 분리막 원단(1)을 한 쌍의 메이어 바아(130) 사이에 통과시켜서 분리막 원단(1)에 두껍게 코팅된 코팅층의 두께를 1차로 조절한다.

코팅단계(S10)가 완료되면, 분리막 원단(1)에 코팅된 코팅층(2)의 두께를 정밀하게 조절하고 균일하게 유지시키기 위한 가압단계(S20)를 수행하며, 가압단계(S20)는 가압부(200)를 이용한다.

가압단계는 도 3을 참조하면, 조절수단(230)을 이용하여 분리막 원단(1)에 코팅된 코팅층(2)의 두께를 조절하기 위해 제1 및 제2 가압롤러(221)(222) 사이의 간격을 조절한다. 즉, 핸들(233)을 회전시키면, 조절너트(231)를 중심으로 조절나사(232)가 회전함과 동시에 상승 또는 하강하며, 조절나사(232)와 연동하여 제1 가압롤러(221)가 상승 또는 하강하면서 제1 및 제2 가압롤러(221)(222) 사이의 간격이 조절된다.

그런 다음, 분리막 원단(1)을 가압수단(220)인 제1 및 제2 가압롤러(221)(222) 사이에 통과시키면, 제1 및 제2 가압롤러(221)(222) 사이의 간격에 맞게 코팅층(2)의 두께가 조절된다.

이때 분리막 원단(1)은 다수개의 가압수단(220)를 통과하면서 코팅층(2)의 두께를 정밀하게 조절하게 되며, 더욱이 코팅층(2)의 마찰력에 의해 제1 및 제2 가압롤러(221)(222)의 제1 및 제2 롤러본체(221b)(222b)가 회전하면서 가압하게 되어 코팅층(2)의 표면에 긁힘 자국 없이 평탄화할 수 있다.

한편, 가압수단(220)에 의해 두께가 조절되고 남게 되는 코팅액(211)은 분리막 원단(1)의 양측 단부로 점차 이동된 후 가압본체(210)의 하부로 낙하한 후 안내수단(250)의 상면에 유입되고, 안내수단(250)에 유입된 코팅액(211)은 안내수단(250)의 경사면을 따라 흘러내린 후 코팅부(100)로 회수된다.

가압단계(S20)가 완료되면, 두께가 조절된 코팅층(2)을 건조시키기 위한 건조단계(S30)를 수행한다.

즉, 건조단계(S30)는 도 2를 참조하면, 고온의 열풍을 분리막 원단(1)에 코팅된 코팅층에 분사하여 건조시킨다.

건조단계(S30)가 완료되면 코팅층(2)이 건조된 분리막 원단(1)을 되감는 감기단계(S40)를 수행한다.

감기단계(S40)는 도 2를 참조하면, 코팅층(2)이 건조된 분리막 원단(1)을 회전하는 권취롤러에 되감으며, 이때 코팅층(2)의 두께가 균일하게 조절됨에 따라 균일한 두께로 분리막 원단(1)을 되감을 수 있다.

이와 같은 코팅방법을 통해 도 5에 도시된 바와 같은 분리막 원단(1)의 표면에 두께가 조절된 코팅층(2)를 가지는 분리막(3)을 제조할 수 있다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 분리막 코팅방법은 분리막 원단에 코팅된 코팅층의 두께를 조절하는 한편 균일하게 유지시킴으로써 분리막의 성능 악화를 방지하여 이차전지의 성능을 향상시킨다.

[이차전지용 분리막 코팅장치의 다른 실시예]

이하, 전술한 이차전지용 분리막 코팅장치의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 구성과 기능을 가지는 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.

본 실시예에 따른 이차전지용 분리막 코팅장치의 가압부(200)는 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 롤러본체(221b)(222b)를 상호 대응하는 방향으로 회전시키는 회전수단(240을 더 포함할 수 있다.

일례로, 회전수단(240)은 제1 및 제2 롤러본체(221b)(222b)의 양측 끝단에 각각 설치되고 상호 치합되면서 제1 및 제2 롤러본체(221b)(222b)를 상호 대응하는 방향으로 회전시키는 제1 및 제2 기어(241)(242)와, 제2 기어(242)와 동력 전달 가능하게 연결되는 구동모터(243)를 포함한다.

여기서 구동모터(243)의 구동축에는 구동 체인기어(243a)가 설치되고, 제2 기어(242)의 회전축에는 종동 체인기어(242a)가 설치되며, 구동 체인기어(243a)와 종동 체인기어(242a)는 체인(244)을 통해 동력 전달 가능하게 연결된다.

즉, 회전수단(240)은 구동모터(243)가 회전하면, 구동모터(243)에 의해 제2 기어(242)가 회전하고, 제2 기어(242)에 의해 제1 및 제2 기어(241)(242)가 상호 대응하는 방향으로 회전하며, 제1 및 제2 기어(241)(242)와 함께 제1 및 제2 롤러본체(221b)(222b)가 상호 대응하는 방향으로 회전하면서 분리막 원단에 코팅된 코팅층(2)을 가압하여 두께를 조절한다.

따라서 회전수단(240)은 제1 및 제2 롤러본체(221b)(222b)를 상호 대응하는 방향으로 자동 회전시킴으로써 제1 및 제2 롤러본체(221b)(222b) 사이를 통과하는 분리막 원단에 코팅된 코팅층(2)의 표면을 구름 접촉된 상태로 가압할 수 있으며, 이에 코팅층의 두께를 보다 정밀하게 조절함과 동시에 코팅층의 긁힘 발생을 보다 현저히 방지한다.

본 발명은 상술한 특정 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변형실시는 본 발명의 청구범위 기재 범위 내에 있게 된다.

1 : 분리막 원단 100 : 코팅부
200: 가압부 300: 건조부
400: 리코일러부

Claims

분리막 원단을 코팅액에 디핑(dipping)하여 상기 분리막 원단의 표면에 코팅층을 형성시키는 코팅부;
상기 분리막 원단에 코팅된 코팅층을 가압하여 코팅층의 두께를 균일하게 조절하는 가압부;
상기 분리막 원단에 코팅된 코팅층을 건조시키는 건조부; 및
상기 분리막 원단을 되감기하는 리코일러부를 포함하며,
상기 가압부는 상기 분리막 원단이 통과하는 관통홈이 형성된 가압본체와, 상기 관통홈을 통과하는 분리막 원단의 상하부에 상호 대응되게 구비되고 상기 분리막 원단에 코팅된 코팅층을 가압하여 두께를 균일하게 조절하는 제1 및 제2 가압롤러를 가지는 가압수단을 포함하고,
상기 가압수단은 상기 분리막 원단의 길이방향으로 다수개가 구비되며,
상기 분리막 원단이 삽입되는 관통홈의 입구에 위치한 가압수단에서 상기 분리막 원단이 인출되는 관통홈의 출구에 위치한 가압수단으로 갈수록 가압압력이 점차 상승하게 설정되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막 코팅장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 제1 및 제2 가압롤러는 상기 가압본체의 내벽에 회전 가능하게 설치되는 제1 및 제2 롤러축과, 상기 제1 및 제2 롤러축에 회전 가능하게 설치되어 상기 분리막 원단에 코팅된 코팅층을 가압하여 두께를 균일하게 조절하는 제1 및 제2 롤러본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막 코팅장치.
청구항 3에 있어서,
상기 가압부는 상기 제1 가압롤러를 상승 또는 하강시켜서 상기 제1 및 제2 롤러본체 사이의 간격을 조절하는 조절수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막 코팅장치.
청구항 4에 있어서,
상기 조절수단은 상기 가압본체의 측부에 설치되는 조절너트와, 상기 조절너트에 상부에서 하부로 결합되고 하단이 제1 롤러축의 끝단에 자유 회전 가능하게 고정되는 조절나사를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막 코팅장치.
청구항 5에 있어서,
상기 조절수단은 상기 조절나사를 회전시키는 핸들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막 코팅장치.
청구항 3에 있어서,
상기 가압부는 제1 및 제2 롤러본체를 상호 대응하는 방향으로 회전시키는 회전수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막 코팅장치.
청구항 7에 있어서,
상기 회전수단은 제1 및 제2 롤러본체의 양측 끝단에 각각 설치되고 상호 치합되면서 제1 및 제2 롤러본체를 상호 대응하는 방향으로 회전시키는 제1 및 제2 기어와, 상기 제2 기어와 동력 전달 가능하게 연결되는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막 코팅장치.
청구항 8에 있어서,
상기 구동모터의 구동축에는 구동 체인기어가 설치되고,
상기 제2 기어의 회전축에는 종동 체인기어가 설치되며,
상기 구동 체인기어와 종동 체인기어는 체인을 통해 동력 전달 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막 코팅장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가압수단는 코팅층을 가압하는 가압압력이 10gf/㎠ 이상 500kgf/㎠ 이하인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막 코팅장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 가압부는 상기 가압수단에 의해 두께가 조절되면서 분리막 원단으로부터 낙하하는 코팅액을 다시 코팅부로 유입되게 안내하는 안내수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막 코팅장치.
이차전지용 분리막 코팅방법으로서,
분리막 원단을 코팅액에 디핑(dipping)하여 상기 분리막 원단의 표면에 코팅층을 형성시키는 코팅단계;
상기 분리막 원단에 코팅된 코팅층을 가압하여 코팅층의 두께를 균일하게 조절하는 가압단계;
상기 분리막 원단의 표면에 코팅된 코팅층을 고온의 열을 이용하여 건조시키는 건조단계;
상기 코팅층이 건조된 분리막 원단을 되감기하는 감기단계를 수행하며,
상기 가압단계는 상기 분리막 원단에 코팅된 코팅층을 가압부를 통해 가압하여 코팅층의 두께를 균일하게 조절하고,
상기 가압부는 상기 분리막 원단이 통과하는 관통홈이 형성된 가압본체와, 상기 관통홈을 통과하는 분리막 원단의 상하부에 상호 대응되게 구비되고 상기 분리막 원단에 코팅된 코팅층을 가압하여 두께를 균일하게 조절하는 제1 및 제2 가압롤러를 가지는 가압수단을 포함하며,
상기 가압수단은 상기 분리막 원단의 길이방향으로 다수개가 구비되며,
상기 분리막 원단이 삽입되는 관통홈의 입구에 위치한 가압수단에서 상기 분리막 원단이 인출되는 관통홈의 출구에 위치한 가압수단으로 갈수록 가압압력이 점차 상승하게 설정되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막 코팅방법.
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청구항 14에 있어서,
상기 가압부는 상기 제1 가압롤러를 상승 또는 하강시켜서 상기 제1 및 제2 롤러본체 사이의 간격을 조절하는 조절수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막 코팅방법.
청구항 14에 있어서,
상기 가압부는 제1 및 제2 롤러본체를 상호 대응하는 방향으로 회전시키는 회전수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막 코팅방법.
청구항 14에 있어서,
상기 가압부는 상기 가압수단에 의해 두께가 조절되면서 분리막 원단으로부터 낙하하는 코팅액을 다시 코팅부로 유입되게 안내하는 안내수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막 코팅방법.
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