KR102035826B1 - 다열 동시 코팅 슬롯다이 - Google Patents

다열 동시 코팅 슬롯다이 Download PDF

Info

Publication number
KR102035826B1
KR102035826B1 KR1020190064947A KR20190064947A KR102035826B1 KR 102035826 B1 KR102035826 B1 KR 102035826B1 KR 1020190064947 A KR1020190064947 A KR 1020190064947A KR 20190064947 A KR20190064947 A KR 20190064947A KR 102035826 B1 KR102035826 B1 KR 102035826B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
discharge
insulating coating
coating liquid
die
electrode slurry
Prior art date
Application number
KR1020190064947A
Other languages
English (en)
Inventor
김수하
백승근
김학수
이대락
이석희
박철민
진재영
Original Assignee
씨아이에스(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 씨아이에스(주) filed Critical 씨아이에스(주)
Priority to KR1020190064947A priority Critical patent/KR102035826B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102035826B1 publication Critical patent/KR102035826B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0254Coating heads with slot-shaped outlet
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/10Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/027Coating heads with several outlets, e.g. aligned transversally to the moving direction of a web to be coated
    • H01M2/145
    • H01M2/1646
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402Methods of deposition of the material
    • H01M4/0409Methods of deposition of the material by a doctor blade method, slip-casting or roller coating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/431Inorganic material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)

Abstract

본 발명은 다열 동시 코팅 슬롯다이에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상부다이; 상기 상부다이와 결합되고, 전극슬러리를 위한 댐부가 구비되는 하부다이; 상기 상부다이에 연결되고, 절연코팅액을 공급하기 위한 절연코팅액 공급부; 상기 상부다이와 상기 하부다이 사이에 배치되고, 상기 전극슬러리와 상기 절연코팅액을 동시에 토출하기 위한 심플레이트(50)(shim plate); 및 상기 상부다이와 상기 하부다이에 형성되어 상기 전극슬러리와 상기 절연코팅액이 동시 배출되는 토출부;를 포함하여 이루어진다.
즉 본 발명은 상부다이와 하부다이 사이에 배치되는 심플레이트에 전극슬러리의 토출을 위한 제1 토출유로와 절연코팅액의 토출을 위한 제2 토출유로가 형성되어 전극슬러리와 절연코팅액을 동시에 코팅할 수 있는 슬롯다이를 제공함으로써 기존의 슬롯다이에 비하여 공정수를 절반으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 전체 가공공정을 간소화함으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 다열 동시 코팅 슬롯다이를 제안하고자 한다.

Description

다열 동시 코팅 슬롯다이{Multi-row simultaneous coating slot die}
본 발명은 전극슬러리와 절연코팅액을 동시에 코팅할 수 있는 슬롯다이를 제공함으로써 기존의 슬롯다이에 비하여 공정수를 절반으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 전체 가공공정을 간소화함으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 다열 동시 코팅 슬롯다이에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지의 코팅은 전극 활물질의 전면에 실시하여 분리막을 대체하게 되는데, 분리막으로 통상 사용되는 폴리올레핀 계열은 재료특성상 200℃ 이상의 고온에서 본래 크기대로 열 수축되는 단점을 가진다. 따라서 내부 및 외부 자극에 의하여 전자가 고온으로 상승할 경우 분리막 수축 또는 용융 등으로 인하여 양극/음극이 전기적으로 단락 가능성 및 전기에너지의 방출 등에 의한 전지 폭발등의 위험이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 전극 활물질 층에 세라믹 재료의 절연액을 일부 코팅하여 물리적으로 양극과 음극간 쇼트 발생을 방지하여 배터리 수명 및 배터리 성능을 유지하게 된다.
이를 위한 세라믹 코팅 방법에 관련된 종래기술로는 세라믹 코팅용 조성물을 제조하는 단계와, 상기 세라믹 코팅용 조성물을 이형시트의 일면 또는 양면에 도포 및 건조하여 세라믹코팅층을 형성하는 단계와, 형성된 세라믹 코팅층을 리튬 이차전지의 전극 활물질 상에 부착시키는 단계 및 상기 이형시트를 제거하는 단계를 포함하여 구성된다.
또한 종래의 슬롯다이에 의한 코팅 공정은 도 6의 도시와 같이 종래에는 알루미늄이나 구리 소재의 금속포일 원단(F)이 감긴 권취롤러(1)로부터 원단 공급되고, 이 원단(F)은 코팅롤러(2)를 통하여 이송롤러(3)에 의하여 이송된다. 이 경우 코팅롤러(2) 일측에는 슬롯다이(SD)가 구비되어 전극슬러리(CL1)가 슬롯다이의 토출부를 통하여 토출되면서 원단에 전극슬러리가 코팅된다. 이렇게 전극슬러리가 코팅된 후, 건조장치에 의하여 건조 후, 절연코팅액(CL2)을 코팅하기 위해 별도의 슬롯다이(SD)가 구비된다. 따라서 전극부(C1)가 코팅된 원단이 감긴 권취롤러(1)를 통하여 코팅롤러(2) 및 이송롤러(3)를 통하여 공급되고, 이 경우 코팅롤러(2)의 일측에는 슬롯다이(SD)가 구비되어 절연코팅액(CL2)이 슬롯다이의 토출부를 통하여 토출되면서 절연코팅액(CL2)이 전극부(C1) 양측에 코팅되어 절연부(C2)가 형성된다.
이와 같은 종래의 코팅방법 및 장치는 세라믹코팅층을 형성한 후, 전극 활물질 상에 세라믹 코팅층을 부착하게 하거나, 또는 전극슬러리의 코팅 후, 건조 등의 공정을 거친 후, 재차 절연코팅액을 코팅하기 위해 또 다른 코팅 공정을 재차 반복하여 진행됨으로써 코팅을 위한 공정수가 증가되는 문제가 있다. 이러한 문제는 전체 가공공정을 복잡하게 할 뿐만 아니라, 생산성을 저하시킴으로써 경제성을 떨어뜨리는 문제가 있다.
대한민국 특허등록 제10-1527730호(2015.06.04. 등록)
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 안출된 것으로,
상부다이와 하부다이 사이에 배치되는 심플레이트에 전극슬러리의 토출을 위한 제1 토출유로와 절연코팅액의 토출을 위한 제2 토출유로가 형성되어 전극슬러리와 절연코팅액을 동시에 코팅할 수 있는 슬롯다이를 제공함으로써 기존의 슬롯다이에 비하여 공정수를 절반으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 전체 가공공정을 간소화하여 생산성을 향상시키고자 하는 것을 하나의 목적으로 한다.
본 발명은 제1 및 제2 토출유로가 형성되는 심플레이트가 단순한 구조로 이루어져 있고, 동시에 제1 및 제2 토출유로의 구조와 형상이 최적화되어 절연액 코팅부의 품질 균일성과 정밀도를 높이고자 하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.
본 발명에 따른 다열 동시 코팅 슬롯다이는 상부다이; 상기 상부다이와 결합되고, 전극슬러리를 위한 댐부가 구비되는 하부다이; 상기 상부다이에 연결되고, 절연코팅액을 공급하기 위한 절연코팅액 공급부; 상기 상부다이와 상기 하부다이 사이에 배치되고, 상기 전극슬러리와 상기 절연코팅액을 동시에 토출하기 위한 심플레이트(50)(shim plate); 및 상기 상부다이와 상기 하부다이에 형성되어 상기 전극슬러리와 상기 절연코팅액이 동시 배출되는 토출부;를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 상기 심플레이트에는 상기 전극슬러리를 위한 제1 토출유로와 상기 절연코팅액을 위한 제2 토출유로를 각각 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 제1 토출유로는 상기 심플레이트를 절개하여 형성되되, 상기 댐부와 연통되는 연통부와, 상기 토출부 사이에 형성되는 제1 통로를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 제2 토출유로는 상기 심플레이트에 형성되어 상기 토출부 사이에 배치되고, 상기 제1 토출유로의 양측에 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 제2 토출유로는 상기 절연코팅액 공급부로부터 공급되는 절연코팅액을 저수되는 저류부와, 상기 저류부로 공급된 절연코팅액을 토출하기 위한 제2 통로를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 제1 토출유로는 복수로 구성되되, 상기 제2 토출유로는 서로 인접한 상기 제1 토출유로 사이에 형성되어 2열의 절연코팅액을 토출하기 위한 이중유로부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 절연코팅액 공급부의 설치개수는 상기 제2 토출유로의 전체 제2 통로 개수(N)에서 상기 이중유로부 개수(M)를 차감한 개수로 결정되는 것을 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 절연코팅액 공급부는 상기 상부다이의 상부에 배치되고, 상기 상부다이에는 상방에서 하방으로 절연코팅액을 상기 제2 토출유로로 공급하기 위한 수직통로가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다열 동시 코팅 슬롯다이는 상부다이와 하부다이 사이에 배치되는 심플레이트에 전극슬러리의 토출을 위한 제1 토출유로와 절연코팅액의 토출을 위한 제2 토출유로가 형성되어 전극슬러리와 절연코팅액을 동시에 코팅할 수 있는 슬롯다이를 제공함으로써 기존의 슬롯다이에 비하여 공정수를 절반으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 전체 가공공정을 간소화함으로써 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은 제1 및 제2 토출유로가 형성되는 심플레이트가 샘플한 구조로 이루어져 있고, 동시에 제1 및 제2 토출유로의 구조와 형상이 최적화되어 절연액 코팅부의 품질 균일성과 정밀도를 높일 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 다열 동시 코팅 슬롯다이를 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 다열 동시 코팅 슬롯다이를 나타내는 분해사시도,
도 4는 본 발명에 따른 하부다이와 심플레이트를 나타내는 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 제1 및 제2 토출유로의 다양한 실시례를 나타내는 평면도,
도 6은 종래의 슬롯다이에 의한 코팅공정을 나타내는 개념도,
도 7은 본 발명에 따른 다열 동시 코팅 슬롯다이에 의한 코팅공정을 나타내는 개념도.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시례를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.
먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시례를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 다열 동시 코팅 슬롯다이는 상부다이(10)와, 하부다이(20)와, 절연코팅액 공급부(40)와, 상부다이(10)와 하부다이(20) 사이에 배치되는 심플레이트(50) 및 상부다이(10)와 하부다이(20)에 형성되는 토출부(60)를 포함하여 구성된다.
먼저 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 상부다이(10)와 하부다이(20)는 상하로 배치되어 체결수단(70)에 의하여 결합된다.
이 경우 상부다이(10)에는 절연코팅액 공급부(40)가 연결되어 절연코팅액이 공급되는데, 상부다이(10)에는 이를 위해 수직통로(11)가 복수로 구비된다. 이 수직통로(11)에는 절연코팅액 공급부(40), 즉 공급배관(41)이 고정구(43)에 의하여 연결된다.
따라서 절연코팅액은 상부다이(10)의 수직통로(11)를 통하여 공급되며, 수직통로(11)와 연결되는 절연코팅액 공급부(40)의 공급배관(41)은 복수로 구성되는데, 이는 후술할 제2 토출유로(53)의 개수에 따라 결정되므로 토출유로를 설명하는 부분에 보다 상세하게 설명하기로 한다.
한편 전극슬러리는 하부다이(20)를 통하여 공급되는데, 도 2의 도시와 같이 하부다이(20)의 후면에는 유입공(23)이 형성되고, 유입공(23)에는 전극슬러리 공급관(30)이 연결된다. 전극슬러리 공급관(30)은 도면에 도시되지 않은 별개의 전극슬러리 공급장치에 연결되고, 상기 전극슬러리 공급장치는 모노 펌프에 의하여 펌핑압력을 통하여 전극슬러리를 전극슬러리 공급관(30)을 통하여 하부다이(20)로 공급하게 된다.
이와 같이 공급되는 전극슬러리는 하부다이(20) 내부에 형성되는 댐부(21)에 유입공(23)을 통하여 저수되는데, 댐부(21)는 대략 반원형상의 단면을 갖도록 형성되어 상부가 개방된 형태로 구성된다. 이 경우 전극슬러리 공급장치는 모노 펌프에 의한 전극슬러리를 펌핑하여 공급하게 되는데, 이 경우 펌프에 의한 맥동이 발생할 수 있고, 이러한 맥동현상은 전극슬러리의 균일한 공급을 방해하게 된다. 따라서 본 발명과 같이 하부다이(20)에 댐부(21)를 형성하는 경우 전극슬러리가 댐부(21)에 체류되면서 일정 부분 상기한 맥동현상을 상쇄함에 따라 전극슬러리를 균일한 압력으로 공급할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 맥동현상을 상쇄시키기 위해 댐부는 다양한 형상으로 제작이 가능한데, 예컨대 디퓨저(diffuser) 형상이나, 이와 유사한 형태나 구조로 다양하게 제작이 가능하다.
아울러 상부다이(10)와 하부다이(20)는 토출부(60)를 형성하게 되는데, 상부다이(10)에는 전면 하부에 상부토출부(61)이 형성되고, 하부다이(20)에는 전면 상부에 하부토출부(63)이 형성된다. 이렇게 형성된 토출부(60)는 심플레이트(50)가 상부다이(10)와 하부다이(20) 사이에 배치되어 심플레이트(50)의 두께만큼 상부토출부(61)과 하부토출부(63)이 이격된 공간상에 형성된다.
나아가 상부다이(10), 하부다이(20) 및 심플레이트(50)는 체결수단(70)에 의하여 체결되는데, 이 경우 체결수단(70)은 상부다이(10), 하부다이(20) 및 심플레이트(50)에 서로 대응되도록 홀이 형성되고, 이 홀을 통하여 체결볼트가 삽입되어 체결 고정된다.
또한 상부다이(10)와 하부다이(20)의 후면에는 연결부재(90)가 장착되어 상부다이(10)와 하부다이(20) 사이에 연결구조를 견고히 할 수 있다.
한편 본 발명에 따른 슬롯다이(SD)는 이동을 위한 견인수단(80)이 상부다이(10)에 형성되어 있어 중량이 큰 슬롯다이(SD)를 크레인 등과 같은 이동구에 견인수단(80)을 연결하여 이동할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
일반적으로 이차전지의 코팅은 전극 활물질의 전면에 실시하여 분리막을 대체하게 되는데, 분리막으로 통상 사용되는 폴리올레핀 계열은 재료특성상 200℃ 이상의 고온에서 본래 크기대로 열 수축되는 단점을 가진다. 따라서 내부 및 외부 자극에 의하여 전자가 고온으로 상승할 경우 분리막 수축 또는 용융 등으로 인하여 양극/음극이 전기적으로 단락 가능성 및 전기에너지의 방출 등에 의한 전지 폭발 등의 위험이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 전극 활물질 층에 세라믹 재료의 절연액을 일부 코팅하여 물리적으로 양극과 음극간 쇼트 발생을 방지하여 배터리 수명 및 배터리 성능을 유지하게 된다.
이를 위한 절연코팅 공정을 도 6의 도시와 같이 종래에는 알루미늄이나 구리 소재의 금속포일 원단(F)이 감긴 권취롤러(1)로부터 원단(F) 공급되고, 이 원단(F)은 코팅롤러(2)를 통하여 이송롤러(3)를 통하여 이송된다. 이 경우 코팅롤러(2) 일측에는 슬롯다이(SD)가 구비되어 전극슬러리(CL1)가 슬롯다이(SD)의 토출부(60)를 통하여 토출되면서 원단(F)에 전극슬러리(CL1)가 코팅된다. 이렇게 전극슬러리(CL1)가 코팅된 후, 건조장치에 의하여 건조 후, 절연코팅액(CL2)을 코팅하기 위해 별도의 슬롯다이(SD)가 구비된다. 따라서 전극부(C1)가 코팅된 원단(F)이 감긴 권취롤러(1)를 통하여 코팅롤러(2) 및 이송롤러(3)를 통하여 공급되고, 이 경우 코팅롤러(2)의 일측에는 슬롯다이(SD)가 구비되어 절연코팅액(CL2)이 슬롯다이(SD)의 토출부(60)를 통하여 토출되면서 절연코팅액이 전극부(C1) 양측에 코팅되어 절연부(C2)가 형성된다.
이와 같은 종래의 코팅장치는 전극슬러리의 코팅 후, 건조 등의 공정을 거친 후, 재차 절연코팅액을 코팅하기 위해 또 다른 코팅 공정을 재차 반복하여 진행됨으로써 코팅을 위한 공정수가 증가되는 문제가 있다. 이러한 문제는 전체 가공공정을 복잡하게 할 뿐만 아니라, 생산성을 저하시킴으로써 경제성을 떨어뜨리는 문제가 있다.
따라서 본 발명에서는 전극슬러리와 절연코팅액을 동시에 코팅할 수 있는 슬롯다이(SD)를 제공함으로써 기존의 슬롯다이(SD)에 비하여 공정수를 절반으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 전체 가공공정을 간소화함으로써 생산성을 향상 및 경제성을 높일 수 있게 된다.
이를 위해 본 발명의 슬롯다이(SD)는 전술한 바와 같이 전극슬러리와 절연코팅액을 동시에 토출하기 위한 토출유로를 갖는 심플레이트(50)를 제안하고 있다.
즉 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 심플레이트(50)는 상부다이(10)와 하부다이(20) 사이에 배치되어 전극슬러리의 토출을 위한 제1 토출유로(51)와 절연코팅액의 토출을 위한 제2 토출유로(53)로 구성된다.
먼저 제1 토출유로(51)는 심플레이트(50)를 절개하여 형성되되, 댐부(21)와 연통되는 연통부(51a)와, 토출부(60) 사이에 형성되는 제1 통로(51b)로 구성된다. 즉 댐부(21)에 저수된 전극슬러리는 전극슬러리 공급장치에 의하여 일정한 압력으로 토출되고, 이 경우 전극슬러리는 제1 토출유로(51)의 연통부(51a)를 통하여 제1 통로(51b)를 거쳐서 토출부(60)를 통하여 최종 배출된다.
다음으로 제2 토출유로(53)는 심플레이트(50)에 형성되어 토출부(60) 사이에 배치되고, 제1 토출유로(51)의 양측에 배치되는데, 절연코팅액 공급부(40)로부터 공급되는 절연코팅액이 저수되는 저류부(53a)와, 저류부(53a)로 공급된 절연코팅액을 토출하기 위한 제2 통로(53b)로 구성된다.
즉 제2 토출유로(53)의 저류부(53a)는 제1 토출유로(51) 양측에 배치되고, 제2 통로(53b)는 저류부(53a)에 연결되어 제1 토출유로(51)의 양측단에 배치된다. 따라서 제2 토출유로(53)를 통하여 배출되는 절연코팅액은 제1 토출유로(51)의 제1 통로(51b)로부터 토출되어 원단(F)에 코팅된 전극슬러리 양측에 코팅된다.
이는 도 7의 도시와 같이 본 발명에 따른 슬롯다이(SD)는 코팅롤러(2) 일측에 배치되어 권취롤러(1)로부터 공급되는 원단(F)에 제1 및 제2 토출유로를 통하여 전극슬러리(CL1)와 절연코팅액(CL2)을 토출함으로써 동시에 다열 코팅이 가능해진다.
나아가 본 발명에 따른 제1 토출유로(51)와 제2 토출유로(53)는 다양한 형상으로 구현이 가능한데, 먼저 도 5의 (a) 도시와 같이 제1 토출유로(51)가 1개인 경우 제1 토츨유로 양측에 1개의 제2 통로(53b)를 갖는 제2 토출유로(53)가 각각 배치된다.
다음으로 제1 토출유로(51)가 복수로 구비되는 경우에는 제2 토출유로(53)는 서로 인접한 제1 토출유로(51) 사이에 형성되어 2열의 절연코팅액을 토출하기 위한 이중유로부(55)가 구비될 수 있다.
이러한 이중유로부(55)는 도 3, 도 4 및 도 5의 (b), (c)의 도시와 같이 구현될 수 있는데, 제1 토출유로(51)가 2개인 경우에는 각 제1 토출유로(51)의 외측부에는 제2 통로(53b)가 1개인 제2 토출유로(53)가 배치되고, 서로 인접하는 제1 토출유로(51)의 내측부에는 2개의 제2 통로(53b)가 개설되어 이중유로부(55)가 형성됨에 따라 제1 토출유로(51)의 내측부에 절연코팅액을 배출하게 된다.
이 경우 이중유로부(55)는 하나의 저류부(53a)에 2개의 제2 통로(53b)가 연결되어 전술한 바와 같이 절연코팅액을 2열로 토출시킬 수 있다.
한편 도 5의 하부 확대도에 도시된 바와 같이 이중유로부(55)는 2개의 저류부(53a)로 분리되어 형성될 수 있고, 각각의 저류부(53a)에서 하나의 제2 통로(53b)가 형성되어 2열의 절연코팅액이 토출될 수 있도록 구성하는 것도 가능하다. 이러한 경우 절연코팅액은 각각의 저류부로 공급되는 것이 바람직하다.
나아가 제1 토출유로(51)가 도 5의 (c)와 같이 3개인 경우에는 이중유로부(55)가 내측방향으로 2개소 구비되고, 심플레이트(50)의 최외곽에는 1개의 제2 통로(53b)가 배치된 제2 토출유로(53)가 배치될 수 있다.
즉 본 발명에 따른 슬롯다이(SD)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 심플레이트(50)에 전극슬러리의 토출을 위한 제1 토출유로(51)와 절연코팅액의 토출을 위한 제2 토출유로(53)가 함께 형성되어 있고, 이를 통하여 동시에 전극슬러리와 절연코팅액이 토출됨으로써 다열 동시 코팅이 가능하게 된다.
따라서 종래와 같이 단일 토출유로를 갖는 슬롯다이(SD)에 의하여 전극슬리러와 절연코팅액을 별도의 공정을 통하여 2회에 걸쳐 코팅되는 경우에 비하여 공정수를 절반으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 공정 간소화를 통해 생산성을 향상시킬 수 있다.
한편 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 슬롯다이(SD)에 절연코팅액 공급부에 의한 절연코팅액 공급은 외부 공급배관(41)을 통하여 상부다이(10)의 수직통로(11)를 거쳐 제2 토출유로(53)의 저류부(53a)로 분배된다.
이 때 절연코팅액 공급부(40)의 공급배관(41) 설치개수는 제2 토출유로(53)의 제2 통로(53b) 수(N)에서 이중유로부(55) 수(M)을 차감한 개수로 결정될 수 있다. 즉 도 1, 도 3 및 도 5의 (b) 도시와 같이 제2 토출유로(53)는 총 3개이고, 이중 중간의 제2 토출유로(53)는 이중유로부(55)로 구성된다. 따라서 양측의 제2 토출유로(53)의 제2 통로(53b)는 총 2개이고, 이중유로부(55)의 제2 통로(53b) 역시 2개이며, 이중유로수는 1개이므로 N은 총 4개이고, M은 1개이므로 공급배관(41) 수는 3개가 된다.
마찬가지로 도 5의 (c ) 도시에서는 N은 총 6개이고 M은 2개이므로 공급배관(41)의 설치개수는 4개가 된다.
이는 이중유로부(55)에는 저류부(53a)가 1개 구비되어 2개의 제2 통로(53b)로 절연코팅액을 배출할 뿐만 아니라, 절연코팅액의 경우 소량 공급되기 때문에 전극슬러리와 같이 슬롯다이(SD)에 댐부(21)와 같은 다량의 절연액이 저수되는 경우 압력 조절이 용이하지 않게 된다. 따라서 이중유로부(55)의 구조와 소량의 절연액을 압력 손실 없이 균일한 압력으로 공급하기 위해 절연코팅액 공급부(40), 즉 공급배관(41)을 직접 각 제2 토출유로(53)로 공급하기 위해 공급배관(41)의 설치개수를 전술한 바와 같이 결정할 수 있다. 또한 상부다이(10)에도 각 공급배관(41)에 대응하고, 직접 제2 토출유로(53)의 저류부(53a)로 절연코팅액이 공급될 수 있도록 수직통로(11)가 구비된다.
다만 도 5의 하부 확대도와 같이 이중유로부가 2개의 저류부로 구성되는 경우 수직통로는 각각 저류부로 절연코팅액이 공급될 수 있도록 저류부의 개수에 대응되도록 형성될 수 있다. 이 경우 각각의 저류부에 공급배관이 직접 설치되거나, 또는 하나의 공급배관에서 각각의 저류부와 연통되는 수직통로로 분기되어 절연코팅액을 공급하는 것도 가능하다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일실시례를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시례가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
SD : 슬롯다이
F : 원단 C1 : 전극부
C2 : 절연부 CL1 : 전극슬러리
CL2 : 절연코팅액
1 : 권취롤러 2 : 코팅롤러
3 : 이송롤러
10 : 상부다이
11 : 수직통로
20 : 하부다이
21 : 댐부 23 : 유입공
30 : 전극슬러리 공급관
40 : 절연코팅액 공급부
41 : 공급배관 43 : 고정구
50 : 심플레이트
51 : 제1 토출유로 51a : 연통부
51b : 제1 통로 53 : 제2 토출유로
53a : 저류부 53b : 제2 통로
55 : 이중유로부
60 : 토출부
61 : 상부토출부 63 : 하부토출부
70 : 체결수단
80 : 견인수단
90 : 연결부재

Claims (8)

  1. 상부다이(10);
    상기 상부다이(10)와 결합되고, 전극슬러리를 위한 댐부(21)가 구비되는 하부다이(20);
    상기 상부다이(10)에 연결되고, 절연코팅액을 공급하기 위한 절연코팅액 공급부(40);
    상기 상부다이(10)와 상기 하부다이(20) 사이에 배치되고, 상기 전극슬러리와 상기 절연코팅액을 동시에 토출하기 위한 심플레이트(50)(shim plate); 및
    상기 상부다이(10)와 상기 하부다이(20)에 형성되어 상기 전극슬러리와 상기 절연코팅액이 동시 배출되는 토출부(60);를 포함하여 이루어지고,
    상기 심플레이트(50)에는 상기 전극슬러리를 위한 제1 토출유로(51)와 상기 절연코팅액을 위한 제2 토출유로(53)를 각각 포함하며,
    상기 제1 토출유로(51)는 상기 심플레이트(50)를 절개하여 형성되되,
    상기 댐부(21)와 연통되는 연통부(51a)와, 상기 토출부(60) 사이에 형성되는 제1 통로(51b)를 포함하여 이루어지고,
    상기 제2 토출유로(53)는 상기 심플레이트(50)에 형성되어 상기 토출부(60) 사이에 배치되고, 상기 제1 토출유로(51)의 양측에 배치되는 것을 특징으로 하는 다열 동시 코팅 슬롯다이.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 토출유로(53)는
    상기 절연코팅액 공급부(40)로부터 공급되는 절연코팅액을 저수되는 저류부(53a)와,
    상기 저류부(53a)로 공급된 절연코팅액을 토출하기 위한 제2 통로(53b)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 다열 동시 코팅 슬롯다이.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 토출유로(51)는 복수로 구성되되,
    상기 제2 토출유로(53)는 서로 인접한 상기 제1 토출유로(51) 사이에 형성되어 2열의 절연코팅액을 토출하기 위한 이중유로부(55)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다열 동시 코팅 슬롯다이.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 절연코팅액 공급부(40)의 설치개수는 상기 제2 토출유로(53)의 전체 제2 통로(53b) 개수(N)에서 상기 이중유로부(55) 개수(M)를 차감한 개수로 결정되는 것을 구비되는 것을 특징으로 하는 다열 동시 코팅 슬롯다이.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연코팅액 공급부(40)는 상기 상부다이(10)의 상부에 배치되고,
    상기 상부다이(10)에는 상방에서 하방으로 절연코팅액을 상기 제2 토출유로(53)로 공급하기 위한 수직통로(11)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 다열 동시 코팅 슬롯다이.
KR1020190064947A 2019-05-31 2019-05-31 다열 동시 코팅 슬롯다이 KR102035826B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190064947A KR102035826B1 (ko) 2019-05-31 2019-05-31 다열 동시 코팅 슬롯다이

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190064947A KR102035826B1 (ko) 2019-05-31 2019-05-31 다열 동시 코팅 슬롯다이

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102035826B1 true KR102035826B1 (ko) 2019-10-24

Family

ID=68423596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190064947A KR102035826B1 (ko) 2019-05-31 2019-05-31 다열 동시 코팅 슬롯다이

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102035826B1 (ko)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111889303A (zh) * 2020-09-04 2020-11-06 福建飞毛腿动力科技有限公司 一种电芯打胶固定结构及其打胶方法
WO2021132992A1 (ko) * 2019-12-27 2021-07-01 주식회사 엘지에너지솔루션 코팅 균일성이 우수한 전극 슬러리 토출용 코팅 심 및 이를 포함하는 코팅 다이
WO2022225364A1 (ko) * 2021-04-23 2022-10-27 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 코팅 다이, 전극 코팅 장치, 전극 제조 방법, 전극, 전극 조립체 및 이차 전지
WO2023063705A1 (ko) * 2021-10-12 2023-04-20 주식회사 엘지에너지솔루션 탈부착 가능한 스페이서 심들을 포함하는 리튬 이차전지용 코팅 다이
WO2023096070A1 (ko) * 2021-11-29 2023-06-01 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 슬러리 코팅 및 절연액 코팅을 동시에 수행하는 이중 슬롯 다이 및 이를 이용한 코팅 방법
WO2023096191A1 (ko) * 2021-11-29 2023-06-01 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지용 집전체에 활물질을 코팅하기 위한 다이 코터용 심 및 다이 코터
WO2023132531A1 (ko) * 2022-01-07 2023-07-13 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지용 전극 및 이의 제조방법
WO2023177265A1 (ko) * 2022-03-17 2023-09-21 주식회사 엘지에너지솔루션 절연액 공급 장치
WO2023191440A1 (ko) 2022-03-30 2023-10-05 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 집전체의 활물질 코팅을 위한 다이 코터
WO2023195733A1 (ko) 2022-04-05 2023-10-12 주식회사 엘지에너지솔루션 활물질의 다층 코팅이 가능한 다이 코터
WO2024025200A1 (ko) * 2022-07-28 2024-02-01 주식회사 엘지에너지솔루션 슬롯 다이 코터

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090045664A (ko) * 2007-11-02 2009-05-08 현대자동차주식회사 액상 물질 다층 도포장치
KR101527730B1 (ko) 2012-08-30 2015-06-12 에너테크인터내셔널 주식회사 리튬 이차전지용 전극의 세라믹 코팅방법
KR20170094920A (ko) * 2016-02-12 2017-08-22 주식회사 엘지화학 이차전지용 전극을 구성하는 이종 소재의 동시 코팅이 가능한 전극 코팅 장치
KR20170126463A (ko) * 2015-03-09 2017-11-17 토레이 엔지니어링 컴퍼니, 리미티드 도포 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090045664A (ko) * 2007-11-02 2009-05-08 현대자동차주식회사 액상 물질 다층 도포장치
KR101527730B1 (ko) 2012-08-30 2015-06-12 에너테크인터내셔널 주식회사 리튬 이차전지용 전극의 세라믹 코팅방법
KR20170126463A (ko) * 2015-03-09 2017-11-17 토레이 엔지니어링 컴퍼니, 리미티드 도포 장치
KR20170094920A (ko) * 2016-02-12 2017-08-22 주식회사 엘지화학 이차전지용 전극을 구성하는 이종 소재의 동시 코팅이 가능한 전극 코팅 장치

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021132992A1 (ko) * 2019-12-27 2021-07-01 주식회사 엘지에너지솔루션 코팅 균일성이 우수한 전극 슬러리 토출용 코팅 심 및 이를 포함하는 코팅 다이
CN113543896A (zh) * 2019-12-27 2021-10-22 株式会社Lg新能源 允许均匀涂布的用于电极浆料排放的涂布垫片和包括其的涂布模具
US11951508B2 (en) 2019-12-27 2024-04-09 Lg Energy Solution, Ltd. Electrode slurry-discharging shim allowing even coating, and coating die comprising same
CN111889303A (zh) * 2020-09-04 2020-11-06 福建飞毛腿动力科技有限公司 一种电芯打胶固定结构及其打胶方法
WO2022225364A1 (ko) * 2021-04-23 2022-10-27 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 코팅 다이, 전극 코팅 장치, 전극 제조 방법, 전극, 전극 조립체 및 이차 전지
WO2023063705A1 (ko) * 2021-10-12 2023-04-20 주식회사 엘지에너지솔루션 탈부착 가능한 스페이서 심들을 포함하는 리튬 이차전지용 코팅 다이
WO2023096191A1 (ko) * 2021-11-29 2023-06-01 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지용 집전체에 활물질을 코팅하기 위한 다이 코터용 심 및 다이 코터
WO2023096070A1 (ko) * 2021-11-29 2023-06-01 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 슬러리 코팅 및 절연액 코팅을 동시에 수행하는 이중 슬롯 다이 및 이를 이용한 코팅 방법
WO2023132531A1 (ko) * 2022-01-07 2023-07-13 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지용 전극 및 이의 제조방법
WO2023177265A1 (ko) * 2022-03-17 2023-09-21 주식회사 엘지에너지솔루션 절연액 공급 장치
WO2023191440A1 (ko) 2022-03-30 2023-10-05 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 집전체의 활물질 코팅을 위한 다이 코터
KR20230140718A (ko) 2022-03-30 2023-10-10 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 집전체의 활물질 코팅을 위한 다이 코터
WO2023195733A1 (ko) 2022-04-05 2023-10-12 주식회사 엘지에너지솔루션 활물질의 다층 코팅이 가능한 다이 코터
WO2024025200A1 (ko) * 2022-07-28 2024-02-01 주식회사 엘지에너지솔루션 슬롯 다이 코터

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102035826B1 (ko) 다열 동시 코팅 슬롯다이
US11161140B2 (en) Slot die coater for changing coating form of electrode active material slurry through movement of slots
US11850627B2 (en) Coating die, coating device, coating method, and method for manufacturing secondary cell
US6887610B2 (en) Joining of bipolar plates in proton exchange membrane fuel cell stacks
US20130081939A1 (en) Serial plating system
US20050019646A1 (en) Complementary active-surface feed flow
US10818937B2 (en) Separation plate, manufacturing method therefor, and fuel cell stack comprising same
TW201440890A (zh) 具有改良室體結構之狹縫式模頭以及具有該模頭之塗覆設備
US20170200957A1 (en) Fuel cell assemblies with improved reactant flow
WO2023174236A1 (zh) 涂布模头和电池极片的涂布装置
WO2023174232A1 (zh) 涂布模头和电池极片的涂布装置
CN110112361B (zh) 一种可消除锂电池极片边缘厚边的生产系统
KR20200100435A (ko) 이차 전지용 전극 및 그 제조 방법
US8148035B2 (en) Bipolar plate coating architecture for fuel cells and methods of making and using the same
JP7133899B2 (ja) 均質化区画を備える個々のグループに分割された電気化学セルのスタック
KR101306872B1 (ko) 슬롯 다이
CN100426485C (zh) 静电卡盘
US10497947B2 (en) Seal for a fuel cell, and fuel cell
US20100075199A1 (en) Hydrophobic layer for a fuel cell
KR20130065171A (ko) 분리판 및 이를 포함하는 연료 전지
US20040241524A1 (en) Method and device for stacking fuel cells
US20050069752A1 (en) Basic cell for fuel cell with helical structure, production method thereof and fuel cell comprising numerous basic cells
KR102057258B1 (ko) 도금장치
KR100778584B1 (ko) 복층형 분리판을 갖는 연료전지
CN115379906A (zh) 狭槽模具涂布机

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant