KR102175388B1 - Method for Preparing Electrode for Secondary Battery and Device for Manufacturing the Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (a) 집전체인 전극 시트의 일면 상에 전극 합제를 코팅하여 적어도 하나의 합제 코팅부를 형성하는 과정, (b) 합제 코팅부의 코팅 종료 부위에서, 코팅 단부의 경사각을 높게 변형하여, 합제 코팅부의 전체적인 코팅 두께를 균일하게 만드는 과정, 및 (c) 합제 코팅부를 건조 및 압연하는 과정을 포함하는 이차전지용 전극의 제조방법에 대한 것입니다.In the present invention, (a) the process of forming at least one mixture coating part by coating an electrode mixture on one surface of an electrode sheet that is a current collector, (b) at the end of the coating of the mixture coating part, by changing the inclination angle of the coating end to be high, It is about a method of manufacturing an electrode for secondary batteries that includes the process of making the overall coating thickness of the mixture coating part uniform, and (c) drying and rolling the mixture coating part.

Description

이차전지용 전극의 제조방법 및 제조장치 {Method for Preparing Electrode for Secondary Battery and Device for Manufacturing the Same}Manufacturing method and device for secondary battery electrode {Method for Preparing Electrode for Secondary Battery and Device for Manufacturing the Same}

본 발명은 이차전지용 전극의 제조방법 및 제조장치에 대한 것이다.The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing an electrode for a secondary battery.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing, and accordingly, many studies on secondary batteries that can meet various demands are being conducted.

대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.Typically, in terms of the shape of the battery, there is a high demand for prismatic secondary batteries and pouch-type secondary batteries that can be applied to products such as mobile phones with a thin thickness, and in terms of materials, it has advantages such as high energy density, discharge voltage, and output stability. There is high demand for lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries.

이와 같은 이차전지는, 전극 시트에 활물질, 도전재 및 바인더 등이 혼합된 전극 합제를 코팅한 후 압연 공정, 건조공정, 슬리팅(Slitting) 공정 및 노칭(Notching) 공정 등을 통해 제조된 전극들이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되어 형성된 전극조립체를 전지케이스에 수납한 후 밀봉하여 제조된다.In such a secondary battery, electrodes manufactured through a rolling process, a drying process, a slitting process, and a notching process after coating an electrode mixture in which an active material, a conductive material, and a binder are mixed are coated on the electrode sheet. The electrode assembly formed by stacking with the separator interposed therebetween is accommodated in a battery case and then sealed.

상기 전극 합제의 코팅은, 기다란 전극 시트를 일정한 방향으로 이동시키며, 상대적으로 넓은 면적의 전극 합제 코팅부와 상대적으로 좁은 면적의 합제 미코팅부가 반복되는 패턴으로 이루어질 수 있다. 이 때, 상기 합제 미코팅부는 전극 시트의 커팅(Cutting) 예정부에 해당된다. 한편, 전극 합제를 토출하는 압력을 조절하는 것이 용이하지 않기 때문에, 전극 합제층의 전단부에는 두꺼운 합제층이 형성될 수 있으며, 도포되는 전극 합제가 유동성이 있는 슬러리 형태이기 때문에 개별 합제 코팅부 끝단부에 합제층의 두께가 점점 얇아지는 경사부가 형성되기도 한다.The coating of the electrode mixture may include a pattern in which an elongated electrode sheet is moved in a predetermined direction, and a relatively large area of the electrode mixture coating portion and a relatively small area of the mixture uncoated portion are repeated. At this time, the uncoated portion of the mixture corresponds to a portion to be cut of the electrode sheet. On the other hand, since it is not easy to control the pressure for discharging the electrode mixture, a thick mixture layer may be formed at the front end of the electrode mixture layer, and since the applied electrode mixture is in the form of a fluid slurry, the individual mixture coating ends In some cases, an inclined portion is formed in which the thickness of the mixture layer becomes thinner.

그러나, 이와 같이, 합제 코팅부의 두께가 전단부, 중심부 및 끝단부에서 각각 다르게 형성되기 때문에, 합제 코팅부의 각 부분에 따라 전해액 함침율이 불균일하게 된다. 따라서, 리튬 이온의 이온 전도도가 저하되고 저항이 증가하게 되는 바, 이차전지의 충방전 효율이 감소하는 문제가 발생한다.However, as described above, since the thickness of the mixture coating portion is formed differently at the front end, the central portion, and the end portion, the electrolyte impregnation rate is non-uniform according to each portion of the mixture coating portion. Accordingly, the ionic conductivity of the lithium ions decreases and the resistance increases, thereby causing a problem in that the charging/discharging efficiency of the secondary battery decreases.

또한, 상기와 같이 불균일한 두께를 갖는 합제 코팅부 각각이 개별 전극으로 제조되는 경우에는, 이차전지의 성능 내지 효율성에 차이가 발생하는 바, 균일한 품질을 갖는 이차전지를 제공하기 어렵게 된다.In addition, when each of the mixture coating portions having a non-uniform thickness as described above is manufactured as an individual electrode, a difference occurs in performance or efficiency of the secondary battery, making it difficult to provide a secondary battery having a uniform quality.

따라서, 이차전지의 충방전 효율 및 수명 특성을 향상하기 위하여, 전해액이 균일하게 침투할 수 있도록, 전극 시트 상에 도포된 전극 합제층의 두께를 균일하게 형성하는 방법에 대한 필요성이 높은 실정이다.Accordingly, there is a high need for a method of uniformly forming the thickness of the electrode mixture layer applied on the electrode sheet so that the electrolyte can uniformly permeate in order to improve the charge/discharge efficiency and life characteristics of the secondary battery.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art and technical problems that have been requested from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 이차전지용 전극의 제조시, 전극 시트에 전극 합제 코팅부를 형성한 후, 코팅층의 두께가 점점 얇아지는 단부를 성형하여, 일정한 두께의 합제 코팅부를 형성할 수 있는 바, 전체 합제 코팅부에서 전해액 젖음(웨팅: wetting)이 균일하게 일어날 수 있어, 이차전지의 용량 증가 및 수명 향상의 효과가 있음을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.After repeated in-depth research and various experiments, the inventors of the present application formed an electrode mixture coating part on the electrode sheet when manufacturing an electrode for a secondary battery, and then formed the end of the coating layer to become thinner as described later. Thus, it was found that there is an effect of increasing the capacity and improving the lifespan of the secondary battery since it is possible to form a mixture coating part of a certain thickness, so that electrolyte wetting (wetting) can occur uniformly in the entire mixture coating part. Came to complete.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지용 전극의 제조방법은, A method of manufacturing an electrode for a secondary battery according to the present invention for achieving this object,

(a) 집전체인 전극 시트의 일면 상에 전극 합제를 코팅하여 적어도 하나의 합제 코팅부를 형성하는 과정;(a) forming at least one mixture coating part by coating an electrode mixture on one surface of an electrode sheet that is a current collector;

(b) 합제 코팅부의 코팅 종료 부위에서, 코팅 단부의 경사각을 높게 변형하여, 합제 코팅부의 전체적인 코팅 두께를 균일하게 만드는 과정; 및(b) a process of making the overall coating thickness of the mixture coating unit uniform by deforming the inclination angle of the coating end at a coating end portion of the mixture coating unit to be high; And

(c) 합제 코팅부를 건조 및 압연하는 과정으로 이루어져 있다.(c) It consists of drying and rolling the mixture coating.

이와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 전극의 제조방법은, 전극 시트 상에 전극 합제를 코팅한 후, 전극 합제 코팅부 단부에 물리적인 힘을 인가하여, 합제 코팅부 단부의 경사각을 수직에 가깝게 성형하는 과정을 포함한다. 따라서, 전체적으로 균일한 두께를 갖는 합제 코팅부를 형성하는 바, 종래에 전극 합제 슬러리의 유동성 및 합제 토출 압력 조절의 어려움으로 인해 합제 코팅부 단부에 경사면이 형성됨으로써, 불균일한 두께의 합제 코팅층이 형성되는 문제점을 해결할 수 있다. 따라서, 합제 코팅층의 각 부분마다 전해액 함침율이 달라짐에 따라 이온전도도가 낮아지고, 이차전지의 효율성이 저하되는 문제를 방지할 수 있다.As described above, in the method of manufacturing an electrode for a secondary battery according to the present invention, after coating the electrode mixture on the electrode sheet, a physical force is applied to the end of the electrode mixture coating part to form the inclination angle of the end of the mixture coating part close to the vertical. Includes the process of doing. Accordingly, a mixture coating unit having a uniform thickness as a whole is formed, and an inclined surface is formed at the end of the mixture coating unit due to the difficulty in controlling the flowability of the electrode mixture slurry and the discharge pressure of the mixture in the related art, thereby forming a mixture coating layer having an uneven thickness. You can solve the problem. Accordingly, as the electrolyte impregnation rate is varied for each portion of the mixture coating layer, the ion conductivity is lowered and the efficiency of the secondary battery is reduced.

또한, 두께 및 크기가 균일한 합제층이 형성되는 전극을 제조할 수 있으므로, 전극조립체의 전체적인 두께 및 용량의 설계가 용이하고, 균일한 품질을 갖는 이차전지를 제공할 수 있다.In addition, since an electrode having a mixture layer having a uniform thickness and size can be manufactured, it is easy to design the overall thickness and capacity of the electrode assembly, and a secondary battery having a uniform quality can be provided.

상기 전극 합제부는, 전극 시트 상에 전극 합제를 도포하는 과정을 용이하게 실시하기 위하여 유동성 있는 상태의 전극 합제를 사용할 수 있는 바, 예를 들어, 전극 합제가 슬러리 상태로 도포되어 있을 수 있다. 그러나, 슬러리의 유동성이 큰 경우에는, 합제 코팅부 끝단의 경사부가 길어질 수 있으며, 슬러리의 유동성이 너무 작은 경우에는, 슬러리 토출부가 자주 막히게 되는 등 공정이 지연되는 문제가 있으므로, 슬러리의 유동성을 적절하게 조절할 필요가 있다.In the electrode mixture unit, an electrode mixture in a fluid state may be used in order to facilitate the process of applying the electrode mixture on the electrode sheet. For example, the electrode mixture may be coated in a slurry state. However, when the fluidity of the slurry is large, the inclined portion of the end of the mixture coating portion may be lengthened, and when the fluidity of the slurry is too small, there is a problem that the process is delayed such as frequent clogging of the slurry discharge portion, so the fluidity of the slurry is appropriate. Need to be adjusted.

하나의 구체적인 예에서, 상기 과정(a)는, 활물질이 도포된 전극판을 대량으로 제조하기 위하여, 이동하는 전극 시트에 복수의 합제 코팅부들이 소정의 간격을 두고 형성되도록 전극 합제가 코팅되어 있는 바, 상기 합제 코팅부들 사이에는 전극 시트가 외부로 노출된 무지부가 위치하게 된다. 상기 무지부는 전극 시트의 압연 및 건조 공정 이후 커팅(Cutting) 이 이루어지는 커팅 예정부에 해당한다.In one specific example, in the process (a), the electrode mixture is coated so that a plurality of mixture coating portions are formed at predetermined intervals on the moving electrode sheet in order to manufacture a large amount of the electrode plate coated with the active material. Bar, between the mixture coating portions, an uncoated portion in which the electrode sheet is exposed to the outside is positioned. The uncoated portion corresponds to a cutting scheduled portion in which cutting is performed after the electrode sheet is rolled and dried.

따라서, 과정(c) 이후에, 상기 무지부를 커팅하여 합제 코팅부 단위로 분할하는 과정(d)을 추가로 포함할 수 있으며, 상기 합제 코팅부들의 이격 거리인 무지부의 길이는 도포되는 슬러리의 두께 및 전극의 용량을 고려하여 5 mm 내지 100 mm의 범위에서 형성될 수 있다. 상기 무지부의 길이가 5 mm 보다 짧은 경우에는, 두꺼운 합제층의 면적이 압연 과정을 통해 더 넓어지게 되어 무지부가 사라짐에 따라 전극 시트의 분할이 어려울 수 있고, 10 mm 보 다 긴 경우에는, 불필요하게 낭비되는 전극 시트의 면적이 증가하게 되므로 바람직하지 않다.Accordingly, after the process (c), a process (d) of cutting the uncoated portion and dividing the uncoated portion into units of the mixture coating portion may be additionally included, and the length of the uncoated portion, which is the distance between the mixture coating portions, is the thickness of the applied slurry. And it may be formed in the range of 5 mm to 100 mm in consideration of the capacity of the electrode. When the length of the uncoated portion is shorter than 5 mm, the area of the thick mixture layer becomes wider through the rolling process, and as the uncoated portion disappears, it may be difficult to divide the electrode sheet. This is not preferable because the area of the electrode sheet that is wasted increases.

하나의 구체적인 예에서, 상기 과정(b)는 기체 분사 장치에 의해 이루어질 수 있다. 구체적으로, 기체 분사 장치에 사용되는 기체의 종류는 전극 합제와 화학적인 반응을 일으키지 않는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 공기 등의 기체를 가압 분사하는 에어 나이프(Air Knife)를 사용할 수 있다.In one specific example, the process (b) may be performed by a gas injection device. Specifically, the type of gas used in the gas injection device is not particularly limited as long as it does not cause a chemical reaction with the electrode mixture, and for example, an air knife that pressurizes gas such as air may be used. .

한편, 상기 합제 코팅부의 경사면은, 합제의 토출압이 낮아짐에 따라 코팅층 단부에서 코팅량이 점점 줄어들어 형성되는 것인 바, 경사부를 구성하는 합제를 코팅부 방향으로 밀어 이동시킴으로써, 전체적으로 균일한 두께의 코팅부를 형성할 수 있다. 따라서, 상기 기체 분사 장치의 기체는 각각의 합제 코팅부 끝단의 경사면을 향해 분사되는 것이 바람직하다.On the other hand, the inclined surface of the mixture coating part is formed by gradually decreasing the amount of coating at the end of the coating layer as the discharge pressure of the mixture is lowered.By pushing the mixture constituting the inclined part in the direction of the coating part, coating of a uniform thickness as a whole We can build wealth. Therefore, it is preferable that the gas of the gas spraying device is sprayed toward the inclined surface of the end of each mixture coating part.

구체적으로, 상기 기체 분사 장치의 분사방향은 경사면에 대해 0도 내지 180도의 범위로 형성될 수 있으며, 상세하게는 30도 내지 150도의 범위로 형성될 수 있고, 더욱 상세하게는 60도 내지 120도의 범위로 형성될 수 있다.Specifically, the injection direction of the gas injection device may be formed in the range of 0 degrees to 180 degrees with respect to the inclined surface, and in detail, may be formed in the range of 30 degrees to 150 degrees, and more specifically, the injection direction of 60 degrees to 120 degrees. It can be formed into a range.

상기 기체 분사 장치의 분사방향과 코팅층의 경사면이 0도 보다 작거나 180도 보다 큰 경우에는, 경사면의 합제를 무지부 방향으로 이동시키는 결과가 되므로 바람직하지 않다.If the spraying direction of the gas injection device and the inclined surface of the coating layer are less than 0° or greater than 180°, it is not preferable because the mixture of the inclined surface is moved toward the uncoated portion.

하나의 구체적인 예에서, 상기 과정(b)에서, 코팅 종료 부위의 코팅 단부는 경사면을 이루고 있는 바, 상기 경사면에 기체를 가압 분사하여 경사각을 높게 변형함으로써, 전체적인 합제 코팅부의 두께를 균일하게 만들 수 있다.In one specific example, in the process (b), the coating end of the coating end portion forms an inclined surface, and the thickness of the overall mixture coating portion can be made uniform by deforming the inclination angle high by pressurizing gas on the inclined surface. have.

구체적으로, 합제 코팅층의, 지면을 기준으로 한 수직 단면도의 형상이 전체적으로 직사각형인 경우, 합제 코팅층의 두께가 균일하게 형성된 것으로 볼 수 있으나, 코팅층의 단부가 경사면을 이루는 경우에는, 단면도의 형상이 사다리꼴이 되는 바, 상기 사다리꼴 빗변의 기울기를 높게 변형하여 직사각형에 가깝게 성형할 수 있다.Specifically, when the shape of the vertical cross-sectional view of the mixture coating layer based on the ground is generally rectangular, it can be seen that the thickness of the mixture coating layer is uniformly formed, but when the end of the coating layer forms an inclined surface, the shape of the cross-sectional shape is trapezoidal. As this bar, the inclination of the trapezoidal hypotenuse can be highly deformed to form close to a rectangle.

이와 관련하여, 상기 기체 분사 장치를 이용한 기체의 가압 분사에 의해, 상기 경사각은 전극 시트를 기준으로 70도 내지 90도로 변화될 수 있으며, 상세하게는 80도 내지 90도로 변화될 수 있다. 상기 경사각이 70도 보다 작은 경우에는, 경사각을 완전히 제거하여 균일한 두께를 갖는 합제층을 형성하기 위한 목적을 달성할 수 없고, 90도 보다 큰 경우에는 여전히 불균일한 합제층을 형성하고 있을 뿐 아니라, 전극 시트와의 접착면적이 줄어들게 되어 합제층이 탈리될 수 있는 문제가 있으므로 바람직하지 않다.In this regard, by pressurized injection of the gas using the gas injection device, the inclination angle may be changed from 70 degrees to 90 degrees based on the electrode sheet, and in detail, from 80 degrees to 90 degrees. If the angle of inclination is less than 70 degrees, the purpose of forming a mixture layer having a uniform thickness by completely removing the angle of inclination cannot be achieved, and if it is greater than 90 degrees, it is not only still forming a non-uniform mixture layer. , As the adhesive area with the electrode sheet is reduced, there is a problem that the mixture layer may be detached, which is not preferable.

상기 과정(c)에서 건조는 합제에 혼합된 용매를 빠르게 제거할 수 있으면서, 전극 합제에 화학적인 변화를 일으키지 않는 방법이라면 특별히 제한되지 않는 바, 예를 들어, 열풍 건조, 또는 진공 건조, 또는 열풍 건조 및 진공 건조를 혼합하여 이루어질 수 있다.Drying in the above process (c) is not particularly limited as long as it is a method that can quickly remove the solvent mixed in the mixture and does not cause a chemical change in the electrode mixture, for example, hot air drying, vacuum drying, or hot air. It can be achieved by mixing drying and vacuum drying.

일반적으로, 단면 코팅 전극의 사용보다는 양면 코팅 전극을 사용하는 것이 전지의 용량 증대의 면에서 유리한 바, 하나의 구체적인 예에서, 시트의 일면에 대해 상기 과정(a) 내지 (c)를 순차적으로 수행한 후에, 상기 전극 시트의 타면에 대해 과정(a) 내지 (c)를 순차적으로 반복하여 수행할 수 있다.In general, using a double-sided coating electrode rather than a single-sided coating electrode is advantageous in terms of increasing the capacity of the battery.In one specific example, the above processes (a) to (c) are sequentially performed on one side of the sheet. After that, the processes (a) to (c) may be sequentially repeated for the other surface of the electrode sheet.

양면 코팅 전극을 제조하기 위한 다른 하나의 구체적인 예에서, 전극 시트의 일면에 과정(a) 내지 (c)를 수행한 후, 전극 시트의 타면에 과정(a) 내지 (c)를 수행하는 경우에는, 합제 코팅부의 건조 및 압연 과정이 총 2회 수행되는 바, 전극의 제조 공정을 간소화 하기 위하여, 전극 시트의 일면에 과정(a) 및 (b)를 수행한 후, 전극 시트의 타면에 과정(a) 및 (b)를 수행하고, 이후 전극 시트의 양면에 도포된 합제 코팅부를 건조 및 합연하는 과정(c)를 수행할 수 있다.In another specific example for manufacturing a double-sided coating electrode, in the case of performing the processes (a) to (c) on one side of the electrode sheet and then performing the processes (a) to (c) on the other side of the electrode sheet, , The drying and rolling process of the mixture coating part is performed a total of two times.In order to simplify the manufacturing process of the electrode, after performing the processes (a) and (b) on one side of the electrode sheet, the process ( After performing a) and (b), a process (c) of drying and combining the mixture coating applied to both sides of the electrode sheet may be performed after that.

본 발명은, 상기의 이차전지용 전극을 제조하기 위한 제조장치를 제공하는 바, 상기 이차전지용 전극의 제조장치는, The present invention provides a manufacturing apparatus for manufacturing the electrode for a secondary battery, the manufacturing apparatus for the secondary battery electrode,

전극 시트를 일정한 속도로 이동시키는 시트 이송부;A sheet transfer unit for moving the electrode sheet at a constant speed;

전극 합제를 전극 시트 상에 도포하여 합제 코팅부를 형성하는 코팅부;A coating part for forming a mixture coating part by applying the electrode mixture on the electrode sheet;

합제 코팅부의 코팅 종료 부위에서, 코팅 단부의 경사각을 높게 변형하는 단부 변형부;In the coating end portion of the mixture coating unit, the end deformation portion for deforming a high inclination angle of the coating end;

합제 코팅부에 포함된 용매를 제거하여 고화시키는 건조부; 및A drying unit for solidifying by removing the solvent contained in the mixture coating unit; And

건조된 합제 코팅부를 가압하는 압연부;A rolling unit for pressing the dried mixture coating unit;

를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.It may be made of a structure including.

이와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 전극의 제조장치는, 시트 이송부에 위치한 전극 시트를 단일한 방향을 향하여 일정한 속도로 이동시키며, 전극 시트 상에 합제 코팅부를 형성하고, 합제 코팅부의 두께를 균일하게 하기 위해 합제 코팅부 단부를 변형시킨 후, 건조 및 가압하는 구조로 이루어져 있다. 구체적으로, 합제 토출량이 줄어들어 코팅부 말단에 형성되는 경사부의 경사각을 90도에 가깝게 변형하는 단부 변형부를 포함하기 때문에, 합제 코팅부의 전체적인 두께를 균일하게 형성할 수 있는 바, 코팅부의 전체적인 부분에서 전해액 함침율이 균일하여 전지의 용량 및 수명 감소 현상을 방지할 수 있다.As described above, the apparatus for manufacturing an electrode for a secondary battery according to the present invention moves the electrode sheet located in the sheet conveying unit toward a single direction at a constant speed, forms a mixture coating unit on the electrode sheet, and uniformly increases the thickness of the mixture coating unit. In order to do this, the end of the mixture coating part is deformed, followed by drying and pressing. Specifically, since it includes an end-deformed portion that changes the inclination angle of the inclined portion formed at the end of the coating portion to be close to 90 degrees by reducing the amount of the mixture discharged, the overall thickness of the mixture coating portion can be uniformly formed. Since the impregnation rate is uniform, it is possible to prevent a decrease in the capacity and life of the battery.

이 때, 상기 단부 변형부는 기체 분사기일 수 있는 바, 예를 들어, 에어 나이프(Air Knife)를 사용할 수 있다.In this case, the end deformation portion may be a gas injector, for example, an air knife may be used.

상기 경사면의 경사각을 보다 효율적으로 변형시키기 위하여, 상기 기체 분사기는 합제 코팅부의 코팅 종료 부위에서 코팅 단부의 경사면을 향해 기체를 가압 분사할 수 있다. 또한, 상기 기체 분사기의 분사방향은 경사면에 대해 0도 내지 180도의 범위로 형성될 수 있으며, 상세하게는 90도에 가까운 범위로 분사할 수 있다.In order to more efficiently change the inclination angle of the inclined surface, the gas injector may pressurize the gas from the coating end portion of the mixture coating portion toward the inclined surface of the coating end. In addition, the injection direction of the gas injector may be formed in a range of 0° to 180° with respect to the inclined surface, and in detail, it may be injected in a range close to 90°.

본 발명은 또한, 상기의 이차전지용 전극의 제조방법에 의해 제조된 이차전지용 전극, 및 상기 전극을 포함하는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 이차전지를 제공하는 바, 상기 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 고온 안정성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 다수의 전지셀들을 포함하는 전지팩 및 상기 전지팩을 전원으로서 포함하는 중대형 디바이스에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다.The present invention also provides a secondary battery electrode manufactured by the method for manufacturing a secondary battery electrode, and a secondary battery in which an electrode assembly including the electrode is sealed inside a battery case together with an electrolyte. The battery can be used not only for a battery cell used as a power source for a small device, but also a battery pack including a plurality of battery cells used as a power source for medium and large devices that require high temperature stability, long cycle characteristics, and high rate characteristics, and the It can also be preferably used as a unit cell in medium to large-sized devices including a battery pack as a power source.

상기 중대형 디바이스의 바람직한 예로는 모바일 전자기기, 전지 기반 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Preferred examples of the medium and large-sized devices include a mobile electronic device, a power tool that is powered by a battery-based motor and moves; Electric vehicles including electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs), and the like; Electric two-wheeled vehicles including electric bicycles (E-bikes) and electric scooters (E-scooters); Electric golf cart; A power storage system may be mentioned, but is not limited thereto.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 전극의 제조방법 및 제조장치는, 전극 시트에 전극 합제를 코팅한 후, 전극 합제 코팅부 단부에 물리적인 힘을 인가하여 전체적으로 균일한 두께를 갖는 합제 코팅부를 형성하는 바, 불규칙한 두께를 갖는 합제층의 경우, 국부적으로 전해액 함침율이 달라짐에 따라 이온전도도가 감소되었던 문제점을 해결할 수 있다.As described above, in the manufacturing method and manufacturing apparatus of an electrode for a secondary battery according to the present invention, after coating an electrode mixture on an electrode sheet, a mixture having an overall uniform thickness is applied by applying a physical force to the end of the electrode mixture coating portion. In the case of forming the coating portion, in the case of a mixture layer having an irregular thickness, it is possible to solve a problem in which the ion conductivity is decreased as the impregnation rate of the electrolyte solution is changed locally.

또한, 이와 같은 제조방법 및 제조장치에 의해 제조된 전극은, 전극 합제층의 두께 및 크기가 일정하기 때문에 전극조립체의 두께 내지 용량의 설계가 용이하고, 균일한 성능을 갖는 이차전지를 제공할 수 있다.In addition, since the thickness and size of the electrode mixture layer are constant in the electrode manufactured by such a manufacturing method and manufacturing apparatus, it is easy to design the thickness or capacity of the electrode assembly, and a secondary battery having uniform performance can be provided. have.

도 1은 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극의 제조방법을 도시하고 있다;
도 2는 다른 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극의 제조방법을 도시하고 있다;
도 3은 또 다른 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극의 제조방법을 도시하고 있다.
도 4는 전극 시트 상의 합제 코팅부의 두께를 균일하게 만드는 과정을 모식적으로 도시하고 있다; 및
도 5는 하나의 실시예에 따른 이차전지용 전극의 제조장치를 모식적으로 도시하고 있다.
1 shows a method of manufacturing an electrode for a secondary battery according to an embodiment;
2 shows a method of manufacturing an electrode for a secondary battery according to another embodiment;
3 shows a method of manufacturing an electrode for a secondary battery according to another embodiment.
4 schematically shows a process of making the thickness of the mixture coating portion on the electrode sheet uniform; And
5 schematically shows an apparatus for manufacturing an electrode for a secondary battery according to an embodiment.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, it will be described with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, but this is for an easier understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 이차전지용 전극의 제조 과정을 모식적으로 도시하고 있다.1 to 3 schematically illustrate a manufacturing process of an electrode for a secondary battery according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지용 전극의 제조방법(100)은 (a) 합제 코팅부 형성 과정(110), (b) 코팅부 두께의 균일화 과정(120) 및 (c) 코팅부 건조 및 압연 과정(130)으로 이루어져 있다. 구체적으로, (a) 과정(110)에서는 전극 집전체로 사용되는 전극 시트의 일면 상에 전극 합제가 코팅되는 바, 상대적으로 넓은 합제 코팅부 및 상대적으로 좁은 미코팅부가 교대로 반복하여 형성된다.Referring to FIG. 1, a method 100 for manufacturing an electrode for a secondary battery according to the present invention includes (a) a mixture coating part forming process (110), (b) a coating part thickness equalization process (120), and (c) a coating part. It consists of a drying and rolling process (130). Specifically, in step (a) (110), an electrode mixture is coated on one surface of an electrode sheet used as an electrode current collector, and a relatively wide mixture coated portion and a relatively narrow uncoated portion are alternately formed.

(a) 과정(110)의 코팅부 형성시, 도포과정을 용이하게 하기 위하여 슬러리 형태의 합제를 이용하는데, 토출되는 합제의 양을 조절하는 것이 용이하지 않아 코팅부의 두께가 불균일하게 형성된다. 구체적으로, 코팅부의 시작부는 상대적으로 두꺼운 코팅층이 형성되며, 코팅부의 종료부는 상대적으로 얇은 코팅층이 형성된다. 따라서, (b) 과정(120)에서는, 경사면을 형성하는 코팅 단부의 경사각을 높게 변형하여 전체적인 두께가 균일한 합제 코팅부를 형성한다.(a) When forming the coating part in the process 110, a mixture in the form of a slurry is used to facilitate the application process, but it is not easy to control the amount of the mixture to be discharged, so that the thickness of the coating part is formed unevenly. Specifically, a relatively thick coating layer is formed at the beginning of the coating portion, and a relatively thin coating layer is formed at the end of the coating portion. Accordingly, in step (b) 120, the inclination angle of the coating end forming the inclined surface is highly deformed to form a mixture coating portion having a uniform overall thickness.

(c) 과정(130)에서는 균일하게 형성된 합제 코팅부를 건조한 후 압연 과정을 실시한다. 상기 건조 과정은 열풍 건조 및/또는 진공 건조로 이루어지고, 압연 과정은 한 쌍의 압연롤 사이에 전극 합제가 도포된 전극 시트를 이동시키는 방법으로 이루어질 수 있다.(c) In step 130, a rolling process is performed after drying the uniformly formed mixture coating. The drying process may be performed by hot air drying and/or vacuum drying, and the rolling process may be performed by moving an electrode sheet coated with an electrode mixture between a pair of rolling rolls.

한편, (c) 과정(130) 이후에 상기 무지부를 커팅하여 합제 코팅부 단위로 분할하는 과정(d)(140)을 추가로 포함할 수 있다.On the other hand, (c) after the process 130, a process (d) 140 of cutting the uncoated portion and dividing it into units of a mixture coating portion may be additionally included.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지용 전극의 제조방법(200)은 전극 시트의 양면에 합제 코팅층이 도포되는 경우로서, 전극 시트의 일면에 도 1의 과정들(110, 120, 130)과 동일한 과정들(210, 220, 230)을 순차적으로 수행한 후, 전극 시트의 타면에 과정들(210, 220, 230)을 반복하여 수행한다.Referring to FIG. 2, the method 200 for manufacturing an electrode for a secondary battery according to the present invention is a case in which a mixture coating layer is applied on both sides of an electrode sheet, and the processes of FIG. 1 (110, 120, 130) After sequentially performing the same processes (210, 220, 230) as described above, the processes (210, 220, 230) are repeatedly performed on the other surface of the electrode sheet.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지용 전극의 제조방법(300)은 전극 시트의 양면에 합제 코팅층이 도포되는 경우로서, 제조방법(200)과 비교할 때, 코팅부 건조 및 압연 과정(330)이 1회만 이루어지는 점에 차이가 있다. 즉, 제조방법(300)은 전극 시트의 일면에 대해 (a) 합제 코팅부 형성 과정(310) 및 (b) 코팅부 두께 균일화 과정(320)을 수행한 후, 전극 시트의 타면에 대해 상기 (a) 과정(310) 및 (b) 과정(320)을 반복 수행한다. 이와 같이, 전극 시트의 양면에 대해 코팅층의 균일화 과정을 거친 후에, (c) 코팅부 건조 및 압연 과정(330)을 실시하는 경우에는, 제조방법(200)에서 전극의 일면에 도포된 합제 코팅층에 대해서는 2회의 건조 및 압연 과정을 실시함으로써, 과다 건조가 일어날 수 있는 문제점을 해결할 수 있을뿐 아니라, 전극의 제조과정을 간소화함으로써, 전극의 제조시간을 단축할 수 있다.Referring to FIG. 3, the method 300 of manufacturing an electrode for a secondary battery according to the present invention is a case in which a mixture coating layer is applied on both sides of an electrode sheet, and as compared to the manufacturing method 200, a coating part drying and rolling process 330 There is a difference in that) is done only once. That is, the manufacturing method 300 performs (a) the mixture coating part forming process 310 and (b) the coating part thickness uniforming process 320 on one side of the electrode sheet, and then the ( a) Steps 310 and (b) steps 320 are repeatedly performed. In this way, after the process of uniformizing the coating layer on both sides of the electrode sheet, (c) in the case of performing the drying and rolling process 330 of the coating part, the mixture coating layer applied to one surface of the electrode in the manufacturing method 200 For example, by performing the drying and rolling processes twice, it is possible to solve the problem that excessive drying may occur, and by simplifying the manufacturing process of the electrode, it is possible to shorten the manufacturing time of the electrode.

도 4는 전극 시트 상의 합제 코팅부의 두께를 균일하게 만드는 과정으로서, 시트 이송부(401) 상에 위치하는 전극 시트(402) 및 전극 시트(402)에 형성된 합제 코팅부의 측면 단면도를 도시하고 있다.4 is a process of making the thickness of the mixture coating portion on the electrode sheet uniform, and shows a side cross-sectional view of the electrode sheet 402 positioned on the sheet conveying portion 401 and the mixture coating portion formed on the electrode sheet 402.

도 4를 참조하면, 전극 시트(402) 상에는 복수개의 합제 코팅부(410)가 형성되어 있는 바, 일정한 거리(a)의 무지부(404)가 형성되도록 합제 코팅부들(410)은 균일한 간격으로 이격되어 형성되어 있다. 구체적으로 일정한 거리(a)는 5 mm 내지 100 mm일 수 있는 바, 제조공정의 간소화를 고려할 때, 하나의 전극 시트에 형성되는 거리(a)는 균일하게 형성될 수 있으나, 불균일하게 형성되는 경우도 본 발명의 범위에 포함된다.Referring to FIG. 4, a plurality of mixture coating portions 410 are formed on the electrode sheet 402, and the mixture coating portions 410 are uniformly spaced so that the uncoated portion 404 of a certain distance (a) is formed. It is formed to be spaced apart. Specifically, the constant distance (a) may be 5 mm to 100 mm, when considering the simplification of the manufacturing process, the distance (a) formed on one electrode sheet may be uniformly formed, but if it is formed unevenly Also included in the scope of the present invention.

전극 합제 코팅부 형성시, 합제 토출부의 압력을 일정하게 유지하기 어렵고, 유동성이 있는 슬러리 상태의 합제를 사용하기 때문에, 합제 코팅층의 두께가 일정하지 않게 형성될 수 있다. 구체적으로, 합제 코팅부(410)의 전단부(411)는 토출량이 높기 때문에 합제층의 두께가 두껍게 형성되고, 후단부(412)는 토출량이 줄어들기 때문에 높이가 낮아지는 경사진 구조를 형성하게 된다 이에, 기체 분사 장치(420)를 이용하여 합제 코팅부 후단부(412)에 기체를 가압 분사함으로써 후단부(412)에 있는 합제를 합제 코팅부 방향으로 이동시킬 수 있는 바, 전극 시트면을 기준으로 경사부가 이루는 경사각(d)을 증가시킬 수 있다. 따라서, 합제 코팅부 두께의 균일화 과정 이전의 경사각(d)은, 균일화 과정 이후 거의 수직에 가까운 경사각(d')을 형성하게 되는 바, 전체적으로 두께가 균일한 합제 코팅층을 제조할 수 있다.When forming the electrode mixture coating part, it is difficult to keep the pressure of the mixture discharge part constant, and since the mixture in a slurry state with fluidity is used, the thickness of the mixture coating layer may be formed inconsistently. Specifically, the front part 411 of the mixture coating part 410 has a high discharge amount, so that the thickness of the mixture layer is thick, and the rear end 412 forms an inclined structure in which the height decreases because the discharge amount is reduced. Accordingly, the mixture in the rear end 412 can be moved in the direction of the mixture coating unit by pressurizing gas to the rear end 412 of the mixture coating unit using the gas injection device 420. As a reference, the inclination angle d formed by the inclined portion may be increased. Accordingly, the inclination angle (d) before the process of equalizing the thickness of the mixture coating portion forms an inclination angle (d') that is almost vertical after the uniformization process, so that a mixture coating layer having a uniform thickness as a whole can be manufactured.

또한, 기체 분사 장치(420)는 합제 코팅부 끝단의 경사면(413)을 향해 분사되는 바, 기체 분사 장치(420)의 경사면(413)에 대한 분사각(415)은 0도 내지 180도의 범위 내에서 형성될 수 있다.In addition, the gas injection device 420 is sprayed toward the inclined surface 413 of the end of the mixture coating part, and the injection angle 415 with respect to the inclined surface 413 of the gas injection device 420 is in the range of 0 degrees to 180 degrees. Can be formed from

도 5는 본 발명에 따른 이차전지용 전극의 제조장치를 모식적으로 도시하고 있다.5 schematically shows an apparatus for manufacturing an electrode for a secondary battery according to the present invention.

도 5를 참조하면, 전극 제조장치(500)는 전극 시트(502)를 상부에 위치시킨 상태에서 일정한 방향을 향하여 동일한 속도로 이송시키는 시트 이송부(501), 전극 시트(502) 상에 전극 합제를 도포하여 합제 코팅부를 형성하는 코팅부(520), 코팅부 단부의 경사각을 높게 변형하는 단부 변형부(530), 코팅부를 건조 및 고화시키는 건조부(540) 및 코팅부의 밀도를 높이기 위한 압연부(550)로 구성된다.Referring to FIG. 5, the electrode manufacturing apparatus 500 transfers the electrode sheet 502 at the same speed toward a certain direction while placing the electrode sheet 502 at the top. The coating unit 520 for forming a mixture coating unit by application, the end deformation unit 530 for deforming the inclination angle of the end of the coating unit high, the drying unit 540 for drying and solidifying the coating unit, and a rolling unit for increasing the density of the coating unit ( 550).

단부 변형부(530)는 기체 분사기로 구성될 수 있는 바, 코팅부 단부의 경사면을 향해 기체를 가압 분사하여 경사부에 있는 합제를 코팅부 방향으로 밀어 이동시킴으로써, 합제 코팅부의 두께가 균일하게 형성되도록 성형할 수 있다.The end deforming part 530 may be composed of a gas sprayer, by pressing the gas toward the inclined surface of the end of the coating part and pushing the mixture in the inclined part toward the coating part, thereby forming a uniform thickness of the mixture coating part. It can be molded as much as possible.

이와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 전극의 제조방법 및 제조장치는, 전극 합제 코팅부가 모든 부분에서 일정한 두께를 갖도록 성형하는 과정을 거치기 때문에, 전지셀의 용량 및 수명이 향상된 이차전지를 제조할 수 있다.As described above, in the manufacturing method and manufacturing apparatus of an electrode for a secondary battery according to the present invention, since the electrode mixture coating portion undergoes a process of forming to have a constant thickness in all portions, a secondary battery with improved capacity and lifespan of the battery cell can be manufactured. have.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.Those of ordinary skill in the field to which the present invention belongs will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

Claims (19)

(a) 집전체인 전극 시트의 일면 상에 전극 합제를 코팅하여 적어도 하나의 합제 코팅부를 형성하는 과정;
(b) 합제 코팅부의 코팅 종료 부위에서, 코팅 단부의 경사각을 높게 변형하여, 합제 코팅부의 전체적인 코팅 두께를 균일하게 만드는 과정; 및
(c) 합제 코팅부를 건조 및 압연하는 과정;
을 포함하고,
전극 시트의 일면에 대해, 상기 과정 (a) 및 과정 (b)를 수행하고, 전극 시트의 타면에 대해 과정(a) 및 (b)를 수행한 후에, 과정(c)를 수행하고,
상기 과정(b)는 에어 나이프에 의해 이루어지고,
상기 과정(b)에서, 코팅 종료 부위의 코팅 단부는 경사면을 이루고 있고, 상기 경사면에 대해 60도 내지 120도의 범위로 기체를 가압 분사하여 경사각을 높이고,
상기 기체의 가압 분사에 의해, 상기 경사각은 전극 시트를 기준으로 70도 내지 90도로 변화되는 이차전지용 전극의 제조방법.
(a) forming at least one mixture coating part by coating an electrode mixture on one surface of an electrode sheet that is a current collector;
(b) a process of making the overall coating thickness of the mixture coating unit uniform by deforming the inclination angle of the coating end at a coating end portion of the mixture coating unit to be high; And
(c) drying and rolling the mixture coating;
Including,
After performing the processes (a) and (b) on one side of the electrode sheet, and performing the processes (a) and (b) on the other side of the electrode sheet, and then performing the process (c),
The process (b) is performed by an air knife,
In the process (b), the coating end of the coating end portion forms an inclined surface, and the inclination angle is increased by pressurizing gas in the range of 60 degrees to 120 degrees with respect to the inclined surface,
A method of manufacturing an electrode for a secondary battery in which the inclination angle is changed from 70 degrees to 90 degrees based on the electrode sheet by pressurized injection of the gas.
제 1 항에 있어서, 상기 합제 코팅부는 전극 합제가 슬러리 상태로 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 제조방법.The method of claim 1, wherein the mixture coating portion is coated with the electrode mixture in a slurry state. 제 1 항에 있어서, 상기 과정(a)는, 이동하는 전극 시트에 복수의 합제 코팅부들이 소정의 간격을 두고 형성되도록 전극 합제가 코팅되며, 상기 합제 코팅부들 사이에는 전극 시트가 외부로 노출된 무지부가 위치하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 제조방법.The method of claim 1, wherein in the step (a), the electrode mixture is coated so that a plurality of mixture coating parts are formed at predetermined intervals on the moving electrode sheet, and the electrode sheet is exposed to the outside between the mixture coating parts. Method of manufacturing an electrode for a secondary battery, characterized in that the uncoated portion is located. 제 3 항에 있어서, 과정(c) 이후에, 상기 무지부를 커팅하여 합제 코팅부 단위로 분할하는 과정(d)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 제조방법.The method of claim 3, further comprising a step (d) of cutting the uncoated portion and dividing the uncoated portion into units of the mixture coating portion after the step (c). 제 3 항에 있어서, 상기 합제 코팅부들의 이격 거리인 무지부의 길이는 5 mm 내지 100 mm의 범위인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 제조방법.The method of claim 3, wherein the length of the uncoated portion, which is the separation distance between the mixture coating portions, is in the range of 5 mm to 100 mm. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 과정(c)에서 건조는 열풍 및/또는 진공 건조에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 제조방법.The method of claim 1, wherein the drying in the step (c) is performed by hot air and/or vacuum drying. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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