KR101689753B1 - 활물질 슬러리의 점도 조절이 가능한 활물질 슬러리 믹싱 시스템 및 이를 이용한 활물질 슬러리의 점도 조절 방법 - Google Patents

활물질 슬러리의 점도 조절이 가능한 활물질 슬러리 믹싱 시스템 및 이를 이용한 활물질 슬러리의 점도 조절 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 슬러리 믹싱 시스템은, 전극 활물질용 슬러리를 혼합하는 믹싱부; 상기 믹싱부 내에 수용된 슬러리의 일부를 채취하여 점도를 측정하는 점도 측정부; 및 상기 점도 측정부에서 측정된 슬러리의 점도에 관한 정보에 상응하는 양의 용매를 상기 믹싱부에 공급하는 용매 공급부를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 믹싱 장치의 구동을 중단하지 않더라도, 믹싱 장치 내에 수용된 활물질 슬러리의 일부를 이용하여 활물질 슬러리의 점도를 측정하고, 그 측정 결과에 따라 용매의 첨가량을 결정할 수 있게 되며, 이로써 활물질 슬러리의 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

활물질 슬러리의 점도 조절이 가능한 활물질 슬러리 믹싱 시스템 및 이를 이용한 활물질 슬러리의 점도 조절 방법{Mixing system for active material slurry with possibility of measuring the viscosity of active material slurry and Method for control the viscosity of active material slurry using the same}
본 발명은 활물질 슬러리의 점도 조절이 가능한 믹싱 시스템 및 이를 이용한 활물질 슬러리의 점도 조절 방법에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는, 믹싱 장치 내에 수용된 활물질 슬러리의 일부를 이용하여 활물질 슬러리의 점도를 측정하고, 그 측정 결과에 따라 용매의 첨가량을 결정하는 활물질 슬러리 믹싱 시스템 및 이를 이용한 활물질 슬러리의 점도 조절 방법에 관한 것이다.
이차전지에 이용되는 전극판, 즉 양극판 및 음극판은, 구리나 알루미늄 등의 전극 집전판의 일 면 또는 양 면에 양극이나 음극 활물질 슬러리를 코팅한 후 이를 건조함으로써 얻어질 수 있다.
이러한 활물질 슬러리는, 양극 활물질이나 음극 활물질의 원료 파우더에 용매를 첨가하여 믹싱 하면서, 용매의 첨가량을 조절하여 적절한 점도를 갖도록 제조된다.
종래에는, 믹싱 장치를 통해 활물질 슬러리를 믹싱하는 과정에서 잠시 믹싱 공정을 멈추고, 일정량의 슬러리를 수거하여 점도를 측정하고, 측정된 점도를 참조하여 용매의 첨가하는 과정을 반복함으로써 활물질 슬러리의 점도를 조절하였다.
그러나, 이와 같은 방식으로 활물질 슬러리의 점도를 조절하는 경우, 슬러리의 믹싱 공정이 연속적으로 이루어지지 못하고 중단되는 횟수가 많아지며, 이는 생산성 저하의 요인이 될 수 있어 문제이다.
따라서, 믹싱 장치의 가동을 멈추지 않고도 활물질 슬러리의 점도를 신속히 측정하여 그 결과를 용매 투입량 조절에 반영할 수 있는 믹싱 시스템의 도입이 절실한 실정이다.
본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 믹싱 장치의 가동을 멈추지 않고도 활물질 슬러리의 점도를 신속히 측정하고 그 측정 결과를 용매 투입량 조절에 반영할 수 있는 활물질 슬러리 믹싱 시스템을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 위에서 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 슬러리 믹싱 시스템은, 전극 활물질용 슬러리를 혼합하는 믹싱부; 상기 믹싱부 내에 수용된 슬러리의 일부를 채취하여 점도를 측정하는 점도 측정부; 및 상기 점도 측정부에서 측정된 슬러리의 점도에 관한 정보에 상응하는 양의 용매를 상기 믹싱부에 공급하는 용매 공급부를 포함한다.
상기 믹싱부는, 상기 전극 활물질 슬러리를 수용하는 제1 슬러리 탱크; 및 상기 제1 슬러리 탱크 내에서 회전함으로써 상기 슬러리를 교반시키는 제1 임펠러를 포함할 수 있다.
상기 점도 측정부는, 상기 믹싱부로부터 채취된 슬러리를 수용하는 제2 슬러리 탱크; 상기 제2 슬러리 탱크 내에서 회전하는 제2 임펠러; 및 상기 제2 임펠러에 가해지는 저항력의 크기를 측정하는 점도 측정기를 포함할 수 있다.
상기 점도 측정부는 상기 제2 임펠러의 중심 축에 연결되는 구동 모터를 포함하고, 상기 점도 측정기는 상기 구동 모터에 연결되어 상기 구동 모터에 가해지는 저항력의 크기를 측정할 수 있다.
상기 활물질 슬러리 믹싱 시스템은 상기 점도 측정부에서 측정된 슬러리 점도에 관한 정보를 참조하여 용매 공급 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하며, 상기 용매 공급부는 상기 용매 공급 제어신호에 따라 정해진 양의 용매를 상기 믹싱부에 공급할 수 있다.
한편, 상기 활물질 슬러리 믹싱 시스템을 이용한 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 슬러리 점도 조절 방법은, (a) 믹싱부로부터 활물질 슬러리를 채취하는 단계; (b) 채취된 활물질 슬러리의 점도를 측정하는 단계; (c) 측정된 활물질 슬러리의 점도에 따라 용매 공급량을 결정하는 단계; 및 (d) 결정된 상기 용매 공급량에 따라 상기 믹싱부에 용매를 공급하는 단계를 포함한다.
상기 (b)단계는, 상기 활물질 슬러리 내에서 회전하는 임펠러에 가해지는 저항력에 따라 활물질 슬러리의 점도를 결정하는 단계에 해당할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 믹싱 장치의 구동을 중단하지 않더라도, 믹싱 장치 내에 수용된 활물질 슬러리의 일부를 이용하여 활물질 슬러리의 점도를 측정하고, 그 측정 결과에 따라 용매의 첨가량을 결정할 수 있게 되며, 이로써 활물질 슬러리의 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 슬러리 믹싱 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 믹싱부의 내부 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 점도 측정부의 내부 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 슬러리 점도 조절방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 슬러리 믹싱 시스템(100)을 설명하기로 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 슬러리 믹싱 시스템을 나타내는 개념도이고, 도 2는 도 1에 도시된 믹싱부의 내부 구조를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 1에 도시된 점도 측정부의 내부 구조를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 슬러리 믹싱 시스템(100)은 믹싱부(10), 용매 공급부(20) 및 점도 측정부(30)를 포함한다. 또한, 상기 활물질 슬러리 믹싱 시스템(100)은, 점도 측정부(30)에서 측정된 점도에 관한 정보를 참조하여 용매 공급부(20)에서 공급될 용매의 양을 결정하는 별도의 제어부(40)를 더 포함할 수도 있다.
상기 믹싱부(10)는, 슬러리를 잘 저어줌으로써 활물질, 도전재, 바인더 및 용매 등의 내용물이 고르게 섞일 수 있도록 하여 혼합 균일도를 향상시키는 역할을 한다.
도 2를 참조하면, 상기 믹싱부(10)는 활물질 슬러리를 수용하는 제1 슬러리 탱크(11) 및 제1 임펠러(12)를 포함한다. 상기 제1 임펠러(12)는, 중심축을 기준으로 회전 운동을 함으로써 제1 슬러리 탱크(11) 내에 수용된 활물질 슬러리가 잘 교반되도록 한다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 용매 공급부(20)는, 믹싱부(10)에 수용되어 교반되는 활물질 슬러리에 용매를 공급함으로써 활물질 슬러리의 점도를 조절한다.
즉, 활물질 슬러리는, 활물질, 도전재, 바인더 등의 내용물이 전극 집전체 상에 잘 코팅되도록 하기 위해 적절한 점도를 가져야 하는데, 이러한 활물질 슬러리의 점도는 교반 과정에서 투입되는 용매의 양에 따라 결정될 수 있는 것이다.
따라서, 상기 용매 공급부(20)는, 투입 라인(L1)을 통해 투입되는 용매의 양을 감소시키거나 증가시킴으로써, 믹싱부(10)에서 교반 과정에 있는 활물질 슬러리의 점도를 높이거나 낮출 수 있다.
상기 점도 측정부(30)는, 믹싱부(10)에서 교반 과정에 있는 활물질 슬러리의 일부를 채취하여 그 점도를 측정하고, 측정된 점도에 따라 용매 공급부(20)의 용매 공급량이 결정될 수 있도록 한다.
도 3을 참조하면, 이러한 점도 측정부(30)는, 예를 들어, 제2 슬러리 탱크(31), 제2 임펠러(32), 구동 모터(33) 및 점도 측정기(34)를 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
이 경우, 상기 점도 측정부(30)는, 배출 라인(L2)을 통해 제2 슬러리 탱크(31)로 유입된 소량의 활물질 슬러리를 중심 축(32a)을 기준으로 회전하는 제2 임펠러(32)를 이용하여 저어 주되, 제2 임펠러(32)를 회전시키는 구동 모터(33)에 연결된 점도 측정기(34)를 이용하여 구동 모터(33)에 가해지는 저항력의 크기를 측정하고, 이로써 제2 임펠러(32)에 가해지는 저항력의 크기를 측정할 수 있다.
상기 저항력의 크기가 크게 측정되는 경우 활물질 슬러리의 점도가 높은 것으로 평가할 수 있고, 저항력의 크기가 낮게 측정되는 경우 활물질 슬러리의 점도는 낮은 것으로 평가할 수 있다.
따라서, 이러한 점도 측정기(30)와 용매 공급부(20)가 서로 연동되도록 함으로써, 점도 측정기(30)의 측정 결과에 따라 용매 공급부(20)의 용매 공급량이 결정되도록 할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 제어부(40)는 점도 측정부(30)에서 측정된 활물질 슬러리의 점도에 관한 정보를 참조하여 그에 대응되는 용매 공급 제어신호를 출력함으로써 용매 공급부(20)로부터 믹싱부(10)에 투입되는 활물질 슬러리의 양을 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 슬러리 믹싱 시스템(100)은, 믹싱 공정 과정에 있는 활물질 슬러리로부터 채취된 소량의 활물질 슬러리를 이용하여 점도를 측정하고 측정된 점도를 이용하여 용매의 공급량을 결정할 수 있도록 구성된다.
따라서, 상기 활물질 슬러리 믹싱 시스템(100)은, 믹싱부(10)의 구동을 멈추지 않고 활물질 슬러리의 점도를 조절할 수 있는 장점을 갖게 되며, 이로써 활물질 슬러리의 생산성을 향상시킬 수 있다.
다음은, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 슬러리 점도 조절방법에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 슬러리 점도 조절방법을 나타내는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 슬러리 점도 조절방법은, 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 슬러리 믹싱 시스템(100)을 이용하는 것으로서, 슬러리 채취 단계(a단계), 점도 측정 단계(b단계), 용매 공급량 결정 단계(c단계) 및 용매 공급 단계(d단계)를 포함할 수 있다.
상기 a단계는, 점도의 측정을 위해 믹싱부(10)로부터 활물질 슬러리의 일부를 채취하는 단계이다.
상기 b단계는, 채취된 활물질 슬러리를 이용하여 활물질 슬러리가 갖는 점도를 측정하는 단계이다. 이러한 점도 측정 단계는, 예를 들어, 활물질 슬러리 내에서 회전하는 임펠러에 가해지는 저항력에 따라 활물질 슬러리의 점도를 결정하는 방식으로 이루어질 수 있다.
상기 c단계는, 점도 측정부(30)를 통해 측정된 활물질 슬러리의 점도에 따라 용매 공급량을 결정하는 단계이다.
이러한 용매 공급량의 결정은, 제어부(40)를 통해 이루어질 수 있으며, 이러한 제어부(40)는 용매 공급부(20) 및 점도 측정부(30)와 별도로 존재하는 구성요소일 수도 있고, 용매 공급부(20) 또는 점도 측정부(30)에 포함된 형태로 구현되는 구성요소일 수도 있다.
상기 d단계는, 결정된 상기 용매 공급량에 따라 믹싱부(10)에 용매을 공급하는 단계에 해당한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 슬러리 점도 조절방법은, 믹싱 공정 과정에 있는 활물질 슬러리로부터 채취된 소량의 활물질 슬러리를 이용하여 점도를 측정하고 측정된 점도를 이용하여 용매의 공급량을 결정할 수 있도록 구성된다.
따라서, 상기 활물질 슬러리 점도 조절방법에 따르면, 믹싱부(10)의 구동을 멈추지 않고 활물질 슬러리의 점도를 조절할 수 있는 장점을 갖게 되며, 이로써 활물질 슬러리의 생산성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 활물질 슬러리 믹싱 시스템
10: 믹싱부 11: 제1 슬러리 탱크
12: 제1 임펠러 20: 용매 공급부
30: 점도 측정부 31: 제2 슬러리 탱크
32: 제2 임펠러 32a: 중심 축
33: 구동 모터 34: 점도 측정기
40: 제어부

Claims (7)

  1. 전극 활물질용 슬러리를 혼합하는 믹싱부;
    상기 믹싱부 내에 수용된 슬러리의 일부를 채취하여 점도를 측정하는 점도 측정부; 및
    상기 점도 측정부에서 측정된 슬러리의 점도에 관한 정보에 상응하는 양의 용매를 상기 믹싱부에 공급하는 용매 공급부를 포함하되,
    상기 점도 측정부는,
    상기 믹싱부로부터 채취된 슬러리를 수용하는 제2 슬러리 탱크;
    상기 제2 슬러리 탱크 내에서 회전하는 제2 임펠러; 및
    상기 제2 임펠러에 가해지는 저항력의 크기를 측정하는 점도 측정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 활물질 슬러리 믹싱 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 믹싱부는,
    상기 전극 활물질 슬러리를 수용하는 제1 슬러리 탱크; 및
    상기 제1 슬러리 탱크 내에서 회전함으로써 상기 슬러리를 교반시키는 제1 임펠러를 포함하는 것을 특징으로 하는 활물질 슬러리 믹싱 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 점도 측정부는 상기 제2 임펠러의 중심 축에 연결되는 구동 모터를 포함하고,
    상기 점도 측정기는 상기 구동 모터에 연결되어 상기 구동 모터에 가해지는 저항력의 크기를 측정하는 것을 특징으로 하는 활물질 슬러리 믹싱 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 활물질 슬러리 믹싱 시스템은 상기 점도 측정부에서 측정된 슬러리 점도에 관한 정보를 참조하여 용매 공급 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하며,
    상기 용매 공급부는 상기 용매 공급 제어신호에 따라 정해진 양의 용매를 상기 믹싱부에 공급하는 것을 특징으로 하는 활물질 슬러리 믹싱 시스템.
  6. (a) 믹싱부로부터 활물질 슬러리를 채취하는 단계;
    (b) 채취된 활물질 슬러리의 점도를 측정하는 단계;
    (c) 측정된 활물질 슬러리의 점도에 따라 용매 공급량을 결정하는 단계; 및
    (d) 결정된 상기 용매 공급량에 따라 상기 믹싱부에 용매를 공급하는 단계를 포함하는 활물질 슬러리 점도 조절방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (b)단계는,
    상기 활물질 슬러리 내에서 회전하는 임펠러에 가해지는 저항력에 따라 활물질 슬러리의 점도를 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 활물질 슬러리 점도 조절방법.
KR1020130130343A 2013-10-30 2013-10-30 활물질 슬러리의 점도 조절이 가능한 활물질 슬러리 믹싱 시스템 및 이를 이용한 활물질 슬러리의 점도 조절 방법 KR101689753B1 (ko)

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