KR101985801B1 - 전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법 및 전극 활물질 슬러리 제조장치 - Google Patents

전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법 및 전극 활물질 슬러리 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법 및 전극 활물질 슬러리 제조장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 활물질을 포함하는 원재료를 투입하는 투입 단계와 원재료의 혼합 과정에서, 슬러리의 점도 변화 추세를 예측하는 예측 단계 및 예측된 점도 변화 추세에 기초하여 혼합 시간을 조절하는 조절 단계를 포함하는 전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법이 제공된다.

Description

전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법 및 전극 활물질 슬러리 제조장치{Method for controlling viscosity of electrode active material slurry of the secondary battery and apparatus for manufacturing electrode active material slurry of the secondary battery}
본 발명은 전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법 및 전극 활물질 슬러리 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 이차 전지(secondary battery)의 제조 공정은 원재료의 혼합 공정으로 시작된다.
구체적으로, 혼합 공정에서, 활물질, 도전재, 바인더 및 용매를 혼합하고, 혼합이 완료되면 전극 활물질 슬러리는 후속 공정인 코팅 공정으로 공급된다.
한편, 혼합된 슬러리의 점도는 원재료의 혼합 상태를 나타낼 수 있고, 동일한 고형분 함량에서 슬러리가 낮은 점도를 가질 경우 혼합이 잘 이루어진 것으로 판단될 수 있다.
이와 같이, 최종 슬러리의 점도를 가능한 낮게 유지하는 것이 유리하지만, 세부적인 관리 기준 및 방안이 마련되어 있지 않다.
본 발명은 활물질과 같은 원재료의 투입시점, 원재료의 투입 소요 시간을 포함하는 복수 개의 점도 예측 인자에 기초하여 점도를 예측할 수 있는 전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법 및 전극 활물질 슬러리 제조장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 실제로 점도를 측정하지 않고도, 복수 개의 점도 예측 인자에 기초하여 부분 최소 제곱 회귀 분석을 통해 점도 변화 추세를 예측할 수 있는 전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법 및 전극 활물질 슬러리 제조장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 전극 활물질 슬러리의 점도를 제어하기 위한 방법으로서, 활물질을 포함하는 원재료를 투입하는 투입 단계; 원재료의 혼합 과정에서, 슬러리의 점도 변화 추세를 예측하는 예측 단계; 및 예측된 점도 변화 추세에 기초하여 혼합 시간을 조절하는 조절 단계를 포함하는 전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법이 제공된다.
또한, 예측 단계는, 원재료의 투입시점, 원재료의 투입 소요 시간, 및 원재료의 투입량을 포함하는 복수 개의 예측인자에 기초하여 수행될 수 있다.
또한, 복수 개의 예측인자는, 교반기의 회전속도, 교반기에 인가되는 전류 및 교반기 내부 온도 중 적어도 하나를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 예측 단계는, 복수 개의 예측인자의 부분 최소 제곱 회귀분석을 통해 점도를 추정함으로써 수행될 수 있다.
또한, 조절단계에서, 점도 변화 추세가 상승 추세인 경우, 미리 설정된 원재료의 혼합 시간을 증가시킬 수 있다.
또한, 조절단계에서, 점도 변화 추세가 감소 추세인 경우, 미리 설정된 원재료의 혼합 시간을 유지시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전극 활물질 슬러리의 점도를 제어하기 위한 방법으로서, 활물질을 포함하는 원재료의 혼합 과정에서, 원재료의 투입 소요 시간을 포함하는 복수 개의 예측인자를 기초로 부분 최소 제곱 회귀분석을 통해 슬러리의 점도 변화 추세를 예측하는 예측 단계 및 예측된 점도 변화 추세에 기초하여 혼합 시간을 조절하는 조절 단계를 포함하는 전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 활물질을 포함하는 원재료의 혼합 과정에서 원재료의 투입 소요 시간을 포함하는 복수 개의 예측인자를 기초로 부분 최소 제곱 회귀분석을 통해 슬러리의 점도 변화 추세를 예측하기 위한 예측부 및 예측된 점도 변화 추세에 기초하여 원재료의 혼합 시간을 조절하기 위한 제어부를 포함하는 전극 활물질 슬러리 제조장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 활물질을 포함하는 원재료의 혼합 과정에서, 원재료의 투입 시점과 원재료의 투입 소요 시간 및 원재료의 투입량을 포함하는 복수 개의 예측인자를 기초로 부분 최소 제곱 회귀분석을 통해 슬러리의 점도 변화 추세를 예측하기 위한 점도 예측 모드를 수행하도록 마련된 전극 활물질 슬러리 제조장치가 제공된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법 및 전극 활물질 슬러리 제조장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
활물질과 같은 원재료의 투입시점, 원재료의 투입 소요 시간을 포함하는 복수 개의 점도 예측 인자에 기초하여 점도를 예측할 수 있다. 구체적으로, 실제로 점도를 측정하지 않고도, 복수 개의 점도 예측 인자에 기초하여 부분 최소 제곱 회귀 분석을 통해 실시간으로 점도를 예측할 수 있고, 또한, 점도 변화 추세를 예측할 수 있다.
또한, 예측된 점도 변화 추세가 상승 추세인 것으로 판단되면, 미리 설정된 원재료의 혼합 시간을 증가시키도록 제어함으로써, 최종 슬러리의 점도를 낮게 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 2는 본 발명과 관련된 점도 예측 모델을 통해 예측된 점도와 실제 측정된 점도를 나타내는 그래프이다.
도 3a 및 도 3b는 점도 변화 추세를 설명하기 위한 그래프들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예와 관련된 전극 활물질 슬러리 제조장치의 구성도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법 및 전극 활물질 슬러리 제조장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법(이하, '제어방법'이라고도 함)을 나타내는 플로우 차트이고, 도 2는 본 발명과 관련된 점도 예측 모델을 통해 예측된 점도와 실제 측정된 점도를 나타내는 그래프이다. 본 문서의 전극 활물질 슬러리라 함은 이차 전지의 전극 활물질 슬러리를 나타낼 수 있다.
도 1을 참조하면, 제어방법은 활물질을 포함하는 원재료를 투입하는 투입 단계(S101)와 원재료의 혼합 과정에서, 슬러리의 점도 변화 추세를 예측하는 예측 단계(S102) 및 예측된 점도 변화 추세에 기초하여 혼합 시간을 조절하는 조절 단계(S103)를 포함한다.
여기서 원재료는 도전재, 바인더 및 용매를 포함할 수 있고, 전극 활물질 슬러리로서 원재료는 활물질, 도전재, 바인더 및 용매를 모두 포함할 수 있다.
또한, 예측 단계(S102)는, 원재료의 투입시점, 원재료의 투입 소요 시간, 및 원재료의 투입량을 포함하는 복수 개의 예측인자에 기초하여 수행될 수 있다. 또한, 원재료는 교반기에 투입되고, 교반기에 의해 혼합될 수 있다.
또한, 복수 개의 예측인자는, 교반기의 회전속도, 교반기에 인가되는 전류 및 교반기 내부 온도 중 적어도 하나를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 복수 개의 예측인자는, 복수 개의 예측인자는, 원재료의 투입시점, 원재료의 투입 소요 시간, 원재료의 투입량, 교반기의 회전속도, 교반기에 인가되는 전류 및 교반기 내부 온도를 모두 포함할 수 있다.
또한, 예측 단계(S102)는, 복수 개의 예측인자의 부분 최소 제곱 회귀분석을 통해 점도를 추정함으로써 수행될 수 있다. 또한, 예측 단계는, 원재료 투입이 완료된 후, 실시간으로 슬러리의 점도를 예측하도록 수행될 수 있다.
도 2를 참조하면, 복수 개의 예측인자에 기초한 부분 최소 제곱 회귀분석을 통해 전극 활물질 슬러리 점도의 85% 설명할 수 있는 예측 모델을 개발할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 점도 변화 추세를 설명하기 위한 그래프들이다.
또한, 예측 단계(S102)는, 원재료 투입이 완료된 후 30분 내지 50분 동안의 슬러리의 점도 변화 추세를 예측하도록 수행될 수 있다.
도 3a를 참조하면, 조절단계(S103)에서, 점도 변화 추세가 상승 추세인 경우, 미리 설정된 원재료의 혼합 시간을 증가시킬 수 있다. 전술한 바와 같이, 원재료 투입 완료 이후, 30분 내지 50분 동안 점도 추세를 분석할 수 있다. 여기서 점도 변화 추세가 상승 추세를 나타내는 경우, 최종 슬러리의 점도가 높아질 것을 예측할 수 있다. 이러한 경우, 혼합 시간을 미리 설정된 시간보다 길게 증가시킴으로써 슬러리의 점도를 감소시키고, 그 결과 최종 슬러리의 점도를 낮게할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 조절단계(S103)에서, 점도 변화 추세가 감소 추세인 경우, 미리 설정된 원재료의 혼합 시간을 그대로 유지시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 제어방법은, 활물질을 포함하는 원재료의 혼합 과정에서, 원재료의 투입 소요 시간을 포함하는 복수 개의 예측인자를 기초로 부분 최소 제곱 회귀분석을 통해 슬러리의 점도 변화 추세를 예측하는 예측 단계(S102) 및 예측된 점도 변화 추세에 기초하여 혼합 시간을 조절하는 조절 단계(S103)를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예와 관련된 전극 활물질 슬러리 제조장치(10)의 구성도이다.
본 발명의 일 실시예와 관련된 전극 활물질 슬러리 제조장치(10)는 활물질을 포함하는 원재료의 혼합 과정에서, 원재료의 투입 시점과 원재료의 투입 소요 시간 및 원재료의 투입량을 포함하는 복수 개의 예측인자를 기초로 부분 최소 제곱 회귀분석을 통해 슬러리의 점도 변화 추세를 예측하기 위한 점도 예측 모드를 수행하도록 마련된다.
도 4를 참조하면, 제조장치(10)는 공급부(20)와 예측부(30)와 제어부(40) 및 혼합부(50)를 포함한다.
상기 공급부(20)는 원재료를 혼합부(50)에 공급하도록 마련된다. 상기 원재료는 활물질, 도전재, 바인더 및 용매를 포함할 수 있다.
또한, 예측부(30)는, 활물질을 포함하는 원재료의 혼합 과정에서 원재료의 투입 소요 시간을 포함하는 복수 개의 예측인자를 기초로, 부분 최소 제곱 회귀분석을 통해 슬러리의 점도 변화 추세를 예측하도록 마련된다. 이때, 예측부(30)는 슬러리의 점도를 실시간으로 예측하도록 마련된다.
또한, 혼합부(50)는 원재료의 혼합을 위한 교반기를 포함한다.
또한, 제어부(40)는 예측된 점도 변화 추세에 기초하여 원재료의 혼합 시간을 조절하도록 마련된다. 구체적으로, 제어부(40)는 예측부(30)를 통해 예측된 점도 변화 추세가 상승 추세인 경우, 미리 설정된 원재료의 혼합 시간을 증가시킬 수 있다. 따라서, 상기 제어부(40)가 슬러리의 혼합 시간을 미리 설정된 시간보다 증가시킴으로써, 최종 슬러리의 점도는 낮게 유지될 수 있다.
또한, 제어부(40)는 교반기의 회전속도, 교반기에 인가되는 전류 및 교반기 내부 온도를 제어하도록 마련될 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
10: 전극 활물질 슬러리 제조장치
20: 공급부
30: 예측부
40: 제어부
50: 혼합부

Claims (17)

  1. 활물질을 포함하는 원재료를 투입하는 투입 단계;
    원재료의 혼합 과정에서, 슬러리의 점도 변화 추세를 예측하는 예측 단계; 및
    예측된 점도 변화 추세에 기초하여 혼합 시간을 조절하는 조절 단계를 포함하며,
    조절단계에서, 점도 변화 추세가 상승 추세인 경우, 미리 설정된 원재료의 혼합 시간을 증가시키는 전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    예측 단계는, 원재료의 투입시점, 원재료의 투입 소요 시간, 및 원재료의 투입량을 포함하는 복수 개의 예측인자에 기초하여 수행되는 전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    복수 개의 예측인자는, 교반기의 회전속도, 교반기에 인가되는 전류 및 교반기 내부 온도 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    예측 단계는, 복수 개의 예측인자의 부분 최소 제곱 회귀분석을 통해 점도를 추정함으로써 수행되는 전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    조절단계에서, 점도 변화 추세가 감소 추세인 경우, 미리 설정된 원재료의 혼합 시간을 유지시키는 전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    예측 단계는, 원재료 투입이 완료된 후 30분 내지 50분 동안의 슬러리의 점도 변화 추세를 예측하도록 수행되는 전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    예측 단계는, 원재료 투입이 완료된 후, 실시간으로 수행되는 전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법.
  9. 활물질을 포함하는 원재료의 혼합 과정에서, 원재료의 투입 소요 시간을 포함하는 복수 개의 예측인자를 기초로 부분 최소 제곱 회귀분석을 통해 슬러리의 점도 변화 추세를 예측하는 예측 단계; 및
    예측된 점도 변화 추세에 기초하여 혼합 시간을 조절하는 조절 단계를 포함하는 전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    조절단계에서 점도 변화 추세가 상승 추세인 경우, 미리 설정된 원재료의 혼합 시간을 증가시키는 전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    원재료는 도전재, 바인더 및 용매를 포함하는 전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    복수 개의 예측인자는, 원재료의 투입시점, 원재료의 투입량, 교반기의 회전속도, 교반기에 인가되는 전류 및 교반기 내부 온도를 포함하는 전극 활물질 슬러리 점도 제어 방법.
  13. 활물질을 포함하는 원재료의 혼합 과정에서 원재료의 투입 소요 시간을 포함하는 복수 개의 예측인자를 기초로 부분 최소 제곱 회귀분석을 통해 슬러리의 점도 변화 추세를 예측하기 위한 예측부; 및
    예측된 점도 변화 추세에 기초하여 원재료의 혼합 시간을 조절하기 위한 제어부를 포함하는 전극 활물질 슬러리 제조장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    제어부는 예측부를 통해 예측된 점도 변화 추세가 상승 추세인 경우, 미리 설정된 원재료의 혼합 시간을 증가시키도록 마련된 전극 활물질 슬러리 제조장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    제어부는 원재료 투입이 완료된 후, 점도 변화 추세가 실시간으로 예측되도록 제어하는 전극 활물질 슬러리 제조장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    제어부는 원재료 투입이 완료된 후, 30분 내지 50분 동안의 슬러리의 점도 변화 추세를 예측하도록 제어하는 전극 활물질 슬러리 제조장치.
  17. 활물질을 포함하는 원재료의 혼합 과정에서, 원재료의 투입 시점과 원재료의 투입 소요 시간 및 원재료의 투입량을 포함하는 복수 개의 예측인자를 기초로 부분 최소 제곱 회귀분석을 통해 슬러리의 점도 변화 추세를 예측하기 위한 점도 예측 모드를 수행하도록 마련된 전극 활물질 슬러리 제조장치.
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