KR102316414B1 - 전지 극판 코팅 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전지 극판 코팅 전에 결착 특성 개선을 위하여 플라즈마를 이용하여 집전체 표면 개질을 시행하는 전지 극판 코팅 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 전지 극판 코팅 방법은, 1) 전지 극판을 일정한 속도로 공급하는 단계; 2) 일정한 속도로 공급되는 상기 전지 극판의 상면에 대하여 플라즈마 처리하는 단계; 3) 상기 2) 단계에서 플라즈마 처리된 상기 전지 극판의 상면을 코팅하는 단계; 4) 상기 전지 극판의 상면을 건조하는 단계; 5) 상기 전지 극판의 하면에 대하여 플라즈마 처리하는 단계; 6 상기 5) 단계에서 플라즈마 처리된 상기 전지 극판의 하면을 코팅하는 단계; 7) 상기 전지 극판의 하면을 건조하는 단계; 8) 상기 전지 극판을 회수하는 단계;를 포함한다.

Description

전지 극판 코팅 방법{A METHOD FOR COATING THE PLATE OF SECONDARY BATTERY}
본 발명은 전지 극판 코팅 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전지 극판 코팅 전에 결착 특성 개선을 위하여 플라즈마를 이용하여 집전체 표면 개질을 시행하는 전지 극판 코팅 방법에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 갖는 리튬 이차전지에 대해 특히 많은 연구가 행해지고 있으며, 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
이차전지는 그 용도나 전지 용량을 감안하면 하나 또는 수 개의 이차전지를 포함하여 사용하는 저용량 이차전지와, 전지 셀을 수십 개 모아 사용하는 전지 팩 단위의 모터 구동용 대용량 이차전지로 구분할 수 있다.
이 중, 저용량 이차전지(이하, "소형전지")는 주로 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같은 소형 전자장치의 전원으로 사용되며, 대용량 이차전지(이하, "전지모듈")는 HEV(하이브리드 전기 자동차), EV(전기 자동차), 전동 자전거, 전동 스쿠터 등과 같이 모터를 사용하여 작동하는 기기에 있어, 해당 기기의 모터를 구동하기 위한 에너지원으로 사용된다.
최근에는 이러한 리튬 이차전지에 대한 장기 신뢰성 확보와 고에너지 밀도 구현 요구가 거세지고 있으며. 이를 위하여 복합전극 집전체 간의 높은 결착력이 요구되고 있다. 즉, 복합전극과 집전체 간 결착력이 약한 경우, 이들 사이에 박리현상이 발생하고, 복합 전극 내 전극재의 박리의 경우에는 박리에 따른 전극재의 고립 현상이 발생하여 충방전시 급격한 에너지 용량 저하로 이차전지 수명이 급격히 감소하는 치명적인 문제점이 발생하고 있다.
이는 전지 극판 표면에 미세하게 잔류하는 유분 및 미세 분순물 처리가 미흡하기 때문으로 이에 대한 대응 기술 개발이 절실하게 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 전지 극판 코팅 전에 결착 특성 개선을 위하여 플라즈마를 이용하여 집전체 표면 개질을 시행하는 전지 극판 코팅 방법을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전지 극판 코팅 방법은, 1) 전지 극판을 일정한 속도로 공급하는 단계; 2) 일정한 속도로 공급되는 상기 전지 극판의 상면에 대하여 플라즈마 처리하는 단계; 3) 상기 2) 단계에서 플라즈마 처리된 상기 전지 극판의 상면을 코팅하는 단계; 4) 상기 전지 극판의 상면을 건조하는 단계; 5) 상기 전지 극판의 하면에 대하여 플라즈마 처리하는 단계; 6 상기 5) 단계에서 플라즈마 처리된 상기 전지 극판의 하면을 코팅하는 단계; 7) 상기 전지 극판의 하면을 건조하는 단계; 8) 상기 전지 극판을 회수하는 단계;를 포함한다.
그리고 본 발명에서 상기 2) 단계와 5) 단계에서는 코로나 플라즈마를 이용하여 플라즈마 처리하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 전지 극판 코팅 방법에서는 상기 3) 단계와 3) 단계 사이 또는 상기 5) 단계와 6 단계 사이에, 상기 전지 극판을 건조하는 단계가 더 수행되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 건조 단계는 0 ~ 150℃의 온도에서 30 ~ 100초 동안 진행되는 것이 바람직하다.
한편 본 발명은, 1) 전지 극판을 일정한 속도로 공급하는 단계; 2) 일정한 속도로 공급되는 상기 전지 극판의 상하면에 대하여 동시에 플라즈마 처리하는 단계; 3) 상기 2) 단계에서 플라즈마 처리된 상기 전지 극판의 상하면을 동시에 건조하는 단계; 4) 상기 전지 극판의 양면을 순차적으로 코팅하고 건조하는 단계; 5) 상기 전지 극판을 회수하는 단계;를 포함하는 전지 극판 코팅 방법도 제공한다.
본 발명에서 상기 2) 단계에서는, 코로나 플라즈마를 이용하여 플라즈마 처리하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 3) 단계는, 100 ~ 150℃의 온도에서 30 ~ 100초 동안 진행되는 것이 바람직하다.
본 발명의 전지 극판 코팅 방법에 따르면 전지 극판에 대한 코팅 작업 직전에 전지 극판 표면에 대한 플라즈마 처리와 건조 처리를 진행하여, 전지 극판의 결착 특성을 획기적으로 개선할 수 있는 현저한 효과를 달성할 수 있다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 전지 극판 코팅 공정에 단순하게 플라즈마 처리 모듈과 건조 모듈만을 추가하고 나머지는 그대로 진행하는 단순한 공정 변경으로 전지 극판의 결착 특성을 획기적으로 개선하고 제조되는 이차전지의 수명과 고에너지 밀도를 확보할 수 있는 장점이 있는 것이다.
도 1은 종래의 전지 극판 코팅 방법의 공정 순서이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 극판 코팅 방법의 공정 순서이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지 극판 코팅 방법의 공정 순서이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
< 실시예 1 >
본 실시예에 따른 전지 극판 코팅 방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 전지 극판을 공급하는 단계로 시작된다. 이 단계에서는 피처리 대상인 전지 극판을 일정한 속도로 이동시키면서 공급한다. 이때 상기 전지 극판은 특정 제품 크기로 절단된 상태에서 캐리어 또는 지그에 안착된 상태일 수도 있고, 롤투롤 형태로 이어진 필름 형태일 수도 있다.
다음으로 상기 전지 극판에 플라즈마 처리하는 단계가 진행된다. 이 단계에서는 전 단계에서 일정한 속도로 공급되는 상기 전지 극판의 상면에 대하여 플라즈마 처리를 진행한다. 즉, 상압 플라즈마 모듈 하측으로 상기 전지 극판이 이동하면서 상기 전지 극판에 대한 플라즈마 처리를 수행하는 것이며, 필요에 따라 상기 상압 플라즈마 모듈 다수개가 연속적으로 배치되어 하나의 전지 극판에 대하여 다수번 반복하여 플라즈마 처리가 진행되도록 할 수 있다.
한편 본 실시예에서는 전술한 전지 극판의 플라즈마 처리를 위하여 코로나 플라즈마를 이용하는 것이, 전지 극판 표면 개질에 가장 적합하여 바람직하다.
다음으로는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전지 극판의 상면을 코팅하는 단계가 진행된다. 이 단계에서는 전 단계와 마찬가지로 일정한 속도로 이동하는 상기 전지 극판 표면에 필요한 물질을 코팅하는 공정이 진행된다. 이 코팅 공정은 일반적으로 전지 극판에 대하여 이루어지는 코팅 공정일 수 있다.
다음으로는 전 단계에서 코팅이 완료된 상기 전지 극판의 상면을 건조하는 단계가 진행된다. 이 단계 역시 일반적으로 상기 전지 극판에 대한 코팅 공정에서 이루어지는 건조 공정이 그대로 채용되므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
한편 본 실시예에 따른 전지 극판 코팅 방법에서는 상기 플라즈마 처리 단계와 코팅 단계 사이에 상기 전지 극판을 건조하는 단계가 더 수행되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 플라즈마 처리 단계를 거치면서 표면에 대한 플라즈마 처리가 완료된 전지 극판에 대하여 일정한 온도로 가열하여 전지 극판 표면이 이물질을 확실하게 제거하는 것이다. 플라즈마 처리 후에는 상기 전지 극판 표면에 미세하게 남아 있는 유분 등이 표면에서 분리되어 있으므로 건조 단계에 의하여 용이하게 제거되는 것이다.
본 실시예에서 상기 건조 단계는, 0 ~ 150℃의 온도에서 30 ~ 100초 동안 진행되는 것이, 상기 전지 극판 표면을 가장 효과적으로 클리닝할 수 있어서 바람직하다.
이렇게 상기 전지 극판의 상면에 대하여 플라즈마 처리 및 코팅 작업이 완료되면 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전지 극판의 하면에 대한 플라즈마 처리와 코팅 작업이 수행된다. 이때 상기 전지 극판의 하면에 대한 플라즈마 처리와 코팅 작업은 전술한 전지 극판 상면에 대한 공정들과 실질적으로 동일하게 수행되므로 이에 대한 반복 설명은 생략한다.
다음으로는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전지 극판을 회수하는 단계가 진행된다. 상기 전지 극판 공급 단계에서 상기 전지 극판을 개별적으로 공급한 경우에는 개별 전지 극판을 회수하게 되고, 롤투롤 형태로 공급한 경우에는 별도로 설치되는 회수롤을 사용하여 필름 형태로 회수하게 된다.
< 실시예 2 >
실시예 1에서는 전술한 바와 같이, 상기 전지 극판의 상면과 하면에 대하여 순차적으로 플라즈마 처리 및 코팅 작업이 수행되었지만, 본 실시예에서는 상기 전지 극판의 상면과 하면에 대하여 동시에 플라즈마 처리 및 코팅 작업이 수행된다.
따라서 본 실시예에 따른 전지 극판 코팅 방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 전지 극판을 일정한 속도로 공급하는 단계로 시작된다. 상기 전지 극판을 공급하는 구체적인 방법은 전술한 실시예 1의 그것과 동일하므로 반복 설명은 생략한다.
다음으로 전 단계에서 일정한 속도로 공급되는 상기 전지 극판의 상하면에 대하여 동시에 플라즈마 처리하는 단계가 진행된다. 전술한 바와 같이, 본 실시예에서는 상기 전지 극판의 상하면에 대하여 동시에 플라즈마 처리가 이루어지므로, 수평 방향으로 일정한 속도로 이동되는 전지 극판의 상하측에 각각 플라즈마 처리 모듈을 설치하고, 그 사이를 상기 전지 극판이 통과하면서 처리가 이루어진다.
이때 상기 전지 극판의 상하면이 모두 노출되어 플라즈마 처리가 이루어질 수 있도록 상기 전지 극판을 파지하는 특수한 지그가 필요하며, 롤루롤 방식으로 전지 극판을 공급하는 경우에는 가이드 롤러를 이용하여 일정한 텐션을 유지하도록 제어할 필요가 있다.
다음으로는 도 3에 도시된 바와 같이, 전 단계에서 플라즈마 처리된 상기 전지 극판의 상하면을 동시에 건조하는 단계가 진행된다. 이 단계에서는 전술한 실시예 1의 그것과 마찬가지로 전 단계에서 활성화된 전지 극판 표면으로부터 분리되어 있는 미세한 유분 등 오염물질을 확실하게 제거하는 것이다.
이 단계의 구체적인 공정 조건은 전술한 실시예 1의 그것과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 반복 설명은 생략한다.
다음으로는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전지 극판의 양면을 순차적으로 코팅하고 건조하는 단계들이 수행된다. 이 단계들은 상기 전지 극판의 상면에 대한 코팅과 건조가 먼저 이루어지고, 하면에 대한 코팅과 건조 공정이 뒤따라서 이루어지는 방식으로 순차적으로 수행되는 것이 바람직하다.
마지막으로 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전지 극판을 회수하는 단계가 진행되며, 이 단계의 구체적인 구성은 실시예 1의 그것과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 반복설명은 생략한다.

Claims (7)

1) 필름 형태의 전지 극판을 롤투롤 방식으로 일정한 속도로 공급하는 단계;
2) 일정한 속도로 공급되는 상기 전지 극판의 상면에 대하여 플라즈마 처리하는 단계;
3) 상기 2) 단계에서 플라즈마 처리된 상기 전지 극판의 상면을 코팅하는 단계;
4) 상기 전지 극판의 상면을 건조하는 단계;
5) 상기 전지 극판의 하면에 대하여 플라즈마 처리하는 단계;
6 상기 5) 단계에서 플라즈마 처리된 상기 전지 극판의 하면을 코팅하는 단계;
7) 상기 전지 극판의 하면을 건조하는 단계;
8) 상기 전지 극판을 회수하는 단계;를 포함하며,
상기 2) 단계와 3) 단계 사이 또는 상기 5) 단계와 6 단계 사이에는, 상기 전지 극판을 건조하는 단계가 더 수행되는 것을 특징으로 하는 전지 극판 코팅 방법. 는 전지 극판 코팅 방법.
제1항에 있어서, 상기 2) 단계와 5) 단계에서는,
코로나 플라즈마를 이용하여 플라즈마 처리하는 것을 특징으로 하는 전지 극판 코팅 방법.
삭제
제2항에 있어서, 상기 건조 단계는,
0 ~ 150℃의 온도에서 30 ~ 100초 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 전지 극판 코팅 방법.
삭제
삭제
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