KR101619970B1 - 나트륨 유황 전지의 양극재 제조 장치 - Google Patents

나트륨 유황 전지의 양극재 제조 장치 Download PDF

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Abstract

양극 펠트를 손상을 최소화하면서 원통형태 그대로 성형할 수 있도록, 작업대 중앙부에 수직으로 설치되고 외주면에 양극펠트가 감기는 중심지지봉, 상기 중심지지봉 외측에 원주방향을 따라 배치되고 내경이 선택적으로 축소되어 중심지지봉에 양극펠트를 가압하는 가압부를 포함하는 나트륨 유황 전지의 양극재 제조 장치를 제공한다.

Description

나트륨 유황 전지의 양극재 제조 장치{DEVICE FOR MANUFACTURING FELT FOR SODIUM-SULFUR BATTERY}
나트륨 유황 전지의 양극재 제조를 위한 장치를 개시한다.
일반적으로, 나트륨-유황 전지는 에너지 밀도 및 충방전 효율이 높고 자기 방전이 없으며, 불규칙적인 충방전에도 성능의 저하가 없는 특성으로, 대용량 전력 저장용 전지로 개발되고 있다.
나트륨 유황 전지는 음극 활물질로 나트륨(Na)을 사용하고, 양극 활물질로 유향(S)을 사용하며, 고체 전해질로 나트륨 이온 전도성을 갖는 베타 알루미나(ㅯ-alumina) 세라믹을 사용한다. 나트륨 유황 전지는 고체 전해질관 및 고체 전해질관을 둘러싸는 양극용기를 포함한다. 상기 고체 전해질관은 나트륨 이온만을 통과시키는 성질을 가진 베타-알루미나 세라믹을 이용하여 한쪽 끝이 막힌 관(Tube) 형태로 제조된다. 음극용기의 내부는 나트륨으로 채워지고, 고체 전해질관과 양극용기 사이에는 유황과 탄소펠트가 위치한다. 이에 나트륨 이온이 베타알루미나 전해질관을 통과하여 음극과 양극간을 이동함으로써 충방전이 이루어진다.
나트륨 유항 전지에서 양극재는 그라파이트 등의 도전성 펠트에 유리섬유를 니들 펀칭하여 제작된 양극 펠트를 양극 집전체로 사용하여 양극 펠트에 용융 황을 주입하여 성형된다. 양극 집전체로 제작된 양극 펠트에 용융 황을 주입하는 방법으로는, 상하로 작동하는 성형몰드에 부직포 형태의 양극 펠트를 장착하고 고온 및 진공 환경에서 몰드 사이 노즐을 이용하여 용융된 황을 양극 펠트 내에 주입한다.
원통형의 나트륨 유황 전지에 사용되는 양극재는 통상 원주방향으로 2 ~ 4조각 분할하여 제작되며, 조립의 용이성을 위하여 상온에서 고체이며 100도 이상의 온도에서 용융되는 황의 특성과 압축에 대해 회복력을 갖는 흑연 펠트의 특성을 활용하여 가압하여 성형된다.
종래 양극재 성형장치는 몰드 사이에 평판형의 양극 펠트를 삽입하여 일정한 곡률반경을 갖도록 가압 성형하여 원통형태의 양극재를 제조한다. 그러나, 종래의 장치는 원통형태를 이루는 펠트를 성형하기 위해 적어도 펠트를 두 개 이상의 조각으로 절단하여 제작해야 하므로, 펠트를 조각내야 하는 불편함이 있고, 펠트 성형에 소요되는 시간이 길어져 생산성이 저하되는 문제가 있다.
특히, 가압 성형시 상하로 분리된 두 개의 몰드가 양극 펠트를 가압하는 과정에서 몰드 선단쪽에서는 양극 펠트에 대한 압축방향이 양극 펠트의 반지름 방향과 일치하지 않는 문제가 발생된다. 이에, 양극 펠트가 전체적으로 균일하게 압축되지 못하여, 일정하게 압축된 형태를 형성하지 못하였다. 또한, 양극 펠트 일부분이 몰드에 먼저 닿아 몰드와 마찰되면서 유리섬유가 유실되고 고체전해질 벽면에 고저항층이 제대로 형성되지 못하여 전지의 내구성에 나쁜 영향을 미치게 된다.
양극 펠트의 전면에서 반지름 방향으로 고른 압축이 이루어지고, 양극 펠트를 손상을 최소화하면서 원통형태 그대로 성형할 수 있도록 된 나트륨 유황 전지의 양극재 제조 장치를 제공한다.
또한, 양극 펠트 내부에 정량의 황을 정확하고 용이하게 주입할 수 있도록 된 나트륨 유황 전지의 양극재 제조 장치를 제공한다.
본 제조장치는 작업대 중앙부에 수직으로 설치되고 외주면에 양극펠트가 감기는 중심지지봉, 상기 중심지지봉 외측에 원주방향을 따라 배치되고 내경이 선택적으로 축소되어 중심지지봉에 양극펠트를 가압하는 가압부를 포함할 수 있다.
상기 중심지지봉은 원형단면구조로 이루어질 수 있다.
상기 가압부는 중심지지봉 외측에 원주방향으로 배치되어 중심지지봉을 둘러싸고 중심지지봉의 축방향으로 연장되며 양극 펠트를 향하는 가압면은 원호형태로 만곡된 적어도 3 개 이상의 가압몰드, 상기 각 가압몰드 외측면에 연결되어 가압몰드를 중심가이드봉을 향해 전후진시키기 위한 구동실린더를 포함할 수 있다.
상기 가압몰드는 4개가 구비되어 중심지지봉을 중심으로 90도 각도로 배치된 구조일 수 있다.
상기 작업대 하부 중앙에 설치되고 상기 중심지지봉 하단에 연결되어 중심지지봉을 가압부 내외로 수직 이동시키기 위한 수직실린더를 더 포함할 수 있다.
상기 성형장치는 양극펠트 성형시 상기 가압부를 통해 양극펠트에 용융 황을 주입하기 위한 주입부를 더 포함할 수 있다.
상기 주입부는 용융 황 주입시 양극펠트에 진공압을 형성하기 위한 진공압부를 더 포함할 수 있다.
상기 주입부는 상기 가압몰드를 따라 간격을 두고 형성되는 복수개의 주입홀과, 상기 가압몰드에 설치되고 주입홀에 연결되는 주입실린더, 상기 주입실린더의 피스톤에 연결되어 피스톤을 전후진시키는 작동부, 상기 주입실린더로 용융 황을 공급하는 용융 황 공급부를 포함할 수 있다.
상기 용융 황 공급부는 히터를 구비하여 내부에 수용된 황을 용융하는 가열챔버와 상기 가열챔버와 상기 주입실린더의 내부를 연결하여 용융황을 주입실린더 내부로 이송하는 주입라인과, 상기 주입라인에 연결되어 용융 황을 공급하는 공급펌프를 포함할 수 있다.
상기 진공압부는 가압몰드의 측면에 설치되어 가압몰드 사이를 실링하는 실링패드와, 상기 가압몰드의 상단과 하단에 설치되어 중심지지봉의 상단과 하단에 설치된 플렌지에 밀착되는 상판과 하판, 및 상기 가압몰드와 중심지지봉 사이 공간에 연결되어 진공압을 형성하는 진공펌프를 포함할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 의하면, 펠트를 여러개로 분할하여 성형할 필요없이 원통형태 그대로 성형할 수 있어, 펠트 성형에 소요되는 시간을 줄일 수 있고, 제조 시간의 단축으로 생산성을 높일 수 있게 된다.
또한, 전체적으로 균일한 두께의 양극재를 제조할 수 있게 된다.
또한, 양극 펠트 가압시 정량의 유황을 용이하게 주입하여 양극재를 제조할수 있게 된다.
또한, 양극 펠트 내부로 유황 주입시 기포 형성을 최소화하여 전지의 품질을 높일 수 있게 된다.
도 1은 본 실시예에 따른 나트륨 유황 전지의 양극재 제조장치를 도시한 평면도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 나트륨 유황 전지의 양극재 제조장치를 도시한 측단면도이다.
도 3과 도 4는 본 실시예에 따른 나트륨 유황 전지의 양극재 제조장치의 작동 상태를 도시한 개략적인 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 이에, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
도 1과 도 2는 본 실시예에 따른 나트륨 유황 전지의 양극재 제조 장치의 전체적인 구성을 도시하고 있으며, 도 3과 도 4는 본 실시예에 따른 나트륨 유황 전지의 양극재 제조 장치의 작동 상태를 도시하고 있다.
이하 본 실시예는 나트륨 유황 전지에 사용되는 양극재를 제조하는 장치를 예로서 설명한다. 나트륨 유황 전지는 베타 알루미나 세라믹으로 제조된 고체 전해질관과, 고체 전해질관의 내부에 위치하고 나트륨이 채워진 카트리지관과, 고체 전해질관의 외부에 위치하며 황을 수용하는 양극용기, 상기 카트리지관과 양극용기 사이를 절연하는 절연부재를 포함한다.
상기 나트륨 유황 전지는 통상 원통형태로 이루어지며, 상기 양극용기와 고체 전해질관 사이에 원통형태의 양극재가 구비된다. 상기 양극재는 유황이 담겨진 양극 펠트로 이루어진다. 상기 양극 펠트는 예를 들어, 내부에 기공이 형성된 탄소펠트일 수 있다. 본 실시예에 따른 제조 장치를 통해 양극 펠트는 적합한 두께를 갖는 원통형태로 가공되고 내부에 유황이 주입되어 양극재로 제조된다.
본 제조장치는 상기한 나트륨 유황 전지에 사용되는 양극재의 제조에 한정되지 않으며, 다양한 이차전지에 사용되는 양극재의 제조를 위한 장치에 적용 가능하다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 제조 장치(100)는 양극 펠트(P)의 성형 및 용융 황 주입이 이루어지는 작업 챔버(10)의 작업대(12) 중앙부에 수직으로 설치되고 외주면에 양극펠트(P)가 감기는 중심지지봉(20), 상기 중심지지봉(20) 외측에 원주방향을 따라 배치되고 내경이 선택적으로 축소되어 중심지지봉(20)에 양극펠트(P)를 가압하는 가압부(30)를 포함할 수 있다.
상기 중심지지봉(20)은 원형단면구조로 이루어진다. 상기 중심지지봉(20) 상단과 하단에는 양극펠트(P)의 상하단을 지지하며 양극펠트(P)의 위치를 규제하는 스토퍼 역할을 하도록 플랜지(22,24)가 외측으로 돌출 형성된다. 이에, 양극펠트(P)는 상단의 플렌지(22)와 하단의 플렌지(24) 사이에서 중심지지봉(20)의 외주면에 감겨진다.
본 실시예에서, 상기 중심지지봉(20)은 외주면에 양극펠트(P)를 용이하게 감아 가압부(30) 내측에 위치시킬 수 있도록, 상기 가압부(30) 위쪽으로 이동하는 구조로 되어 있다.
이를 위해, 본 장치는 상기 작업대(12) 하부 중앙에 설치되고 상기 중심지지봉(20) 하단에 연결되어 중심지지봉(20)을 가압부(30) 내외로 수직 이동시키기 위한 수직실린더(26)를 더 포함한다. 이에, 수직실린더(26)가 신장 작동되면 중심지지봉(20)을 감싸고 있는 가압부(30)에서 중심지지봉(20)이 위로 이동되어 외부에 노출된다. 따라서, 외부로 노출된 중심지지봉(20)에 양극펠트(P)를 보다 용이하게 감을 수 있게 된다. 중심지지봉(20)에 양극펠트(P)가 감겨진 상태에서 수직실린더(26)를 수축작동하게 되면 중심지지봉(20)이 가압부(30) 사이 공간으로 이동되어 양극펠트(P)를 가압부(30)와 중심지지봉(20) 사이에 위치시킬 수 있다.
그리고 상기 중심지지봉(20)에 감겨진 양극펠트(P)를 원통형태로 압축 성형할 수 있도록, 상기 가압부(30)는 양극 펠트(P)를 중심지지봉에 눌러주는 가압몰드(32)와 가압몰드(32)에 설치되는 구동실린더(34)를 포함한다.
본 실시예에서, 상기 가압몰드(32)는 적어도 3 개 이상 구비되어 중심지지봉(20) 외측에 원주방향을 따라 배치되어 중심지지봉(20)을 둘러싸며, 중심지지봉(20)의 축방향을 따라 길게 연장된다. 상기 가압몰드(32)의 양극 펠트(P)를 향하는 가압면은 원호형태로 만곡된 구조로 되어 있다. 상기 구동실린더(34)는 상기 각 가압몰드(32) 외측면에 연결되어 가압몰드(32)를 중심지지봉(20)을 향해 전후진시키는 구조로 되어 있다.
이에, 본 제조 장치(100)는 양극펠트(P)를 다수개로 분할하지 않고 원통형 몸체 그대로 한번에 성형할 수 있게 된다.
상기 가압몰드(32)는 중심지지봉(20) 외측에 배치되며, 중심지지봉(20)과 가압몰드(32) 사이에 양극 펠트(P)가 중심지지봉(20)에 감겨진 상태로 놓여진다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예에서, 상기 가압몰드(32)는 4개가 구비되어 중심지지봉(20)을 중심으로 90도 각도로 배치된다. 이와 같이 4개의 가압몰드(32)가 원통형 양극 펠트(P) 전체 면을 4분할하여 각각 소정의 면적만을 가압하게 되어 양극 펠트는 전체면에서 양극펠트의 반지름 방향으로 고른 압축이 이루어지게 된다. 또한, 4개로 나뉘어져 있는 가압몰드가 각각 양극 펠트의 일부분만을 가압함으로써, 압축시 유리섬유의 유실이나 손상을 방지할 수 있게 된다. 이하 본 실시예에서는 가압몰드(32)가 4개인 구조에 대해 설명하나, 이에 한정되지 않으며 4개 이상이 원주방향으로 따라 배치될 수 있다.
상기 가압몰드(32)는 양극펠트(P)를 향하는 가압면은 원호형태를 이루고 양 측면은 가압면을 사이에 두고 90도 각도로 형성되어 이웃하는 가압몰드(32)의 측면과 접한다.
이에, 각 가압몰드(32)는 이웃하는 가압몰드(32)의 경사진 측면간에 밀착될 때까지 중심지지봉(20)쪽으로 이동되어 중심지지봉(20)에 양극펠트(P)를 가압하게 된다.
상기 구동실린더(34)는 작업챔버(10)의 내면과 상기 가압몰드(32) 사이에 수평 설치되어 작업챔버(10)에 대해 가압몰드(32)를 수평 이동시킨다. 보다 구체적으로, 상기 가압몰드(32)의 가압면의 반대쪽 면에는 프레임(36)이 설치되고, 상기 구동실린더(34)의 피스톤로드 선단이 상기 프레임(36)에 연결된다. 이에, 구동실린더(34)가 신축구동되면 프레임에 설치된 가압몰드(32)가 수평방향을 따라 중심지지봉(20)에 대해 전후진하여 양극펠트(P)를 선택적으로 가압하게 된다. 가압몰드(32) 전면이 양극펠트(P)를 고르게 가압할 수 있도록, 가압몰드(32)의 길이에 따라 상기 구동실린더(34)는 복수개가 간격을 두고 설치될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제조 장치(100)는 양극펠트(P) 성형시 상기 가압부(30)를 통해 양극펠트(P)에 용융 황을 주입하기 위한 주입부(40)를 더 포함한다.
이와 같이, 본 장치는 양극 펠트(P)를 압축 성형함과 더불어 주입부(40)를 통해 양극 펠트(P) 내부 기공에 황을 주입하여 보다 간편하게 양극재를 제조할 수 있게 된다.
상기 주입부(40)는 상기 가압몰드(32)를 따라 간격을 두고 형성되는 복수개의 주입홀(42)과, 상기 가압몰드(32)에 설치되고 주입홀(42)에 연결되는 주입실린더(44), 상기 주입실린더(44)의 피스톤(46)에 연결되어 피스톤(46)을 전후진시키는 작동부, 상기 주입실린더(44)로 용융 황을 공급하는 용융 황 공급부를 포함할 수 있다.
상기 주입홀(42)은 가압몰드(32)에 관통 형성된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 주입홀(42)은 가압몰드(32)의 가압면을 향하여 점차적으로 직경이 작아지도록 형성될 수 있다. 상기 가압몰드(32)의 가압면 반대쪽 면에 주입실린더(44)가 설치된다. 주입실린더(44)는 가압몰드(32)에 형성된 각 주입홀(42)에 각각 설치될 수 있다. 상기한 구조 외에 하나의 주입실린더(44)가 각 주입홀(42)과 연결되어 설치될 수 있다.
상기 주입부(40)는 주사기 구조를 이룬다. 즉, 주입실린더(44)는 주입홀(42)과 연결되는 관구조물로 주사기 하우징을 구성하며, 주입실린더(44) 내부에는 주입실린더(44) 내주면에 밀착되는 피스톤(46)이 설치되고, 피스톤(46)에는 작동부가 연결되어 피스톤(46)을 전후진 시키게 된다. 상기 작동부는 예를 들어, 에어나 유압에 의해 신축구동되는 작동실린더(48)일 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 가압몰드(32)를 따라 형성된 주입홀(42)에 각각 주입실린더(44)가 설치된다. 상기 가압몰드에 설치된 각 주입실린더(44)의 피스톤(46)은 연결플레이트(49)로 같이 연결되어 있고, 상기 작동실린더(48)는 연결플레이트(49)에 연결되어 있어서, 작동실린더가 구동되면 각 피스톤(46)이 모두 한번에 구동되어 양극 펠트(P)에 전체적으로 용융 황을 주입하게 된다.
상기 용융 황 공급부(50)는 히터(54)를 구비하여 내부에 수용된 황을 용융하는 가열챔버(52)와 상기 가열챔버(52)와 상기 주입실린더(44)의 내부를 연결하여 용융황을 주입실린더(44) 내부로 이송하는 주입라인(51)과, 상기 주입라인을 통해 용융 황을 공급하는 공급펌프(56)를 포함할 수 있다.
여기서, 양극펠트(P)는 약 90%의 공극률을 가지며, 내부 공극 내에 유황이 함침된다. 양극펠트(P)의 내부 기포은 나트륨 유황 전지의 충방전시, 양극 활물질인 유황의 이동장벽으로 작용하게 된다. 따라서, 양극 펠트(P)에 황을 주입할 때 내부 공극 사이에 공기를 완전히 제거할 필요가 있다.
이에, 상기 주입부(40)는 용융 황 주입시 양극펠트(P)에 진공압을 형성하여 내부 공기를 완전히 배기시키기 위한 진공압부를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 진공압부는 양극펠트(P)가 위치하는 공간 즉, 가압부(30)와 중심지지봉(20) 사이 공간을 밀폐하고 상기 공간에 진공압을 형성하는 구조로 되어 있다.
이를 위해, 상기 진공압부는 가압몰드(32)의 측면에 설치되어 가압몰드(32) 사이를 실링하는 실링패드(60)와, 상기 가압몰드(32)의 상단과 하단에 설치되어 중심지지봉(20)의 상단과 하단에 설치된 플랜지(22,24)에 밀착되는 상판(62)과 하판(64), 및 상기 가압몰드(32)와 중심지지봉(20) 사이 공간에 연결되어 진공압을 형성하는 진공펌프(66)를 포함한다.
상기 실링패드(60)는 가압몰드(32)의 측면간에 밀착되었을 때 가압몰드(32)와 가압몰드(32) 사이의 기밀을 유지시켜 가압몰드(32)와 가압몰드(32) 사이를 통해 진공압이 새는 것을 방지한다.
상기 상판(62)과 하판(64)은 가압몰드(32) 간에 완전히 밀착되었을 때, 각각 중심지지봉(20) 상단의 플렌지(22)와 하단의 플렌지(24)에 선단이 밀착되어, 상기 공간의 상단과 하단을 차단한다. 즉, 상기 상판(62)과 하판(64)은 각각 플랜지(22)와 가압몰드(20) 상부 및 플랜지(24)와 가압몰드(20) 하부 사이를 통해 진공압이 새는 것을 방지한다.
이에, 양극 펠트(P)가 놓여지는 공간은 중심지지봉(20)과 가압몰드(32)의 가압면, 상판(62)과 플랜지(22) 및 하판(64)과 플랜지(24)에 의해 완전히 밀폐된 공간을 형성한다.
상기 진공펌프(66)는 예를 들어, 상기 주입실린더(44)를 통해 상기 공간과 연통되어, 주입홀(42)과 주입실린더(44)를 통해 공간 내부에 흡입력을 가하는 구조일 수 있다. 또는 상기 진공펌프는 예를 들어, 상기 중심지지봉(20) 하단의 플렌지에 연결되어 진공압을 형성할 수 있다.
이와 같이, 상기 가압몰드(32)와 중심지지봉(20) 사이 공간에 놓여진 양극펠트(P)에 진공압을 형성하여 가스를 제거한 상태에서 용융 황을 주입함으로써, 정량의 유황을 기포 형성없이 정확하고 용이하게 주입할 수 있게 된다.
이하, 본 장치의 작용에 대해 설명한다.
가압부(30)를 구성하는 각 가압몰드(32)를 외측으로 이동시켜 벌린 상태에서 수직실린더(26)를 신장작동하면, 가압부(30)에서 중심지지봉(20)이 위쪽으로 이동한다. 가압부(30) 밖으로 이동된 중심지지봉(20) 외주면에 판상의 양극펠트(P)를 감아 준다. 양극펠트(P)는 중심지지봉(20) 상단 플렌지와 하단 플랜지 사이에서 외주면에 감겨진다.
중심지지봉(20)에 양극펠트(P)를 감은 후, 수직실린더(26)를 수축작동하면 중심지지봉(20)이 하강하여 가압부(30)의 가압몰드(32) 사이로 이동하고, 양극펠트(P)는 중심지지봉(20)과 가압몰드(32) 사이에 놓여진다.
이 상태에서 구동실린더(34)를 신장작동하면, 벌어져 있던 가압몰드(32)가 중심지지봉(20)쪽으로 이동하여 중심지지봉(20) 외주면에 대해 양극펠트(P)를 가압하여 압축하게 된다. 이에, 양극펠트(P)의 원주면을 따라 배치된 가압몰드(32)가 각 위치에서 양극펠트(P)를 가압하여 양극펠터는 원통형태로 압축 성형된다.
구동실린더(34)의 신장작동에 따라 가압몰드(32)가 완전히 중심지지봉(20)쪽으로 이동하게 되면, 양극펠트(P)는 적정의 압력으로 압축성형되고, 양극펠트(P)가 위치한 공간은 완전히 외부와 차단되어 밀폐된다.
즉, 가압몰드(32) 이동에 따라 이웃하는 가압몰드(32)의 측면간에 서로 밀착되고, 가압몰드(32)의 상단과 하단에 설치된 상판(62)과 하판(64)은 중심지지봉(20)의 상단 플렌지(22)와 하단 플렌지(24)에 밀착된다. 이에, 양극펠트(P)가 놓여진 가압몰드(32)와 중심지지봉(20) 사이 공간은 완전히 밀폐된다.
가압몰드(32)의 가압에 의해 양극펠트(P)의 압축 성형이 완료되면 진공펌프(66)가 구동되어 양극펠트(P)가 위치한 내부 공간에 진공압을 가한다. 상기 공간은 언급한 바와 같이 밀폐되어 있어서, 양극펠트(P)의 공극 사이 가스가 배기되고 상기 공간에는 진공압이 형성된다.
이 상태에서, 주입홀(42)을 통해 용융 황을 주입함으로써, 양극 펠트(P)에 황이 주입되어 양극재로 제조된다.
공급펌프(56)가 구동되면 가열챔버(10) 내에서 용융된 황이 주입라인(51)을 통해 주입실린더(44) 내부로 공급된다. 상기 주입라인은 예를 들어 주입실린더의 측면을 통해 연결되거나, 피스톤 중심부를 통해 연결될 수 있으며, 주입라인을 통해 주입실린더 내부로 용융된 황을 공급할 수 있는 구조면 모두 적용가능하다.
주입실린더(44) 내부에 정량의 용융 황이 공급되면 주입실린더(44)의 피스톤(46)이 전진구동되어 주입실린더(44) 내부에 채워진 용융 황을 주입홀(42)을 통해 밀어내게된다. 이에, 용융 황은 주입홀(42)을 통해 공간 내부에 놓여진 양극 펠트(P) 내부로 주입된다. 양극펠트(P)가 놓여진 공간은 진공압이 형성되어 있어서, 용융 황은 주입홀(42)을 통해 양극펠트(P) 내부로 용이하게 주입된다. 따라서, 정량의 용융 황을 양극펠트(P) 전체에 균일하게 주입하여 양극재를 제조할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
10 : 챔버 20 : 중심지지봉
22,24 : 플랜지 26 : 수직실린더
30 : 가압부 32 : 가압몰드
34 : 구동실린더 36 : 프레임
40 : 주입부 42 : 주입홀
44 : 주입실린더 46 : 피스톤
48 : 작동실린더 49 : 연결플레이트
50 : 공급부 51 : 주입라인
56 : 공급펌프 60 : 실링패드
62 : 상판 64 : 하판
66 : 진공펌프

Claims (9)

  1. 작업대 중앙부에 수직으로 설치되고 외주면에 양극펠트가 감기는 중심지지봉, 및
    상기 중심지지봉 외측에 원주방향을 따라 배치되고 내경이 선택적으로 축소되어 중심지지봉에 양극펠트를 가압하는 가압부
    를 포함하는 나트륨 유황 전지의 양극재 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압부는 중심지지봉 외측에 원주방향으로 배치되어 중심지지봉을 둘러싸고 중심지지봉의 축방향으로 연장되며 양극 펠트를 향하는 가압면은 원호형태로 만곡된 적어도 3 개 이상의 가압몰드, 상기 각 가압몰드 외측면에 연결되어 가압몰드를 중심가이드봉을 향해 전후진시키기 위한 구동실린더를 포함하는 나트륨 유황 전지의 양극재 제조 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가압몰드는 4개가 구비되어 중심지지봉을 중심으로 90도 각도로 배치된 구조의 나트륨 유황 전지의 양극재 제조 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 작업대 하부 중앙에 설치되고 상기 중심지지봉 하단에 연결되어 중심지지봉을 가압부 내외로 수직 이동시키기 위한 수직실린더를 더 포함하는 나트륨 유황 전지의 양극재 제조 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양극펠트 성형시 상기 가압부를 통해 양극펠트에 용융 황을 주입하기 위한 주입부를 더 포함하는 나트륨 유황 전지의 양극재 제조 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 주입부는 용융 황 주입시 양극펠트에 진공압을 형성하기 위한 진공압부를 더 포함하는 나트륨 유황 전지의 양극재 제조 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 주입부는 상기 가압몰드를 따라 간격을 두고 형성되는 복수개의 주입홀과, 상기 가압몰드에 설치되고 주입홀에 연결되는 주입실린더, 상기 주입실린더의 피스톤에 연결되어 피스톤을 전후진시키는 작동부, 및 상기 주입실린더로 용융 황을 공급하는 용융 황 공급부를 포함하는 나트륨 유황 전지의 양극재 제조 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 용융 황 공급부는 히터를 구비하여 내부에 수용된 황을 용융하는 가열챔버와, 상기 가열챔버와 상기 주입실린더의 내부를 연결하여 용융황을 주입실린더 내부로 이송하는 주입라인과, 및 상기 주입라인에 연결되어 용융 황을 공급하는 공급펌프를 포함하는 나트륨 유황 전지의 양극재 제조 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 진공압부는 가압몰드의 측면에 설치되어 가압몰드 사이를 실링하는 실링패드와, 상기 가압몰드의 상단과 하단에 설치되어 중심지지봉의 상단과 하단에 설치된 플렌지에 밀착되는 상판과 하판, 및 상기 가압몰드와 중심지지봉 사이 공간에 연결되어 진공압을 형성하는 진공펌프를 포함하는 나트륨 유황 전지의 양극재 제조 장치.
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