KR101801422B1 - 전극 생산용 슬롯 다이 코터 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 전극 생산용 슬롯 다이 코터는 전극 슬러리를 금속 포일에 도포하기 위한 전극 생산용 슬롯 다이 코터에 관한 것으로서, 상부 다이와, 상부 다이에 결합되어 전극 슬러리가 수용되는 내부 공간을 형성하는 하부 다이를 구비하는 다이부, 상부 다이와 하부 다이의 사이에 끼워지고, 내부 공간과 통하는 중공을 가지며, 중공으로부터 금속 포일을 향해 개구되어 다이부와 함께 전극 슬러리가 배출되는 배출구를 형성하는 플레이트 형상의 심(shim)부, 및 심부와 슬라이딩 가능하도록 결합하고, 배출구를 향하는 단부가 금속 포일에서 전극 슬러리가 도포되지 않는 영역을 만드는 가변툴부를 포함한다.

Description

전극 생산용 슬롯 다이 코터{SLOT DIE COATER FOR PRODUCTION OF ELECTRODES}
본 발명은 전극 생산용 슬롯 다이 코터에 관한 것으로서, 전극의 무지부의 폭을 컨트롤 할 수 있는 전극 생산용 슬롯 다이 코터에 관한 것이다.
이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 이러한 이차 전지는 휴대폰, 노트북, 및 전기 자동차의 모터 구동용 전원 등으로 널리 사용되고 있다.
이차 전지의 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 유동성을 가지고 있는　액상의 유체(슬러리, 점착제, Hard Coating제, 세라믹 등)를　무맥동 펌프 또는 피스톤 펌프에 의해 상부 및 하부 슬롯 다이 사이로 공급하여, 필름, Glass 판, Sheet 등의 피코팅물 진행방향의 폭 방향으로 일정한 두께로　코팅하는 장비를 말한다.
전극 생산용 슬롯 다이 코터는 슬롯 다이 코터를 전극 생산용으로 적용한 것으로서, 이차 전지의 전극을 만들기 위해 공급 유체인 전극 슬러리를 금속 포일 위에 도포하는 장비를 말한다.
전극의 제조를 위하여 금속 포일 위에 슬러리를 도포할 경우에, 필요에 따라 슬러리가 도포되는 부분과 슬러리가 도포되지 않는 부분이 존재한다. 여기서 슬러리가 도포되는 않는 부분을 무지부라고 하는데, 무지부의 폭은 정해진 규격에 따라 제조되어야 한다. 이 무지부의 폭을 정해진 규격에 맞게 일정하게 준수하는 것은 전지의 안정성 및 성능을 위해서 꼭 필요한 일이다. 따라서 무지부의 폭이 정해진 규격과 맞지 않게 되었을 때는 이 무지부의 폭을 조절할 필요가 발생한다.
종래에는 무지부의 폭이 정해진 규격과 맞지 않게 되어 조절해야 할 필요가 생겼을 때, 전극 생산용 슬롯 다이 코터 자체의 형상을 변경해야만 했기 때문에 많은 시간과 비용이 들어야 하는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 위와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 시간과 비용이 적게 드는 간단한 수단으로 무지부 폭을 컨트롤 할 수 있는 전극 생산용 슬롯 다이 코터를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 전극 생산용 슬롯 다이 코터는 전극 슬러리를 금속 포일에 도포하기 위한 전극 생산용 슬롯 다이 코터에 관한 것으로서, 상부 다이와, 상부 다이에 결합되어 전극 슬러리가 수용되는 내부 공간을 형성하는 하부 다이를 구비하는 다이부, 상부 다이와 하부 다이의 사이에 끼워지고, 내부 공간과 통하는 중공을 가지며, 중공으로부터 금속 포일을 향해 개구되어 다이부와 함께 전극 슬러리가 배출되는 배출구를 형성하는 플레이트 형상의 심(shim)부, 및 심부와 슬라이딩 가능하도록 결합하고, 배출구를 향하는 단부가 금속 포일에서 전극 슬러리가 도포되지 않는 영역을 만드는 가변툴부를 포함한다.
본 발명에 따른 전극 생산용 슬롯 다이 코터는, 슬롯 다이 코터 내의 심부와 슬라이딩 가능하도록 결합하는 가변툴부를 포함함으로 인하여, 시간과 비용이 적게 드는 간단한 수단으로 무지부 폭을 컨트롤 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 실시예 1에 따른 전극 생산용 슬롯 다이 코터의 분해 상태를 도시하는 분해 사시도
도 2는 도 1에서 도시된 전극 생산용 슬롯 다이 코터의 결합 상태를 도시하는 결합 사시도
도 3은 도 2에서 도시된 전극 생산용 슬롯 다이 코터의 전면 모습을 바라본 도시하는 사시도
도 4는 도 1은 실시예 1에 따른 전극 생산용 슬롯 다이 코터를 이용하여 금속 포일에 슬러리를 도포하는 모습을 도시하는 사시도
도 5는 실시예 1에 따른 전극 생산용 슬롯 다이 코터에서 심부 및 가변툴부의 결합 상태를 도시하는 결합 사시도
도 6은 도 5에서 도시된 도면에서 가변툴부가 제거된 상태의 심부를 도시하는 사시도
도 7은 도 5에서 도시된 도면에서 심부가 제거된 상태의 가변툴부를 도시하는 사시도
도 8은 실시예 2에 따른 전극 생산용 슬롯 다이 코터에서 심부 및 가변툴부의 결합 상태를 도시하는 결합 사시도
도 9는 도 8에서 도시된 도면에서 가변툴부가 제거된 상태의 심부를 도시하는 사시도
도 10은 도 8에서 도시된 도면에서 심부가 제거된 상태의 가변툴부를 도시하는 사시도
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
도 1은 실시예 1에 따른 전극 생산용 슬롯 다이 코터의 분해 상태를 도시하는 분해 사시도이다. 도 2는 도 1에서 도시된 전극 생산용 슬롯 다이 코터의 결합 상태를 도시하는 결합 사시도이다. 도 3은 도 2에서 도시된 전극 생산용 슬롯 다이 코터의 전면 모습을 바라본 도시하는 사시도이다. 도 4는 도 1은 실시예 1에 따른 전극 생산용 슬롯 다이 코터를 이용하여 금속 포일에 슬러리를 도포하는 모습을 도시하는 사시도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 생산용 슬롯 다이 코터에 대해 설명한다.
실시예 1에 따른 전극 생산용 슬롯 다이 코터는 전극 슬러리(10)를 금속 포일(20)에 도포하기 위한 것으로서, 다이부(110), 심부(120), 및 가변툴부(130)를 포함한다.
다이부(110)는 다시 상부 다이(111)와 그 아래쪽에 결합되는 하부 다이(112)를 포함한다. 상부 다이(111)와 하부 다이(112)는 상호간에 직접적으로 결합할 수도 있지만, 중간 매개체 등을 통하여 간접적으로 결합할 수도 있다. 상부 다이(111)와 하부 다이(112)는 서로 결합함으로써 내부 공간을 형성한다. 이때, 이 내부 공간은 공급구(100)를 통하여 공급받은 전극 슬러리(10)가 배출구(140)를 통하여 외부로 배출 되기 전에 수용되어 머무르는 공간이다.
심부(120)는 상부 다이(111)와 하부 다이(112)가 결합 시 상부 다이(111)와 하부 다이(112) 사이에 끼워진다. 심부(120)는 플레이트 형상을 가지고 있고, 중심부가 뚫려져 있는 중공을 가지고 있어서 다이부(110)가 만드는 내부 공간과 서로 통한다. 그럼으로써 내부 공간과 중공은 모두 전극 슬러리(10)가 수용되는 공간을 형성한다.
심부(120)는 중공으로부터 금속 포일(20)을 향해 개구된 부분을 가지고 있다. 이 개구된 부분과 상부 다이(111) 및 하부 다이(112)는 전극 슬러리(10)가 배출되는 배출구(140)를 형성한다. 전극 슬러리(10)는 심부(120)에서 금속 포일(20)을 향하여 개구된 부분을 통하며 배출되고, 동시에 심부(120)가 상부 다이(111)와 하부 다이(112) 사이에 끼워짐으로써 만들어진 상부 다이(111)와 하부 다이(112) 사이의 틈새로 배출되는 것이다.
가변툴부(130)는 심부(120)와 슬라이딩 가능하도록 결합한다. 가변툴부(130)는 배출구(140)를 향하는 방향과 그 반대방향으로 직선이동이 가능하다. 즉, 가변툴부(130)는 도 1에서 도시된 Y방향으로 슬라이딩 이동이 가능하다. 가변툴부(130)가 배출구(140)의 일부를 막아 그 부분에서 전극 슬러리(10)가 도포되는 것을 막고, 그에 따라 실시예 1에 따른 전극 생산용 슬롯 다이 코터는 무지부(30)가 생기도록 금속 포일(20)에 전극 슬러리(10)를 도포할 수 있다(도 4 참조). 가변툴부(130)에서 배출구(140)를 향하는 단부는 단차를 가지고 나머지 부분보다 약간 더 두껍게 형성되어 배출구(140)의 상하를 틈새 없이 막을 수 있는 구조를 가진다(도 1 및 도 3 참조).
도 3에서와 같이, 가변툴부(130)를 배출구(140) 쪽으로 슬라이딩 이동시켜서, 가변툴부(130)의 배출구(140)를 향하는 단부와 배출구(140)의 최 외곽 단부가 금속 포일(20)로부터 같은 이격 거리를 갖도록 위치시키면, 금속 포일(20)에 전극 슬러리(10)가 도포되지 않는 무지부(30)의 폭이 가장 크게 만들어진다. 이때 무지부(30)의 폭은 도 4에서 L로 도시되고 있다. L은 실시예 1에 따른 전극 생산용 슬롯 다이 코터가 만들 수 있는 무지부(30) 폭의 최대 값이다.
이때, 가변툴부(130)를 슬라이딩 이동시키면 무지부(30)의 폭이 변하게 된다. 즉, 무지부(30)의 폭이 L의 크기를 갖도록 전극 슬러리(10)가 도포되고 있는 상태에서 가변툴부(130)를 배출구(140)의 반대편 방향으로 조금씩 이동시키면, 무지부(30)의 폭은 L보다 점점 작아지게 된다. 가변툴부(130)가 있었던 공간이었으나 가변툴부(130)가 배출구(140)의 반대 방향으로 이동함에 따라 비게 되는 공간이 생기는데, 이 비게 되는 공간으로 전극 슬러리(10)가 침투하여 도포되기 때문에 무지부(30)의 폭은 L보다 작아지게 되는 것이다.
한편, 가변툴부(130)를 배출구(140)의 반대 방향으로 슬라이딩 이동시키다 보면, 가변툴부(130)가 더 이상 금속 포일(20) 상에 전극 슬러리(10)의 도포를 방해하는 역할을 할 수 없을 정도에 이르게 된다. 이때 무지부(30)의 폭은 0이 된다.
이와 같은 방식으로 하면, 무지부(30) 폭이 0 ~ L 사이의 임의의 값이 되도록 하여 무지부(30)를 형성할 수 있다. 또, 사용 중에도 무지부(30)의 폭을 변경할 필요가 생겼을 때, 간단한 조작에 의하여 무지부(30)의 폭을 쉽게 변경할 수 있다.
이상과 같이 실시예 1에 따른 전극 생산용 슬롯 다이 코터는 슬롯 다이 코터 내의 심부(120)와 슬라이딩 가능하도록 결합하는 가변툴부(130)를 포함함으로 인하여, 시간과 비용이 적게 드는 간단한 방법으로 무지부(30)의 폭을 조절할 수 있게 된다.
도 5는 실시예 1에 따른 전극 생산용 슬롯 다이 코터에서 심부 및 가변툴부의 결합 상태를 도시하는 결합 사시도이다. 도 6은 도 5에서 도시된 도면에서 가변툴부가 제거된 상태의 심부를 도시하는 사시도이다. 도 7은 도 5에서 도시된 도면에서 심부가 제거된 상태의 가변툴부를 도시하는 사시도이다. 도 5 내지 도 7를 참조하여 가변툴부가 슬라이딩하는 방법에 대하여 상술한다.
도 6에서 도시되듯이 심부(120)는 금속 포일(20)을 향하는 방향과 반대 방향을 향해 관통되는 제1 관통홀(121)을 가진다. 가변툴부(130)는 슬라이딩 이동이 가능하도록 제1 관통홀(121)에 삽입되는 슬라이딩바(131)를 가진다. 슬라이딩바(131)는 하나만 있을 수도 있고 그보다 많이 있을 수도 있다. 슬라이딩바(131)의 개수는 형성하려고 하는 무지부(30)의 수에 대응하여 정해진다. 복수 개의 슬라이딩바(131)는 복수 개의 무지부(30)를 만들 수 있게 된다. 제1 관통홀(121)은 슬라이딩바(131)의 개수와 같은 개수로 형성된다. 본 실시예 1에서는 두 개의 슬라이딩바(131)가 존재한다.
슬라이딩바(131)는 제1 관통홀(121)에 의하여 가이드 되면서 배출구(140)의 방향과 그 반대 방향으로 슬라이딩 이동이 가능하다. 도 5에서 도시되는 Y방향이 슬라이딩바(131)가 이동 가능한 방향이다. 이와 같이 관통홀을 통하여 슬라이딩바(131)가 슬라이딩 이동할 수 있도록 하면, 관통홀에 의하여 이동을 가이드 받으면서도 슬라이딩 이동을 손쉽게 할 수 있는 효과가 있다.
슬라이딩바(131)는 소정의 길이 이상으로 제작되기 때문에, 슬라이딩바(131)가 배출구(140) 쪽으로 슬라이딩 이동되어, 슬라이딩바(131)의 배출구(140)를 향하는 단부와 배출구(140)의 최 외곽 단부가 금속 포일(20)로부터 같은 이격 거리를 갖도록 위치되더라도, 슬라이딩바(131)가 제1 관통홀(121)로부터 빠지지 않는다.
가변툴부(130)는 상기 배출구(140)의 반대편을 향하는 슬라이딩바(131)의 단부를 서로 연결시키는 연결바(132)를 가질 수 있다. 연결바(132)는 복수개의 슬라이딩바(131)를 고정적으로 연결시키는 역할을 한다. 따라서 복수개의 슬라이딩바(131)가 Y방향으로 슬라이딩 이동할 때 동시에 같은 거리를 이동할 수 있다. 그에 따라 무지부(30)의 폭 간격 조절도 동시에 수행이 가능하다.
실시예 2
도 8은 실시예 2에 따른 전극 생산용 슬롯 다이 코터에서 심부 및 가변툴부의 결합 상태를 도시하는 결합 사시도이다. 도 9는 도 8에서 도시된 도면에서 가변툴부가 제거된 상태의 심부를 도시하는 사시도이다. 도 10은 도 8에서 도시된 도면에서 심부가 제거된 상태의 가변툴부를 도시하는 사시도이다.
본 실시예에 따른 전극 생산용 슬롯 다이 코터는 전술한 실시예 1에 따른 전극 생산용 슬롯 다이 코터와 유사한 구성을 가진다. 다만, 실시예 2는 실시예 1과 달리, 심부(220)에 가변툴부(230)의 슬라이딩 정도를 조절하기 위한 조절 로드(223) 및 조절 너트(224)가 더 포함 된다는 점에서 차이가 있다.
참고로 전술한 구성과 동일한 (또는 상당한) 부분에 대해서는 동일한 (또는 상당한) 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이하에서는 도 8 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 실시예 2에 따른 전극 생산용 슬롯 다이 코터에 대해 설명한다.
실시예 2에 따른 전극 생산용 슬롯 다이 코터는 실시예 1에 따른 전극 생산용 슬롯 다이 코터와 심부 및 가변툴부의 구성만이 다르고 나머지 구성은 동일하다.
가변툴부(230)의 연결바(232)는 슬라이딩바(231)가 슬라이딩하는 방향과 나란한 방향으로 관통되어 형성된 제2 관통홀(233)을 가진다. 그러므로 제1 관통홀(221)과 제2 관통홀(233)은 서로 나란하다.
심부(220)는 몸체(222), 조절 로드(223), 및 조절 너트(224)를 포함한다. 몸체(222)는 중심부에 중공(250)을 가지고 있고 금속 포일(20)을 향하는 방향으로 개구된 형상을 갖는다. 제1 관통홀(221)은 몸체(222)에 형성되어 있다. 실시예 1에서와 같은 형태로 제1 관통홀(221)은 두 개가 형성된다.
조절 로드(223)는 몸체(222)에 연결된다. 몸체(222)의 면 중에서 배출구(140)를 향하는 방향의 반대 방향을 바라보는 면 상에 연결되고, 제2 관통홀(233)을 관통하여 연장된다. 조절 로드(223)의 외주면에는 나사산이 형성되어 있다. 조절 로드(223)는 몸체(222)와의 관계에서 고정되어 연결된다. 따라서 조절 로드(223)는 몸체(222)와의 관계에서 회전운동이나 직선운동 등 상대적인 운동을 하지 않는다.
조절 로드(223)와 결합하는 조절 너트(224)는 내주면에 나사산을 구비하고 있다. 조절 로드(223)의 외주면에 형성된 나사산과 조절 너트(224)의 내주면에 형성된 나사산은 서로 대응하게 형성되므로, 서로 나사 결합이 가능하다. 조절 너트(224)는 조절 로드(223)와 나사결합을 한 이후, 회전운동을 통하여 조절 로드(223)를 따라 Z방향으로 이동할 수 있다.
가변툴부(230)는 조절 로드(223)와 제2 관통홀(233)을 통하여 결합한다. 제2 관통홀(233)의 내경이 조절 로드(223)의 외경보다 크기 때문에, 가변툴부(230)는 조절 로드(223)와 결합한 뒤에 조절 로드(223)를 따라서 자유롭게 슬라이딩 이동이 가능하다.
도 8을 참조하면, 조절 너트(224)를 조절 로드(223)에 결합 후, 조절 너트(224)를 회전시키면 조절 너트(224)가 Z방향으로 이동할 수 있는데, 그에 따라 가변툴부(230)도 Z방향을 따라 이동할 수 있다. 즉, 가변툴부(230)가 조절 너트(224)에 의하여 배출구(140)의 방향으로 이동하거나 그 반대 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있게 된다.
이상과 같은 방식으로, 조절 로드(223) 및 조절 너트(224)는 가변툴부(230)의 배출구(140)를 향한 슬라이딩을 제어하는 역할을 한다. 조절 로드(223) 및 조절 너트(224)는 나사산을 이용하여 가변툴부(230)의 배출구(140)를 향한 슬라이딩을 조절하기 때문에, 실시예 1에서 보다 더 미세하게 가변툴부(230)의 배출구(140)를 향한 슬라이딩을 조절할 수 있다.
10: 전극 슬러리 20: 금속 포일
30: 무지부 110: 다이부
111: 상부 다이 112: 하부 다이
120, 220: 심부 121, 221: 제1 관통홀
130: 가변툴부 131, 231: 슬라이딩바
132,232: 연결바 140: 배출구
222: 몸체 223: 조절 로드
224: 조절 너트 233: 제2 관통홀
250: 중공

Claims (6)

  1. 전극 슬러리를 금속 포일에 도포하기 위한 전극 생산용 슬롯 다이 코터에 있어서,
    상부 다이와, 상기 상부 다이에 결합되어 상기 전극 슬러리가 수용되는 내부 공간을 형성하는 하부 다이를 구비하는 다이부;
    상기 상부 다이와 상기 하부 다이의 사이에 끼워지고, 상기 내부 공간과 통하는 중공을 가지며, 상기 중공으로부터 상기 금속 포일을 향해 개구되어 상기 다이부와 함께 상기 전극 슬러리가 배출되는 배출구를 형성하는 플레이트 형상의 심(shim)부; 및
    상기 심부와 슬라이딩 가능하도록 결합하고, 상기 배출구를 향하는 단부가 상기 금속 포일에서 상기 전극 슬러리가 도포되지 않는 영역을 만드는 가변툴부를 포함하고,
    상기 심부는 상기 금속 포일을 향하는 방향과 반대 방향을 향해 관통되는 제1 관통홀을 가지며, 상기 가변툴부는 상기 제1 관통홀을 관통하여 상기 제1 관통홀에 의해 가이드 되고, 상기 배출구까지 연장하는 슬라이딩바를 가지는 것을 특징으로 하는 전극 생산용 슬롯 다이 코터.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가변툴부는 상기 배출구를 향하는 단부가 단차를 가지고 다른 부위보다 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 생산용 슬롯 다이 코터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가변툴부는 두 개 이상의 슬라이딩바를 가지는 것을 특징으로 하는 전극 생산용 슬롯 다이 코터.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 가변툴부는 상기 배출구의 반대편을 향하는 슬라이딩바의 단부를 서로 연결시키는 연결바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 생산용 슬롯 다이 코터.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 연결바는 상기 슬라이딩바가 슬라이딩하는 방향과 나란한 방향으로 관통되어 형성된 제2 관통홀을 가지고,
    상기 심부는 중공을 가지고 개구되는 몸체, 및 상기 몸체에 연결되어 상기 제2 관통홀을 관통하고 외주면에 나사산을 구비하는 조절 로드, 및 상기 조절 로드에 결합되어 상기 가변툴부의 상기 배출구를 향한 슬라이딩을 조절하는 조절 너트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 생산용 슬롯 다이 코터.
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