KR101562571B1 - 전극 코팅량 자동 조절 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연속적으로 이송되는 전류 집전체로서의 금속 시트에 전극 합제를 코팅하는 공정에서 코팅량을 자동 조절하는 장치로서, 금속 시트가 개재된 상태에서 금속 시트 상에 전극 합제를 압연하는 한 쌍의 다이; 금속 시트 상의 전극 합제의 로딩량을 측정하는 로딩량 측정부; 상기 로딩량 측정부로부터 수령한 로딩량 데이터를 바탕으로 하기 위치 조절부에 제어 신호를 송부하는 제어부; 및 금속 시트에 대한 전극 합제의 균일한 코팅량을 제공할 수 있도록, 상기 제어부로부터 수령한 제어 신호에 따라 상기 상부 다이 및 하부 다이의 위치를 조절하는 위치 조절부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 코팅량 자동 조절 장치를 제공한다.
따라서, 본 발명에 따른 전극 코팅량 자동 조절 장치는 기존의 전극 합제가 금속 시트 표면에 불균일하게 로딩되어 있더라도 위치 조절부에 의해 다이의 압연 압력을 가변하여 국부적으로 코팅량을 제어 함으로써 전극 합제의 코팅량이 균일한 전극 시트를 얻을 수 있으므로, 제품의 품질을 균일화 할 수 있음은 물론 작업의 공정성 및 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

전극 코팅량 자동 조절 장치 {Device for Controlling Coating-Quantity of Electrode}
본 발명은 전극 코팅량 자동 조절 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 연속적으로 이송되는 전류 집전체로서의 금속 시트에 전극 합제를 코팅하는 공정에서 코팅량을 자동 조절하는 장치로서, 금속 시트가 개재된 상태에서 금속 시트 상에 전극 합제를 압연하는 한 쌍의 다이; 금속 시트 상의 전극 합제의 로딩량을 측정하는 로딩량 측정부; 상기 로딩량 측정부로부터 수령한 로딩량 데이터를 바탕으로 하기 위치 조절부에 제어 신호를 송부하는 제어부; 및 금속 시트에 대한 전극 합제의 균일한 코팅량을 제공할 수 있도록, 상기 제어부로부터 수령한 제어 신호에 따라 상기 상부 다이 및 하부 다이의 위치를 조절하는 위치 조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 코팅량 자동 조절 장치에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.
이차전지를 구성하는 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조의 전극조립체는 그것의 구조에 따라 크게 젤리-롤형(권취형)과 스택형(적층형)으로 구분된다. 젤리-롤형 전극조립체는, 집전체로 사용되는 금속 호일에 전극 활물질 등을 코팅하고 건조 및 프레싱한 후, 소망하는 폭과 길이의 밴드 형태로 재단하고 분리막을 사용하여 음극과 양극을 격막한 후 나선형으로 감아 제조된다. 젤리-롤형 전극조립체는 원통형 전지에는 적합하지만, 각형 또는 파우치형 전지에 적용함에 있어서는 전극 활물질의 박리 문제, 낮은 공간 활용성 등의 단점을 가지고 있다. 반면에, 스택형 전극조립체는 다수의 양극 및 음극 단위체들을 순차적으로 적층한 구조로서, 각형의 형태를 얻기가 용이한 장점이 있지만, 제조과정이 번잡하고 충격이 가해졌을 때 전극이 밀려서 단락이 유발되는 단점이 있다.
반면에, 이러한 전극조립체들은 금속 호일과 같은 시트 형태의 집전체 상에 전극 활물질 등을 포함하는 전극 합제를 코팅한 구조를 기반으로 한다는 점에서 공통점을 가진다. 일반적으로, 전극 합제의 코팅은 금속 호일에 전극 합제용 슬러리(slurry)를 로딩(loading)한 후 건조 및 압연하는 방식을 사용한다. 압연은 도 1에서와 같은 슬롯 다이(slot die) 장치를 사용하여 수행된다.
이와 관련하여, 도 1을 참조하면, 슬롯 다이 장치(600)는 상부 다이(610)와 하부 다이(620)로 이뤄져 있고, 전극 합제용 슬러리가 로딩된 상태로 건조된 집전체(도시하지 않음)를 하부 다이(620) 상에 위치시킨 후 상부 다이(610)를 하강하여 압연 공정을 수행하게 된다.
그러나, 이러한 슬롯 다이 장치(600)를 사용하여 압연을 수행할 때, 집전체 전면에서 전극 합제용 슬러리가 균일한 로딩 상태를 갖지 못하는 경우에, 균일한 코팅이 이루어지지 못한다. 구체적으로, 전극 합제의 코팅층 두께는 상부 다이(610)가 하강한 상태에서 상부 다이(610)와 하부 다이(620)의 간격에 의해 결정되기는 하지만, 슬러리의 낮은 유동성으로 인해, 특정 부위의 로딩량이 많거나 적은 경우, 압연 후에도 국부적으로 코팅량의 많거나 적은 부위가 초래될 수 있다.
집전체에서 전극 합제의 균일하지 못한 코팅량은, 긴 전극 시트를 수회 권취한 구조의 젤리-롤형 전극조립체나 다수의 전극 시트들을 적층한 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체에서 구조적 안정성을 저하시키고, 그에 따라 전지 성능 및 안전성의 저하를 초래한다.
따라서, 이러한 문제점들을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 연속적으로 이송되는 전류 집전체로서의 금속 시트에 전극 합제를 코팅하는 공정에서, 한 쌍의 다이, 제어부, 위치 조절부 등을 포함하는 특정한 구성의 전극 코팅량 자동 조절 장치를 개발하기에 이르렀고, 이러한 전극 코팅량 자동 조절 장치를 전류 집전체로서의 금속 시트에 전극 합제를 코팅하는 공정에 사용하는 경우, 간단한 조절에 의해서도 전극 합제의 코팅량을 국부적으로 조절하여 결과적으로 균일한 코팅을 달성할 수 있는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명은 연속적으로 이송되는 전류 집전체로서의 금속 시트에 전극 합제를 코팅하는 공정에서 코팅량을 자동 조절하는 장치로서,
금속 시트가 개재된 상태에서 금속 시트 상에 전극 합제를 압연하는 한 쌍의 다이;
금속 시트 상의 전극 합제의 로딩량을 측정하는 로딩량 측정부;
상기 로딩량 측정부로부터 수령한 로딩량 데이터를 바탕으로 하기 위치 조절부에 제어 신호를 송부하는 제어부; 및
금속 시트에 대한 전극 합제의 균일한 코팅량을 제공할 수 있도록, 상기 제어부로부터 수령한 제어 신호에 따라 상기 상부 다이 및 하부 다이의 위치를 조절하는 위치 조절부;
를 포함하는 구성으로 이루어져 있다.
즉, 본 발명에 따른 전극 코팅량 자동 조절 장치는 금속 시트 상의 전극 합제의 로딩량을 측정하여 이를 바탕으로 상부 다이 및 하부 다이의 위치를 조절함으로써 국부적으로 코팅량의 조절할 수 있어서, 결과적으로 전극 합제의 균일한 코팅을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 전극 코팅량 자동 조절 장치는 양극과 음극의 제조에 모두 사용될 수 있다. 이러한 양극과 음극에 사용되는 전류 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께를 가진 금속 시트로 이루어져 있다.
양극의 경우, 전류 집전체로는, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있으며, 음극의 경우, 전류 집전체로는, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 그러나, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 또한, 표면에 미세한 요철을 형성하여 전극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있음은 물론이다.
상기 전극 합제는, 예를 들어, 슬러리 형태로 전류 집전체 상에 로딩되며, 양극 활물질, 음극 활물질 등의 전극 활물질을 포함하고 있다.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
전극 합제에는 선택적으로 도전재, 바인더, 충진제 등이 추가로 포함될 수 있다.
도전재는 통상적으로 전극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
바인더는 전극 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 전극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
충진제는 전극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
따라서, 상기 전극 합제는 전류 집전체에 대한 적절한 코팅을 위해 전극 활물질 등이 NMP 등과 같은 소정의 용매에 포함되어 있는 슬러리 형태의 전극 합제일 수 있다.
본 발명에서 상기 한 쌍의 다이는 상기 전극 합제가 로딩된 금속 시트를 압연하며 상기 위치 조절부에 의해 위치를 조절할 수 있는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 한 쌍의 다이는 금속 소재로 이루어져 있고, 상기 위치 조절부에 의해 국부적으로 탄성 변형되는 상부 다이, 및 상기 전극 합제가 로딩된 금속 시트가 상면에 탑재되는 하부 다이를 포함하고 있으며, 상기 상부 다이가 하부 다이 쪽으로 하강하여 전극 합제를 압연하는 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 구조의 다이는 금속 소재의 본질적인 강성에 의해 소정의 압연 공정을 수행할 수 있으며, 상부 다이의 국부적인 탄성 변형에 의해 소망하는 위치에서 하부 다이와의 간격을 조절할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 로딩량 측정부는 전극 합제가 로딩된 금속 시트 상부에 설치되어 금속 시트 표면에 로딩된 전극 합제의 두께를 측정할 수 있는 것이라면 어느 것이든 상관 없으며, 예를 들어, 초음파를 이용한 방식일 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 로딩량 측정부는,
금속 시트 표면에 초음파를 주사하는 초음파 발생부;
상기 초음파 발생부에서 발생된 초음파가 로딩된 전극 합제를 스캔(scan)하고 되돌아 온 초음파를 되받는 초음파 수신부; 및
상기 스캔으로 얻어진 데이터를 하기 제어부에 전송하는 데이터 전송부;
를 포함하는 것으로 구성될 수 있다.
상기와 같은 로딩량 측정부에서 로딩량 데이터는, 예를 들어, 로딩량의 밀도 및/또는 두께에 대한 정보를 포함하도록 구성할 수 있다.
상기 제어부는, 앞서 정의한 바와 같이, 로딩량 측정부로부터 수령한 로딩량 데이터를 바탕으로 하기 위치 조절부에 제어 신호를 송부하는 역할을 수행하는 바, 예를 들어, 균일 코팅량에 대한 표준 데이터를 포함하고 있고, 상기 로딩량 데이터를 표준 데이터와 비교하여 차이값이 임계치(threshold value) 보다 클 경우, 제어 신호를 상기 위치 조절부로 송부하는 것으로 구성될 수 있다.
예를 들어, 초음파 신호의 로딩량 측정 값이 표준 데이터와 비교하여 일측 방향으로 편향되어 있는 것으로 판단될 때, 상기 제어부는 위치 조절부에 반대측 방향으로 편향된 길이만큼 보상하는 신호를 보낼 수 있다.
상기 표준 데이터란 특정 전극에 대해 해당 공정에 표준화된 로딩량에 대한 정보를 의미하므로 전지의 사양에 따라 달라질 수 있다. 제어부는 로딩량 측정부에서 취득한 전극 합제의 로딩량의 밀도, 두께 등의 정보를 이러한 표준 데이터와 비교하는 방식으로, 로딩된 전극 합제의 일측 방향 편향 정도를 계산할 수 있다.
한편, 위치 조절부는 제어부로부터의 제어 신호에 따라 다양한 방식으로 상부 다이 및 하부 다이의 위치를 조절하도록 구성할 수 있는 바, 예를 들어, 상부 다이를 국부적으로 탄성 변형하여 하부 다이와의 간격을 조절하도록 구성할 수 있다.
이러한 위치 조절부는 바람직하게는 상부 다이 상에 장착된 서보 모터 모듈(servo motor module)일 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 서보 모터 모듈은,
상기 상부 다이의 일측 단부에 설치되어 하기 샤프트(shaft)로부터 전달받은 구동력으로 상기 상부 다이의 일측 단부에 탄성 변형을 가하는 금속 블록;
하기 서보 모터의 구동력을 상기 금속 블록에 전달하는 샤프트;
상기 샤프트와 하기 서보 모터 사이에 장착되어 서보 모터의 회전 구동력을 직진 구동력으로 전환하여 상기 샤프트에 전달하는 구동력 전환부; 및
상기 구동력 전환부를 통해 샤프트에 구동력을 공급하는 서보 모터;
를 포함하는 것으로 구성될 수 있다.
이러한 구성의 서보 모터 모듈에서, 서보 모터는 제어부로부터 수신한 제어 신호에 의해 구동하며, 그러한 구동력은 구동력 전환부에 의해 회전 구동력이 직진 구동력으로 전환되어 상기 샤프트에 의해 금속 블록으로 전달된다. 금속 블록에 전달된 구동력은 상부 다이의 일측 단부를 국부적으로 탄성 변형하게 되며, 탄성 변형된 상부 다이의 일측 단부에 의해 전극 코팅량을 조절할 수 있다.
상기 서보 모터는 AC서보 모터 내지 DC서보 모터일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전극 코팅량 자동 조절 장치를 사용하여 제조되는 이차전지를 제공한다.
상기 이차전지는 바람직하게는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 및 출력 안정성의 리튬 이차전지일 수 있다. 본 발명에 따른 리튬 이차전지의 기타 구성 요소들에 대하여 이하에서 상세히 설명한다.
일반적으로 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 리튬염 함유 비수 전해액 등으로 구성되어 있다. 양극과 음극은 앞서 설명한 바와 동일하다.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
리튬염 함유 비수계 전해액은, 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 비수 전해액으로는 액상 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.
본 발명에 따른 리튬 이차전지는 당업계에 공지되어 있는 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 즉, 양극과 음극 사이에 다공성 분리막을 삽입하고 거기에 전해액을 주입하여 제조할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 이차전지를 단위전지로서 둘 또는 그 이상 포함하는 전지팩을 제공한다.
본 발명에 따른 전지팩은 구조적 안정성, 우수한 작동 특성 등을 고려할 때, 잦은 진동과 강한 충격 등에 노출되며 장기간의 수명이 요구되는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력 저장장치의 전원으로 바람직하게 사용될 수 있다.
이러한 전지팩과 전기자동차 등의 디바이스에 대한 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극 코팅량 자동 조절 장치는 금속 시트에 대한 전극 합제의 균일한 코팅량을 제공할 수 있어, 공정 효율성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 균일한 코팅에 의해 구조적 안정성과 작동 성능이 우수한 이차전지를 제조할 수 있다.
도 1은 종래기술에서 슬롯 다이를 이용하여 금속 시트에 전극 합제를 코팅하는 장치의 일부 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 코팅량 자동 조절 장치의 일부 사시도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 코팅량 자동 조절 장치의 측면 모식도이다;
도 4는 도 3의 위치 조절부에 의해 상부 다이를 탄성 변형시켜 상부 다이와 하부 다이의 틈을 벌어지게 하는 장면을 나타내는 전극 코팅량 자동 조절 장치의 측면 모식도이다;
도 5는 도 3의 위치 조절부에 의해 상부 다이를 탄성 변형시켜 상부 다이와 하부 다이의 틈을 좁히는 장면을 나타내는 전극 코팅량 자동 조절 장치의 측면 모식도이다;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 코팅량 자동 조절 장치의 공정 모식도이다;
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 코팅량 자동 조절 장치의 구성도이다.
이하에서는, 본 발명의 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 한 쌍의 다이와 위치 조절부의 사시도가 개시되어 있고, 도 3 내지 도 5에는 위치 조절부에 의해 탄성 변형된 상태를 나타내는 모식도가 개시되어 있다. 또한, 도 6에는 상기 장치의 모식도가 개시되어 있으며, 도 7에는 상기 장치의 구성도가 개시되어 있다.
상기 도면들을 참조하면, 전극 시트(10)를 순차적으로 공급하는 전극 시트 공급부(500)는 양단에 롤러로 구동하는 컨베이어 벨트로 구성되어 있고, 전극 시트(10)가 상기 컨베이어 벨트의 상면에 위치한 상태로 공급된다.
전극 합제가 로딩된 전극 시트(10)는 연속적으로 전극 시트 공급부(500)에 로딩량 측정부(400)가 위치한 방향으로 공급되며, 전극 시트 공급부(500) 상부에 위치한 로딩량 측정부(400)에 의해 전극 시트(10) 표면의 전극 합제의 로딩량이 측정되게 된다.
이와 같이, 로딩량 측정부(400)에 의해 얻어진 데이터는 전극 합제의 로딩된 밀도 및 두께에 대한 정보가 포함되어 있으며, 이 데이터는 제어부(300)로 송부된다.
제어부(300)는 이러한 데이터를 그것에 저장되어 있는 표준 데이터와 비교하게 되고, 로딩량에 임계치 이상의 편차가 확인되는 경우, 이를 보상하는 위치 보정 신호를 위치 조절부(200)로 송부하게 된다.
위치 조절부(200)는 제어부(300)로부터 위치 보정 신호를 수신하고 서보모터(210)와 구동력 전환부(도시하지 않음) 및 샤프트(220)와 금속 블록(230)으로 구성되어 있다.
서보모터(210)은 제어부(300)의 보정 신호에 의해 구동하게 되며 그 구동력은 샤프트(220)에 의해 상부 다이(110) 일측 단부 상에 장착된 금속 블록(230)에 전달되게 된다. 금속 블록(230)에 전달된 구동력은 상부 다이(110)의 일측 단부를 탄성 변형하게 된다.
구체적으로, 도 4에서 보는 바와 같이, 서보 모터 모듈(200)에 의해 상부 다이(110)를 하부에 위치하는 하부 다이(120)와 반대 방향으로 탄성 변형을 가할 경우, 상부 다이(110)와 하부 다이(120)의 틈새가 벌어지면서 그 압연력이 감소된다.
반대로, 도 5에서 보는 바와 같이, 서보 모터 모듈(200)에 의해 상부 다이(110)를 하부에 위치하는 하부 다이(120) 방향으로 탄성 변형을 가할 경우, 상부 다이(110)와 하부 다이(120)의 틈새가 좁아지면서 그 압연력이 증가된다.
따라서, 국부적으로 압연력을 조절할 수 있으므로, 금속 시트 상에 전극 합제를 코팅하는 공정에 있어서, 금속 시트에 대한 전극 합제의 균일한 코팅량을 얻을 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (14)

  1. 연속적으로 이송되는 전류 집전체로서의 금속 시트에 전극 합제를 코팅하는 공정에서 코팅량을 자동 조절하는 장치로서,
    금속 시트가 개재된 상태에서 금속 시트 상에 전극 합제를 압연하는 한 쌍의 다이;
    금속 시트 상의 전극 합제의 로딩량을 측정하는 로딩량 측정부;
    상기 로딩량 측정부로부터 수령한 로딩량 데이터를 바탕으로 하기 위치 조절부에 제어 신호를 송부하는 제어부; 및
    금속 시트에 대한 전극 합제의 균일한 코팅량을 제공할 수 있도록, 상기 제어부로부터 수령한 제어 신호에 따라 상기 상부 다이 및 하부 다이의 위치를 조절하는 위치 조절부;
    를 포함하고 있고,
    상기 위치 조절부는 상부 다이 상에 장착된 서보 모터 모듈(servo motor module)이고, 상기 서보 모터 모듈은,
    상기 상부 다이의 일측 단부에 설치되어 하기 샤프트(shaft)로부터 전달받은 구동력으로 상기 상부 다이의 일측 단부에 탄성 변형을 가하는 금속 블록;
    하기 서보 모터의 구동력을 상기 금속 블록에 전달하는 샤프트;
    상기 샤프트와 하기 서보 모터 사이에 장착되어 서보 모터의 회전 구동력을 직진 구동력으로 전환하여 상기 샤프트에 전달하는 구동력 전환부; 및
    상기 구동력 전환부를 통해 샤프트에 구동력을 공급하는 서보 모터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 코팅량 자동 조절 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 전극 합제는 슬러리 형태의 전극 합제인 것을 특징으로 하는 전극 코팅량 자동 조절 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 한 쌍의 다이는 금속 소재로 이루어져 있고, 상기 위치 조절부에 의해 국부적으로 탄성 변형되는 상부 다이, 및 상기 전극 합제가 로딩된 금속 시트가 상면에 탑재되는 하부 다이를 포함하고 있으며, 상기 상부 다이가 하부 다이 쪽으로 하강하여 전극 합제를 압연하는 것을 특징으로 하는 전극 코팅량 자동 조절 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 로딩량 측정부는,
    금속 시트 표면에 초음파를 주사하는 초음파 발생부;
    상기 초음파 발생부에서 발생된 초음파가 로딩된 전극 합제를 스캔(scan)하고 되돌아 온 초음파를 되받는 초음파 수신부; 및
    상기 스캔으로 얻어진 데이터를 하기 제어부에 전송하는 데이터 전송부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 코팅량 자동 조절 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 로딩량 데이터는 로딩량의 밀도 및 두께에 대한 정보를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극 코팅량 자동 조절 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 균일 코팅량에 대한 표준 데이터를 포함하고 있고, 상기 로딩량 데이터를 표준 데이터와 비교하여 차이값이 임계치(threshold value) 보다 클 경우에 제어 신호를 위치 조절부로 송부하는 것을 특징으로 하는 전극 코팅량 자동 조절 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 위치 조절부는 상기 상부 다이를 국부적으로 변형하여 하부 다이와의 간격을 조절하는 것을 특징으로 하는 전극 코팅량 자동 조절 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 서보 모터는 AC서보 모터 내지 DC서보 모터인 것을 특징으로 하는 전극 코팅량 자동 조절 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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