KR101741893B1 - 전극 코팅용 롤러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전지용 전극에 활물질을 일정 형상으로 코팅하기 위한 전극 코팅용 롤러에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 전지용 집전체에 슬러리를 코팅하는 롤러에 있어서, 내부에 상기 슬러리를 저장하기 위한 저장공간이 마련되며, 둘레에 상기 슬러리를 외부로 유출시키기 위한 유출홀이 형성되는 저장부 및 상기 저장부를 수용하며, 상기 유출홀로부터 공급되는 슬러리를 상기 집전체 상에 토출하도록 외주면에 코팅홀이 형성되는 롤러 몸체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전극 코팅용 롤러{ROLLER FOR COATING ELECTRODE}

본 발명은 전극 코팅용 롤러에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 전지용 전극에 활물질을 일정 형상을 갖는 패턴으로 코팅하기 위한 전극 코팅용 롤러에 관한 것이다.

이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 이러한 이차전지는 하나의 전지 셀이 팩으로 포장된 형태 또는 전지 셀을 수십 개 연결한 팩 형태로 제작되어 휴대폰, 노트북, 및 전기 자동차의 모터 구동용 전원 등으로 널리 사용되고 있다.

이차전지의 전극은 활물질 및 도전재가 혼합되어 있는 전극 슬러리(slurry)를 금속 포일 위에 도포하고, 고온의 상태로 건조한 뒤 프레싱 과정을 거쳐 제작된다. 전극 생산용 슬롯 다이 코터는 전극 슬러리를 금속 포일 위에 도포하기 위한 장치이다.

슬롯 다이 코터라 함은 유동성이 있는　액상의 유체(슬러리, 점착제, Hard Coating제, 세라믹 등)를　무맥동 펌프 또는 피스톤 펌프에 의해 상부 및 하부 슬롯 다이 사이로 공급하여, 액 공급 파이프로부터 공급받은 유체를　원단, 필름, 유리(Glass) 판, 시트(Sheet) 등의 피코팅물 진행방향의 폭 방향으로 일정한 두께로 코팅하는 장치를 말한다.

도 1은 종래의 슬롯 다이 코터를 개략적으로 도시한 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전극 생산용 슬롯 다이 코터(100)는 슬롯 다이 코터를 전극 생산용으로 적용한 것으로서, 이차 전지의 전극을 만들기 위해 공급 유체인 전극 슬러리(111)를 금속 포일(110) 위에 도포하는 장치를 말한다.

이러한 다이 코터를 사용하여 활물질 슬러리를 금속 포일 위에 코팅하는 종래 기술이 대한민국 공개특허공보 제10-2008-0039286호에 공지되어 있다.

그런데 종래의 코팅 방법은 직선 방향으로만 코팅을 할 수 있다는 문제점이 있다.

현재 이차 전지 등과 같은 전지는 핸드폰, 자동차, 노트북 등 다양한 영역에 사용되고 있는데 사용 영역이 다양해진 만큼 다양한 형상의 전지가 요구되고 있다.

하지만, 직선 방향으로만 코팅이 가능한 종래의 활물질 슬러리 코팅 방법은 일자 코팅에서 간헐적 코팅만이 가능하다는 문제점이 있다.

간헐적 코팅 이외에 다른 패턴의 코팅을 하기 위해선 활물질 슬러리가 코팅된 전극을 절취해서 절취된 전극은 버려야 하는데 활물질 슬러리의 비용이 비싸기 때문에 최종 제품의 원가가 올라가는 문제점이 있다.

또한, 폐기물의 증가에 따른 환경 오염의 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 집전체에 다양한 패턴의 활물질 슬러리를 코팅할 수 있게 하는 전극 코팅용 롤러를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 전극 코팅용 롤러는 전지용 집전체에 슬러리를 코팅하는 롤러에 있어서, 내부에 상기 슬러리를 저장하기 위한 저장공간이 마련되며, 둘레에 상기 슬러리를 외부로 유출시키기 위한 유출홀이 형성되는 저장부 및 상기 저장부를 수용하며, 상기 유출홀로부터 공급되는 슬러리를 상기 집전체 상에 토출하도록 외주면에 코팅홀이 형성되는 롤러 몸체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 유출홀은 상기 저장부의 둘레에 복수 개가 형성되며, 상기 코팅홀은 상기 롤러 몸체의 둘레에 복수 개가 형성될 수 있다.

상기 코팅홀은 정해진 개수가 일정하게 배열되어 코팅홀 그룹을 이루며, 상기 코팅홀 그룹은 상기 롤러 몸체에 복수 개가 마련될 수 있다.

어느 하나의 코팅홀 그룹에 포함되는 복수 개의 코팅홀은 다른 코팅홀 그룹에 포함되는 복수 개의 코팅홀과 상이한 배열될 수 있다.

복수의 상기 코팅홀은 서로 다른 복수의 형상을 가질 수 있다.

상기 유출홀의 면적은 상기 코팅홀의 면적보다 작을 수 있다.

상기 롤러 몸체의 양단에는 외주면을 따라 끼움홈이 형성되고, 상기 끼움홈 내에 삽입, 설치되어 상기 슬러리 토출 시 상기 집전체와 접촉하여 상기 집전체로부터 상기 롤러 몸체를 이격시키는 간격 조절부재를 더 포함할 수 있다.

상기 간격 조절부재는 상기 끼움홈에 탈착 가능하게 설치될 수 있다.

본 발명에 따르면, 집전체에 원하는 모양으로 슬러리를 코팅하게 하는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 집전체의 필요한 곳에만 슬러리를 코팅하여 비용을 줄이는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 간격 조절부재를 롤러 몸체에 탈착하여 사용함에 따라 집전체에 슬러리를 코팅하면서 슬러리의 로딩량을 조절할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 따르면, 하나의 저장부로 서로 다른 롤러 몸체에 탈착하여 사용하게 함에 따라 비용을 절약하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 슬롯 다이 코터를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 전극 코팅용 롤러를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 코팅용 롤러가 전극 코팅 공정에 적용된 것을 개략적으로 도시한 사용상태도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 코팅용 롤러를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 코팅용 롤러를 개략적으로 도시한 사시도이다.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 전극 코팅용 롤러를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 코팅용 롤러가 전극 코팅 공정에 적용된 것을 개략적으로 도시한 사용상태도이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 코팅용 롤러는 금속 포일인 전지용 집전체(1)에 활물질 및 도전재가 혼합되어 있는 슬러리(3)를 코팅하는 롤러로서, 내부에 상기 슬러리(3)를 저장하기 위한 저장공간(11)이 마련되며, 둘레에 상기 슬러리(3)를 외부로 유출시키기 위한 유출홀(13)이 형성되는 저장부(10) 및 상기 저장부(10)를 내부에 수용하며, 상기 유출홀(13)로부터 공급되는 슬러리(3)를 상기 집전체(1) 상에 토출하도록 외주면에 코팅홀(30)이 형성되는 롤러 몸체(20)를 포함한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 저장부(10)는 형상이 제한되는 것은 아니나 원통형으로 형성될 수 있으며, 내부의 저장공간(11)에 슬러리(3)를 저장하여 저장된 슬러리(3)를 유출홀(13)을 통해 외부의 롤러 몸체(20)로 공급하기 위한 것이고, 유출홀(13)은 저장부(10)의 둘레에 복수 개로 형성되며 유출홀(13)의 면적 및 개수를 조절하여 롤러 몸체(20)에 공급되는 슬러리(3)의 양을 조절할 수 있다.

즉, 유출홀(13)의 면적은 코팅홀(30)의 면적보다 작게 형성하여 유출홀(13)을 통해 공급되는 슬러리(3)의 양이 코팅홀(30)을 통해 집전체(1)에 충분히 도포될 수 있게 함에 따라 유출홀(13)의 면적을 조절하여 집전체(1)에 도포되는 슬러리(3)의 양을 조절하게 할 수 있다.

롤러 몸체(20)는 전지용 집전체(1)가 이동함에 따라 회전하면서 전지용 집전체(1)의 표면에 슬러리(3)를 코팅하게 되는데, 전지용 집전체(1) 상에 슬러리(3)를 토출하는 코팅홀(30)의 형상에 따라 집전체(1)에 코팅되는 슬러리(3)의 패턴의 형상을 원하는 형상으로 구현하는 것이 가능해 진다.

도 4에 도시된 바와 같이, 롤러 몸체(20)를 이동하는 집전체(1)의 일측과 타측에 각각 설치하여 집전체(1)의 양면을 코팅할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 코팅용 롤러를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 롤러 몸체(20)의 코팅홀(30)은 복수 개로 형성되어 서로 다른 복수의 형상을 형성함에 따라 전지용 집전체(1)에 슬러리(3)를 서로 다른 형상으로 코팅할 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 코팅용 롤러를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 코팅홀(30)은 정해진 개수가 일정하게 배열되어 도 6에 점선으로 표시된 영역과 같이 코팅홀 그룹(30a)을 이룰 수 있으며, 상기 코팅홀 그룹(30a)은 상기 롤러 몸체(20)에 복수 개가 마련되어 그룹 단위의 서로 다른 형상으로 전지용 집전체(1)에 슬러리(3)를 코팅할 수 있다.

이때, 어느 하나의 코팅홀 그룹(30a)에 포함되는 복수 개의 코팅홀(30)은 다른 코팅홀 그룹(30b)에 포함되는 복수 개의 코팅홀(30)과 상이한 형상 또는 상이한 배열을 갖게 할 수도 있다.

한편, 도 3을 참조하여 설명하면 본 발명은 롤러 몸체(20)의 내부에 저장부(10)를 탈착되게 설치함에 따라 코팅홀(30)의 형상 또는 배열이 서로 다른 롤러 몸체(20)에 저장부(10)만을 교체하여 설치함에 따라 집전체(1)에 슬러리(3)를 코팅하는 형상 또는 배열을 다르게 할 수 있어 전극 코팅용 롤러의 제작 비용을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 롤러 몸체(20)의 양단 측에 각각 외주면을 따라 끼움홈(21)이 형성되고, 상기 끼움홈(21) 내에 간격 조절부재(23)가 삽입/설치되어 상기 슬러리(3) 토출 시 간격 조절부재(23)가 집전체(1)와 접촉하여 집전체(1)로부터 롤러 몸체(20)가 이격되게 할 수 있다. 따라서 슬러리(3)의 로딩량에 따라 규격이 다른 간격 조절부재(23)를 롤러 몸체(20)에 교체 설치하여 롤러 몸체(20)의 높이를 조절하게 할 수 있다.

이러한 간격 조절부재(23)는 일 실시예로 실리콘 또는 고무 등의 재질로 형성될 수 있지만 롤러 몸체(20)와 집전체(1) 사이를 이격시킬 수 있다면 이에 한정되지는 않는다.

이와 같이 간격 조절부재(23)는 끼움홈(21)에 탈착 가능하게 설치되어 집전체(1)에 토출되는 슬러리(3)의 로딩량에 따라 간격 조절부재(23)를 교체 가능하게 하고, 유지 관리도 편하게 하는 것이 좋다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 집전체에 원하는 모양으로 슬러리를 코팅하게 하는 효과가 있고, 집전체의 필요한 곳에만 슬러리를 코팅하여 비용을 줄이는 효과가 있고, 간격 조절부재를 롤러 몸체에 탈착하여 사용함에 따라 집전체에 슬러리를 코팅하면서 슬러리의 로딩량을 조절할 수 있는 장점이 있고, 하나의 저장부로 서로 다른 롤러 몸체에 탈착하여 사용하게 함에 따라 제조 비용을 절약하는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 전극 코팅용 롤러를 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

1: 집전체
3: 슬러리
10: 저장부
11: 저장공간
13: 유출홀
20: 롤러 몸체
21: 끼움홈
23: 간격 조절부재
30: 코팅홀
30a: 코팅홀 그룹
30b: 다른 코팅홀 그룹

Claims (8)

1. 전지용 집전체(1)에 슬러리(3)를 코팅하는 롤러에 있어서,
   내부에 상기 슬러리(3)를 저장하기 위한 저장공간(11)이 마련되며, 둘레에 상기 슬러리(3)를 외부로 유출시키기 위한 유출홀(13)이 형성되는 저장부(10);
   상기 저장부(10)를 수용하며, 상기 유출홀(13)로부터 공급되는 슬러리(3)를 상기 집전체(1) 상에 토출하도록 외주면에 코팅홀(30)이 형성되고, 양단에는 외주면을 따라 끼움홈(21)이 형성되는 롤러 몸체(20); 및
   상기 슬러리(3) 토출 시 상기 집전체(1)와 접촉하여 상기 집전체(1)로부터 상기 롤러 몸체(20)를 이격시키는 간격 조절부재(23)를 포함하고,
   상기 간격 조절부재(23)는 실리콘 또는 고무 등의 재질로 형성되고,
   상기 저장부는 상기 롤러 몸체의 내부에 탈착되게 설치되고,
   상기 간격 조절부재는 상기 집전체에 상기 슬러리를 코팅하면서 상기 슬러리의 로딩량을 조절할 수 있도록 상기 롤러 몸체의 상기 끼움홈에 탈착가능하게 삽입되는 것을 특징으로 하는 전극 코팅용 롤러.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 유출홀(13)은 상기 저장부(10)의 둘레에 복수 개가 형성되며,
   상기 코팅홀(30)은 상기 롤러 몸체(20)의 둘레에 복수 개가 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 코팅용 롤러.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 코팅홀(30)은 정해진 개수가 일정하게 배열되어 코팅홀 그룹(30a)을 이루며,
   상기 코팅홀 그룹(30a)은 상기 롤러 몸체(20)에 복수 개가 마련되는 것을 특징으로 하는 전극 코팅용 롤러.
4. 청구항 3에 있어서,
   어느 하나의 코팅홀 그룹(30a)에 포함되는 복수 개의 코팅홀(30)은 다른 코팅홀 그룹(30b)에 포함되는 복수 개의 코팅홀(30)과 상이한 배열을 갖는 것을 특징으로 하는 전극 코팅용 롤러.
5. 청구항 2에 있어서,
   복수의 상기 코팅홀(30)은 서로 다른 복수의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 전극 코팅용 롤러.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 유출홀(13)의 면적은 상기 코팅홀(30)의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 전극 코팅용 롤러.
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