KR102206057B1 - 무지부의 가열을 위한 가열 유닛을 구비하는 전극 압연 장치 및 이를 포함하는 전극 제조 시스템 - Google Patents

무지부의 가열을 위한 가열 유닛을 구비하는 전극 압연 장치 및 이를 포함하는 전극 제조 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102206057B1
KR102206057B1 KR1020180143786A KR20180143786A KR102206057B1 KR 102206057 B1 KR102206057 B1 KR 102206057B1 KR 1020180143786 A KR1020180143786 A KR 1020180143786A KR 20180143786 A KR20180143786 A KR 20180143786A KR 102206057 B1 KR102206057 B1 KR 102206057B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
rolling
heating
unit
uncoated portion
Prior art date
Application number
KR1020180143786A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200059001A (ko
Inventor
유수연
송혜진
윤인애
이정우
정규성
정효승
허민지
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020180143786A priority Critical patent/KR102206057B1/ko
Priority to US16/579,034 priority patent/US11103905B2/en
Publication of KR20200059001A publication Critical patent/KR20200059001A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102206057B1 publication Critical patent/KR102206057B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B27/00Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/06Lubricating, cooling or heating rolls
    • 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
    • H01M4/043Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
    • H01M4/0435Rolling or calendering
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00Details of electric heating devices
    • H05B1/02Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227Applications
    • H05B1/023Industrial applications
    • 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
    • B05C11/02Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface ; Controlling means therefor; Control of the thickness of a coating by spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to the coated surface
    • B05C11/023Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface
    • B05C11/025Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface with an essentially cylindrical body, e.g. roll or rod
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C9/00Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important
    • B05C9/08Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important for applying liquid or other fluent material and performing an auxiliary operation
    • B05C9/14Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important for applying liquid or other fluent material and performing an auxiliary operation the auxiliary operation involving heating or cooling
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/16Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring distance of clearance between spaced objects
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0585Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • 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
    • H01M4/0471Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
    • 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
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/0095Heating devices in the form of rollers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B27/00Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/06Lubricating, cooling or heating rolls
    • B21B27/08Lubricating, cooling or heating rolls internally
    • B21B2027/086Lubricating, cooling or heating rolls internally heating internally
    • 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
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 압연 장치는, 길이 방향을 따라 이송되는 이차전지용 전극의 상부에 배치되어 상기 전극의 폭 방향을 따라 위치별로 상기 전극에 이르는 거리를 측정하는 센싱 유닛; 상기 센싱 유닛을 통해 측정된 센싱 유닛과 전극 사이의 거리에 관한 정보를 이용하여 전극 상에 형성된 무지부의 위치를 파악하고, 파악된 상기 무지부가 형성된 영역을 가열하도록 하는 제어신호를 출력하는 제어 유닛; 상기 전극 상에 배치되어 상기 제어 유닛의 제어 신호에 따라 무지부가 형성된 영역만을 선택적으로 가열하는 가열 유닛; 및 상기 무지부가 형성된 영역만이 선택적으로 가열된 전극을 압연하는 압연 유닛;을 포함한다.

Description

무지부의 가열을 위한 가열 유닛을 구비하는 전극 압연 장치 및 이를 포함하는 전극 제조 시스템{An electrode rolling apparatus having a heating unit for heating a non-coated portion and Manufacturing system for an electrode comprising the same}
본 발명은, 무지부의 가열을 위한 가열 유닛을 구비하는 전극 압연 장치 및 이를 포함하는 전극 제조 시스템에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는, 무지부의 위치의 파악을 위해 적용되는 센싱 유닛 및 무지부의 가열을 위해 적용되는 가열 유닛을 이용하여 전극의 무지부 영역만을 선택적으로 가열함으로써 압연 시에 유지부 영역과 무지부 영역의 연신율 차이를 없애거나 최소화 함으로써 전극의 품질을 향상시킬 수 있도록 구성된 전극 압연 장치 및 이를 포함하는 전극 제조 시스템에 관한 것이다.
이차전지를 구성하는 전극을 제조함에 있어서 전극 활물질을 코팅하는 공정 및 건조 공정 이 후에 전극의 압연 공정을 거치게 되는데, 현재의 전극 압연 공정에서는 전극 활물질의 코팅이 이루어진 유지부와 전극 활물질의 코팅이 이루어지지 않은 무지부의 연신율 차이로 인해 전극이 휘어지는 만곡 현상이 발생한다.
즉, 전극에 있어서 전극 활물질이 도포된 영역인 유지부는 그 두께로 인해 압연롤에 의해 상대적으로 더 큰 압력을 받게 되어 연신율이 큰 반면, 전극 활물질이 도포되지 않은 영역인 무지부의 경우, 유지부에 비해 상대적으로 더 작은 압력을 받게 되어 상대적으로 작은 연신율을 나타내게 된다.
이처럼 전극 내에서 위치별로 서로 다른 연신율을 보임에 따라 유지부와 무지부에서 받는 힘의 크기가 달라지게 되고, 이는 전극이 부분적으로 또는 전체적으로 휘어지게 되는 결과를 가져온다.
이처럼 전극에 휘어짐이 발생하게 되면, 전극의 위치별로 성능의 차이가 발생할 수 있고, 또한 이러한 전극을 이용하여 제조된 이차전지의 수명에 있어서도 악영향을 미칠 수 있게 된다.
따라서, 전극의 압연 공정 시에 전극이 전체적으로 고른 연신율을 보일 수 있도록 하기 위한 대책 마련이 요구되는 실정이다.
본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 압연 공정 시에 전극의 유지부와 무지부 사이에 발생되는 연신율 차이로 인한 전극의 휘어짐 현상을 방지할 수 있도록 하는 것을 일 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 압연 장치는, 길이 방향을 따라 이송되는 이차전지용 전극의 상부에 배치되어 상기 전극의 폭 방향을 따라 위치별로 상기 전극에 이르는 거리를 측정하는 센싱 유닛; 상기 센싱 유닛을 통해 측정된 센싱 유닛과 전극 사이의 거리에 관한 정보를 이용하여 전극 상에 형성된 무지부의 위치를 파악하고, 파악된 상기 무지부가 형성된 영역을 가열하도록 하는 제어신호를 출력하는 제어 유닛; 상기 전극 상에 배치되어 상기 제어 유닛의 제어 신호에 따라 무지부가 형성된 영역만을 선택적으로 가열하는 가열 유닛; 및 상기 무지부가 형성된 영역만이 선택적으로 가열된 전극을 압연하는 압연 유닛;을 포함한다.
상기 센싱 유닛은, 상기 전극에 이르는 거리를 측정하며, 상기 전극의 폭 방향을 따라 구비되는 복수의 고정 센서를 구비할 수 있다.
상기 제어 유닛은, 상기 복수의 고정 센서를 통해 측정된 거리들을 비교하여 상대적으로 더 큰 값이 측정된 고정 센서에 대응하는 영역이 무지부인 것으로 결정할 수 있다.
상기 가열 유닛은, 서로 독립적으로 작동하며, 상기 전극의 폭 방향을 따라 구비되는 복수의 고정 히터를 구비할 수 있다.
상기 센싱 유닛은, 상기 전극의 폭 방향을 가로 질러 연장된 형태를 갖는 센서 가이드 레일; 및 상기 센서 가이드 레일을 따라 이동하면서 위치별로 전극에 이르는 거리를 측정하는 이동 센서;를 포함할 수 있다.
상기 제어 유닛은, 상기 이동 센서에 의해 측정된 거리들을 비교하여 상대적으로 더 큰 값이 측정된 이동 센서의 위치에 대응하는 영역이 무지부인 것으로 결정할 수 있다.
상기 가열 유닛은, 상기 전극의 폭 방향을 가로 질러 연장된 형태를 갖는 히터 가이드 레일; 및 상기 히터 가이드 레일을 따라 이동하면서 상기 무지부 영역을 가열하는 이동 히터;를 포함할 수 있다.
상기 이동 히터는, 한 개만 구비될 수 있다.
상기 이동 히터는, 복수개 구비되되, 적어도 상기 무지부 영역의 형성 개수만큼 구비될 수 있다.
상기 압연 유닛은, 상기 전극의 상면 및 하면에 각각 접하는 한 쌍의 압연롤을 포함할 수 있다.
한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 시스템은, 전극 집전체를 감아두었다가 권출하는 권출롤; 상기 권출된 전극 집전체를 권취하여 회수하는 권취롤; 권출된 상기 전극 집전체 상에 전극 활물질을 코팅하는 코팅 장치; 코팅된 상기 전극 활물질을 건조시키는 건조 장치; 및 전극 활물질의 건조가 완료된 전극을 압연하는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 압연 장치;를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 이차전지의 전극을 압연함에 있어서, 유지부와 무지부에 가해지는 압력 차이로 인해 유지부와 무지부의 연신율이 달라지는 것을 방지할 수 있게 되며, 이로써 이차전지의 성능 및 수명 등 품질을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 다양한 유지부 폭을 갖는 여러 종류의 전극이 우수한 품질을 유지하면서 한꺼번에 생산될 수 있게 되며, 이로써 이차전지의 생산성이 증대되는 결과를 가져올 수 있다.
즉, 롤투롤(roll to roll) 방식으로 이송되는 전극 집전체 원단의 폭 방향을 따라 무지부를 사이에 두고 유지부를 형성함에 있어서 무지부 및/또는 유지부의 폭 및 개수를 필요에 따라 다양하게 형성하는 것이 가능하게 된다. 이로 인해, 다양한 사이즈의 전극을 한꺼번에 생산할 수 있게 되고, 이를 이용해 제조된 이차전지의 품질 또한 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 압연 장치를 나타내는 개념도이다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 압연 장치에 적용되는 센싱 유닛을 나타내는 정면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 압연 장치에 적용되는 가열 유닛을 나타내는 정면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 압연 장치를 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 2 및 도 3에 도시된 센싱 유닛의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 2 및 도 4에 도시된 가열 유닛의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 가열 유닛의 변형예를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 시스템에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 시스템은, 권출롤(100), 권취롤(200), 이송롤(300), 활물질 코팅 장치(400), 활물질 건조 장치(500) 및 전극 압연 장치(600)를 포함하는 형태로 구현된다.
상기 권출롤(100)은, 전극 집전체(P)를 감아두었다가 권출하여 전극 집전체(P)의 길이 방향을 따라 전극 집전체(P)를 공급한다.
상기 권취롤(200)은, 권출롤(100)에 의해 공급된 전극 집전체(P) 상에 전극 활물질이 코팅되고 건조 및 압연 공정이 이루어져 최종적인 제품으로 완성된 이차전지용 전극(E)을 권취하여 회수한다.
상기 이송롤(300)은, 이송되는 전극 집전체(P) 및 전극(E)을 하부에 복수개 구비되어 전극 집전체(P) 및 전극(E)을 지지하며, 회전을 통해 전극 집전체(P) 및 전극(E)을 일 방향으로 이송시킨다.
상기 활물질 코팅 장치(400)는, 권취롤(200)에 의해 공급된 전극 집전체(P)의 일 면 또는 양 면 상에 전극 활물질을 코팅한다.
상기 활물질 건조 장치(500)는, 전극 집전체(P) 상에 코팅된 전극 활물질을 건조시킨다. 즉, 상기 활물질 코팅 장치(400)는, 수분이 함유된 전극 활물질 슬러리를 전극 집전체(P) 상에 도포하는데, 활물질 건조 장치(500)는 이와 같이 도포된 전극 활물질 슬러리에 함유된 수분을 제거하여 전극 활물질이 적절히 건조된 상태를 유지하도록 한다.
상기 전극 압연 장치(600)는, 전극 활물질의 도포와 건조 공정을 마친 이차전지용 전극(E)을 압연하는 장치로서, 전극 활물질이 도포된 영역(유지부)과 전극 활물질이 도포되지 않은 영역(무지부) 간의 연신율 차이로 인해 전극(E)에 뒤틀림 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 전극 압연 장치(600)는, 전극(E)을 압연 함에 있어서, 유지부와 무지부 간의 연신율 차이를 없애거나 최소화 하기 위해, 압연 공정을 수행하기 이 전에 무지부 영역만을 골라내어 해당 영역을 선택적으로 가열할 수 있도록 구성된다.
이러한 본 발명에 따른 전극 압연 장치(600)의 구체적인 구성에 대해서는 이하, 도 2 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
다음은, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 압연 장치(600)에 대해서 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 압연 장치를 나타내는 개념도이다. 또한, 도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 압연 장치에 적용되는 센싱 유닛을 나타내는 정면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 압연 장치에 적용되는 가열 유닛을 나타내는 정면도이다. 또한, 도 5는 도 2에 도시된 압연 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 압연 장치(600)는, 센싱 유닛(610), 가열 유닛(620), 압연 유닛(630) 및 제어 유닛(640)을 포함하는 형태로 구현된다. 상기 센싱 유닛(610), 가열 유닛(620) 및 압연 유닛(630)은, 전극 집전체(P) 및 전극(E)의 이송 방향을 따라 센싱 유닛(610), 가열 유닛(620), 압연 유닛(630)의 순서로 배치된다.
상기 센싱 유닛(610)은, 길이 방향을 따라 이송되는 이차전지용 전극(E)의 상부에 배치되어 전극(E)의 폭 방향을 따라 위치별로 전극(E)에 이르는 거리를 측정한다. 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 센싱 유닛(610)은, 이처럼 전극(E)에 이르는 거리를 측정하기 위해 전극(E)의 폭 방향을 따라 구비되는 복수의 고정 센서(610a)를 구비한다.
상기 복수의 고정 센서(610a)는 각각의 고정된 위치에서 전극(E)의 상면으로부터 고정 센서(610a)에 이르는 거리(D1, D2)를 측정한다. 상기 복수의 고정 센서(610a)에 의해 측정된 거리에 관한 정보는 제어 유닛(640)으로 송출되고, 제어 유닛(640)은 수신된 거리에 관한 정보를 이용하여 전극 집전체(P)의 상면 중 전극 활물질(A)이 형성되지 않은 무지부(N)의 위치 정보를 얻을 수 있다.
구체적으로, 상기 복수의 고정 센서(610a)는 그 설치 위치에 따라 고정 센서(610a)와 전극 활물질(A)의 상면 사이의 거리(D1) 또는 고정 센서(610a)와 무지부(N) 사이의 거리(D2)를 측정하게 된다. 상기 고정 센서(610a)와 무지부(N) 사이의 거리는, 전극 집전체(P)의 상면과 고정 센서(610a) 사이의 거리에 해당하는 것이다.
상기 제어 유닛(640)은, 이처럼 복수의 고정 센서(610a)들을 통해 측정된 거리(D1, D2)들을 비교하여 상대적으로 더 큰 값(D2)이 측정된 고정 센서(610a)의 설치 위치에 대응하는 영역이 무지부(N)인 것으로 판단하고, 해당 영역에 대한 가열을 위한 제어 신호를 출력하는 것이다.
상기 가열 유닛(620)은, 전극(E) 상에 배치되어 전극(E)의 상면 중 일부 영역을 가열하되, 제어 유닛(640)의 제어 신호에 따라 무지부(N)가 형성된 영역만을 선택적으로 가열한다.
상술한 바와 같이, 압연 유닛(630)에 의한 전극(E)의 압연 과정에 있어서, 전극 활물질(A)이 형성되어 상대적으로 두께가 두껍게 형성된 유지부 영역은 연신량이 많은 반면, 전극 활물질(A)이 형성되지 않아 상대적으로 두께가 얇게 형성된 무지부(N) 영역은 연신량이 상대적으로 더 적기 때문에 전극(E)이 부분적으로 또는 전체적으로 휘어지는 현상이 발생하게 된다.
상기 가열 유닛(620)은, 이러한 전극(E)의 휘어짐을 방지하기 위해, 압연 공정이 수행되기 이 전에 무지부(N) 만을 선택적으로 가열하여 무지부(N)의 연신량을 늘려줌으로써 압연 공정의 수행에 따른 유지부와 무지부(N)의 연신량이 균형을 이루도록 하는 것이다.
이러한 기능의 수행을 위해, 상기 가열 유닛(620)은, 서로 독립적으로 작동하며, 전극(E)의 폭 방향을 따라 구비되는 복수의 고정 히터(620a)를 구비한다. 상기 복수의 고정 히터(620a)들 중 무지부(N)에 대응되는 위치에 설치된 고정 히터(620a)만이 제어 유닛(640)의 제어 신호에 따라 작동함으로써 무지부(N)를 가열하게 되는 것이다. 상기 고정 히터(620a)로는, 예를 들어, 유도 가열 방식에 의해 가열을 수행하는 유도 가열 장치가 적용될 수 있다.
상기 압연 유닛(630)은, 전극(E)의 상면 및 하면에 각각 접하는 한 쌍의 압연롤(631, 632)을 포함하는 형태로 구현될 수 있다. 이러한 압연 유닛(630)은, 한 쌍의 압연롤(631, 632) 사이에 무지부(N)에 대한 선택적 가열을 마친 전극(E)을 개재시킨 상태로 회전하여 전극(E)을 전체적으로 고르게 연신시킨다.
상기 제어 유닛(640)은, 상술한 바와 같이, 센싱 유닛(610)으로부터 센싱 유닛(610)에서 전극(E)에 이르는 거리에 관한 정보를 전달 받고, 이를 통해 무지부(N)의 위치를 파악한 후, 무지부(N)가 위치하는 영역과 대응되는 위치에 설치된 히터(620a)만을 선택적으로 작동시키는 제어 신호를 출력한다. 즉, 상기 센싱 유닛(610)과 가열 유닛(620)은 제어 유닛(640)을 통해 서로 연동되는 것이다.
다음은, 도 5와 함께 도 6을 참조하여, 도 2 및 도 3에 도시된 것과 다른 형태를 갖는 센싱 유닛의 변형예를 설명하기로 한다.
도 6은 도 2 및 도 3에 도시된 센싱 유닛의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 5와 함께 도 6을 참조하면, 본 발명에 적용되는 센싱 유닛(610)은, 센서 가이드 레일(611) 및 하나의 이동 센서(612)를 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
상기 센서 가이드 레일(611)은, 전극(E)의 폭 방향을 가로 질러 연장된 형태를 갖는다. 상기 이동 센서(612)는, 센서 가이드 레일(611)을 따라 이동하면서 위치별로 전극(E)에 이르는 거리를 측정한다. 즉, 본 실시 형태에서는, 복수개의 고정 센서(610a)가 적용되었던 앞선 실시 형태와는 달리, 위치를 달리 하며 여러 위치에서 전극(E)에 이르는 거리를 측정할 수 있는 하나의 이동 센서(612)가 적용된다.
상기 이동 센서(612)는 센서 가이드 레일(611)에 의해 그 움직임이 가이드 되어 전극(E)의 폭 방향을 따라 움직이면서 이동 센서(612)와 전극(E) 사이의 거리(D1, D2)를 측정하고, 이렇게 측정된 각 위치별 거리(D1, D2)에 관한 정보를 제어 유닛(640)에 송출한다.
상기 제어 유닛(640)은, 수신된 각 위치별 거리(D1, D2)에 관한 정보들을 비교하여 어느 위치에서 상대적으로 더 큰 값이 측정되었는지를 판별하고, 상대적으로 더 큰 값이 측정된 이동 센서(612)의 위치와 대응되는 영역이 무지부(N)인 것으로 결정하게 된다.
또한, 상기 제어 유닛(640)은, 무지부(N)의 위치가 결정되면, 제어 신호를 출력하여 이러한 무지부(N)와 대응되는 영역에 대해서만 선택적으로 가열이 이루어지도록 가열 유닛(620)을 제어하게 된다.
다음은, 도 5와 함께 도 7을 참조하여, 도 2 및 도 4에 도시된 것과 다른 형태를 갖는 가열 유닛의 변형예를 설명하기로 한다.
도 7은 도 2 및 도 4에 도시된 가열 유닛의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 5와 함께 도 7을 참조하면, 본 발명에 적용되는 가열 유닛(620)은, 히터 가이드 레일(621) 및 하나의 이동 히터(622)를 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
상기 히터 가이드 레일(621)은, 앞서 설명한 센서 가이드 레일(611)과 마찬가지로, 전극(E)의 폭 방향을 가로 질러 연장된 형태를 갖는다. 상기 이동 히터(622)는, 히터 가이드 레일(621)을 따라 이동하면서 무지부(N) 영역만을 선택적으로 가열한다. 즉, 본 실시 형태에서는, 복수개의 고정 히터(620a)가 적용되었던 앞선 실시 형태와는 달리, 위치를 달리 하며 무지부(N)와 대면하는 위치로 이동하여 가열을 수행할 수 있는 하나의 이동 히터(622)가 적용된다.
상기 이동 히터(622)는, 히터 가이드 레일(621)에 의해 그 움직임이 가이드 되며, 센싱 유닛(610)으로부터 수신된 정보에 기반하여 출력되는 제어 유닛(640)의 제어 신호에 따라 전극(E)의 폭 방향을 따라 움직이면서 무지부(N) 영역만을 선택적으로 가열하는 것이다.
다음은, 도 5와 함께 도 8을 참조하여, 도 7에 도시된 것과 다른 형태를 갖는 가열 유닛의 변형예를 설명하기로 한다.
도 8은 도 7에 도시된 가열 유닛의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 5와 함께 도 8을 참조하면, 본 발명에 적용되는 가열 유닛(620)은, 히터 가이드 레일(621) 및 복수의 이동 히터(622)를 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
상기 복수의 이동 히터(622)는, 히터 가이드 레일(621)에 의해 그 움직임이 가이드 되며, 센싱 유닛(610)으로부터 수신된 정보에 기반하여 출력되는 제어 유닛(640)의 제어 신호에 따라 전극(E)의 폭 방향을 따라 움직이면서 현재의 위치에서 가장 가깝게 위치하는 무지부(N)와 대면하는 위치로 이동하여 복수의 무지부(N) 영역을 동시에 가열하는 것이다.
상기 복수의 이동 히터(622)는 적어도 무지부(N) 영역의 형성 개수만큼 구비될 수 있다. 또한, 상기 복수의 이동 히터(622) 중 무지부(N) 영역의 상부로 이동된 이동 히터(622)들은 동일한 온도로 동시에 가열을 시작하고 동시에 가열을 마치도록 제어될 수 있다.
이와 같이, 복수의 이동 히터(622)가 구비되어 각각의 무지부(N) 영역을 동시에 가열하고 동시에 가열을 끝마치는 경우, 복수의 무지부(N) 영역에 대한 가열 시간이 동일하게 되어 무지부(N)에 대한 가열량이 균형을 이룰 수 있다. 이처럼 각각의 무지부(N)가 동일한 온도로 가열되는 경우, 압연에 따른 연신율에 있어서 편차가 발생되지 않으며, 이로써 전극(E)의 뒤틀림이 발생되지 않게 되어 제조된 전극(E)의 품질 향상을 가져올 수 있게 된다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
E: 전극
P: 전극 집전체
A: 전극 활물질
N: 무지부
100: 권출롤
200: 권취롤
300: 이송롤
400: 활물질 코팅 장치
500: 활물질 건조 장치
600: 전극 압연 장치
610: 센싱 유닛
610a: 고정 센서
611: 센서 가이드 레일
612: 이동 센서
620: 가열 유닛
620a: 고정 히터
621: 히터 가이드 레일
622: 이동 히터
630: 압연 유닛
631, 632: 압연롤
640: 제어 유닛

Claims (11)

  1. 길이 방향을 따라 이송되는 이차전지용 전극의 상부에 배치되어 상기 전극의 폭 방향을 따라 위치별로 상기 전극에 이르는 거리를 측정하는 센싱 유닛;
    상기 센싱 유닛을 통해 측정된 센싱 유닛과 전극 사이의 거리에 관한 정보를 이용하여 전극 상에 형성된 무지부의 위치를 파악하고, 파악된 상기 무지부가 형성된 영역을 가열하도록 하는 제어신호를 출력하는 제어 유닛;
    상기 전극 상에 배치되어 상기 제어 유닛의 제어 신호에 따라 무지부가 형성된 영역만을 선택적으로 가열하는 가열 유닛; 및
    상기 무지부가 형성된 영역만이 선택적으로 가열된 전극을 압연하는 압연 유닛;
    을 포함하며,
    상기 센싱 유닛은,
    상기 전극의 폭 방향을 가로 질러 연장된 형태를 갖는 센서 가이드 레일; 및
    상기 센서 가이드 레일을 따라 상기 전극의 이송 방향과 수직한 방향으로 이동하면서 위치별로 전극에 이르는 거리를 측정하는 이동 센서;
    를 포함하고,
    상기 가열 유닛은,
    상기 전극의 폭 방향을 가로 질러 연장된 형태를 갖는 히터 가이드 레일; 및
    상기 히터 가이드 레일을 따라 상기 전극의 이송 방향과 수직한 방향으로 이동하면서 상기 무지부 영역을 가열하는 이동 히터;
    를 포함하며,
    상기 이동 히터는 복수개 구비되되, 적어도 상기 무지부 영역의 형성 개수만큼 구비되고,
    상기 제어 유닛은, 상기 이동 센서에 의해 측정된 거리들을 비교하여 상대적으로 더 큰 값이 측정된 이동 센서의 위치에 대응하는 영역이 무지부인 것으로 결정하는 전극 압연 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 압연 유닛은,
    상기 전극의 상면 및 하면에 각각 접하는 한 쌍의 압연롤을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 압연 장치.
  11. 전극 집전체를 감아두었다가 권출하는 권출롤;
    상기 권출된 전극 집전체를 권취하여 회수하는 권취롤;
    권출된 상기 전극 집전체 상에 전극 활물질을 코팅하는 코팅 장치;
    코팅된 상기 전극 활물질을 건조시키는 건조 장치; 및
    전극 활물질의 건조가 완료된 전극을 압연하는 제1항 또는 제10항 중 어느 한 항에 따른 전극 압연 장치;
    를 포함하는 전극 제조 시스템.
KR1020180143786A 2018-11-20 2018-11-20 무지부의 가열을 위한 가열 유닛을 구비하는 전극 압연 장치 및 이를 포함하는 전극 제조 시스템 KR102206057B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180143786A KR102206057B1 (ko) 2018-11-20 2018-11-20 무지부의 가열을 위한 가열 유닛을 구비하는 전극 압연 장치 및 이를 포함하는 전극 제조 시스템
US16/579,034 US11103905B2 (en) 2018-11-20 2019-09-23 Electrode rolling apparatus having heating unit for heating non-coated portion and electrode manufacturing system comprising the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180143786A KR102206057B1 (ko) 2018-11-20 2018-11-20 무지부의 가열을 위한 가열 유닛을 구비하는 전극 압연 장치 및 이를 포함하는 전극 제조 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200059001A KR20200059001A (ko) 2020-05-28
KR102206057B1 true KR102206057B1 (ko) 2021-01-20

Family

ID=70728499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180143786A KR102206057B1 (ko) 2018-11-20 2018-11-20 무지부의 가열을 위한 가열 유닛을 구비하는 전극 압연 장치 및 이를 포함하는 전극 제조 시스템

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11103905B2 (ko)
KR (1) KR102206057B1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4092776A4 (en) * 2020-07-13 2024-08-28 Lg Energy Solution Ltd ELECTRODE ROLLING DEVICE AND METHOD FOR CARRYING OUT MULTI-STAGE INDUCTION HEATING
KR20220079084A (ko) * 2020-12-04 2022-06-13 주식회사 엘지화학 전극 압연 장치 및 전극 압연 방법
DE102021206617B3 (de) 2021-06-25 2022-09-08 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Herstellung einer Elektrodenanordnung für eine Lithium-Ionen-Batteriezelle
KR20230013863A (ko) * 2021-07-20 2023-01-27 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 적층체 가열 유닛 및 이를 포함하는 라미네이션 장치
EP4297115A4 (en) * 2021-07-26 2024-09-04 Lg Energy Solution Ltd ELECTRODE DRYING DEVICE, ELECTRODE MANUFACTURING SYSTEM USING THE SAME, METHOD FOR MANUFACTURING AN ELECTRODE AND ELECTRODE MANUFACTURED THEREFROM
JP2024500860A (ja) * 2021-10-27 2024-01-10 エルジー エナジー ソリューション リミテッド 二次電池用電極製造装置
KR20230067567A (ko) * 2021-11-09 2023-05-16 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 제조 장치 및 전극롤
KR20230067929A (ko) * 2021-11-10 2023-05-17 주식회사 엘지에너지솔루션 무지부의 열 주름을 방지할 수 있는 전극 시트 건조 장치
JP2024506308A (ja) * 2021-11-22 2024-02-13 エルジー エナジー ソリューション リミテッド 片面電極、これを含む電極組立体、および片面電極製造方法
KR20230115464A (ko) * 2022-01-27 2023-08-03 주식회사 엘지에너지솔루션 가림막 자동 조절가능한 건조 장치 및 이의 제조 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016059693A1 (ja) * 2014-10-16 2016-04-21 東レエンジニアリング株式会社 電極シートの製造装置及び製造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09180735A (ja) * 1995-12-25 1997-07-11 Fuji Photo Film Co Ltd 電池巻回機の電極シート位置決め装置
KR100601568B1 (ko) * 2004-10-18 2006-07-19 삼성에스디아이 주식회사 전극 집전체의 검사장치 및 이를 이용한 검사방법
KR101605561B1 (ko) 2009-04-21 2016-03-23 삼성에스디아이 주식회사 유도가열 장치
KR20110017761A (ko) 2009-08-14 2011-02-22 에스비리모티브 주식회사 이차 전지용 전극판 및 이를 포함하는 이차 전지
KR20120126303A (ko) * 2011-05-11 2012-11-21 삼성에스디아이 주식회사 극판 및 이를 포함하는 이차전지 및 극판의 제조방법
JP2016021283A (ja) 2014-07-11 2016-02-04 株式会社豊田自動織機 巻取装置及び電極の製造方法
KR20160014144A (ko) * 2014-07-28 2016-02-11 부산대학교 산학협력단 음폐수 혼합을 통한 폐활성슬러지의 마이크로파 기반에 의한 가용화 처리 방법
KR101754132B1 (ko) * 2014-10-23 2017-07-05 주식회사 엘지화학 단위전극의 제조 방법
KR101830287B1 (ko) * 2015-06-01 2018-02-20 주식회사 엘지화학 압연에 따른 전극 시트의 너울 또는 주름을 방지할 수 있는 전극 압연 장치
KR101717845B1 (ko) * 2015-07-16 2017-03-17 임형규 스프링클러 소화장치
KR101782048B1 (ko) * 2016-02-02 2017-10-23 (주)피엔티 무지부 가열 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016059693A1 (ja) * 2014-10-16 2016-04-21 東レエンジニアリング株式会社 電極シートの製造装置及び製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200059001A (ko) 2020-05-28
US11103905B2 (en) 2021-08-31
US20200156128A1 (en) 2020-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102206057B1 (ko) 무지부의 가열을 위한 가열 유닛을 구비하는 전극 압연 장치 및 이를 포함하는 전극 제조 시스템
JP7350750B2 (ja) ウェブコーティング及びカレンダー加工システム並びに方法
EP2355224B1 (en) Apparatus and method for coating a functional layer
CN102892953A (zh) 涂布纸的制造装置和制造方法
CN104143628A (zh) 电极材料的辊压方法以及辊压设备
WO2012132864A1 (ja) 電極板の製造装置
JP2019537230A (ja) 電池極片の集電体を押出かつ延伸可能な極片圧延システム
KR20170117788A (ko) 이차전지용 전극의 코팅부 두께 측정방법
KR102238731B1 (ko) 전극 시트 압연 장치와 그에 사용되는 가이드 롤 시스템 및 이를 이용한 전극 시트 권취 방법
CN203755023U (zh) 一种预缩机
KR20060111848A (ko) 이차 전지의 전극 활물질 도포 방법
JP2004340972A (ja) 長手方向に移動する帯材のための測定装置及び帯材供給のプロセスパラメータのための測定方法
JP2015217321A (ja) 塗工システム
JP5691985B2 (ja) 電池用電極の製造方法
KR20200088533A (ko) 이차전지용 전극 제조장치
US20140224442A1 (en) Method and apparatus for manufacturing coated paper
JP5837672B2 (ja) 電池用電極の製造装置
KR20200123631A (ko) 전극시트 제조장치 및 제조방법
KR102090043B1 (ko) 코팅층 건조 제어 시스템
KR20190083228A (ko) 전극시트 압연 장치 및 방법
KR200420866Y1 (ko) 섬유가공용 핫실린더롤러의 내부히터 온도 밸런싱 장치
JP7059886B2 (ja) 金属箔の加熱方法
JP2622288B2 (ja) コータ乾燥装置
JP6674297B2 (ja) 電極体の厚み計測装置
JP2024071050A (ja) 電極シート乾燥装置

Legal Events

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