KR102416856B1

KR102416856B1 - 배터리 전극 시트용 압연 장치

Info

Publication number: KR102416856B1
Application number: KR1020150058022A
Authority: KR
Inventors: 이원소; 박세훈; 이제열
Original assignee: 에스케이온 주식회사
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2015-04-24
Publication date: 2022-07-05
Also published as: KR20160126670A

Abstract

본 발명은 배터리 전극 시트를 압연하기 위한 롤의 축방향 두께 편차를 최소화할 수 있는 배터리 전극 시트용 압연 장치를 제공하기 위한 것으로서, 본 발명에 따르면, 적어도 일 단부에 샤프트가 연결되는 제 1 롤; 전극 시트가 통과될 수 있는 닙을 한정하도록 상기 제 1 롤과 마주보고 배치되고, 적어도 일 단부에 샤프트가 연결되는 제 2 롤; 상기 제 1 롤의 상기 샤프트의 일 부분을 회전가능하게 지지하는 제 1 지지부; 상기 제 2 롤의 상기 샤프트의 일 부분을 회전가능하게 지지하는 제 2 지지부; 및 상기 제 1 롤과 상기 제 1 지지부 사이의 상기 제 1 롤의 상기 샤프트의 다른 부분, 및 상기 제 2 롤과 상기 제 2 지지부 사이의 상기 제 2 롤의 상기 샤프트의 다른 부분 중 적어도 어느 하나의 다른 부분으로부터 열을 흡수하여 제거하기 위한 냉각 수단을 포함하는, 배터리 전극 시트용 압연 장치가 제공된다.

Description

배터리 전극 시트용 압연 장치{ROLLING MACHINE FOR ELECTRODE SHEET OF BATTERY}

본 발명의 실시예들은 배터리 전극 시트용 압연 장치에 관한 것이다.

재충전이 가능한 이차 전지 중 차세대 동력원으로 주목받는 리튬 이차 전지는 에너지 밀도가 높고 기억 효과가 없으며, 사용하지 않을 때에도 자연방전이 일어나는 정도가 작고, 매우 가벼워 노트북, 카메라, 핸드폰 등과 같은 휴대용 전자 기기들에 많이 사용되고 있다. 이 외에도 에너지밀도가 높은 특성을 이용하여 방산업이나 자동화시스템, 그리고 자동차, 항공산업 분야에서도 점점 그 사용 빈도가 증가하는 추세이며, 특히 전기 자동차 및 하이브리드 자동차의 모터 구동원으로 널리 상용되고 있다.

이러한 리튬 이차 전지는 일반적으로는, 전해액(electrolytic solution)의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지와, 고분자 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 전지로 분류될 수 있다. 또한, 이러한 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있으며, 크게 원통형, 각형(prismatic), 파우치형으로 분류될 수 있다.

또한, 통상적으로 리튬 이차 전지는 집전체에 양극 활물질이 코팅된 양극판, 집전체에 음극 활물질이 코팅된 음극판, 및 이 양극판과 음극판 사이에 배치되어 리튬 이온의 이동만을 가능하게 하면서 쇼트는 방지하는 분리막으로 구성되는 전극 조립체; 이 전극 조립체를 수용하는 케이스; 이 케이스 내측에 수용되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액 등으로 구성된다.

한편, 전극 조립체는, 긴 시트형의 양극판과 음극판을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 권취형 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극판과 음극판을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 적층형 전극조립체, 및 소정 단위의 양극판과 음극판을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 긴 길이의 연속적인 분리막 시트를 이용하여 일 방향으로 또는 지그재그 방향으로 폴딩한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체로 분류될 수 있다. 이와 같은 전지부는 젤리(Jelly)를 와인딩한 형상과 유사하여 일반적으로 젤리 롤(Jelly Roll)이라 불린다.

이러한 이차 전지의 전극 조립체를 구성하는 전극은, 전극 활물질을 바인더와 혼합하여 전극 형성용 도포액을 조제하고, 이 도포액을 집전체에 도포한 후, 도포액을 건조시켜서, 집전체에 활물질 함유층을 형성한 시트 형상의 전극을 형성하고, 다음으로 전극 시트를 압연하고, 미리 결정된 치수로 절단하여 마련될 수 있다.

그런데, 이와 같은 전극 제조 과정 중, 전극 시트의 압연 단계에서, 압연된 전극 시트의 압연 롤 축방향 두께가 균일하지 않고, 가운데 부분이 양 가장자리에 비해서 더 두껍게 형성되는 현상이 발생되고 있다. 이와 같은 현상은, 다수개의 전극이 적층되어 형성되는 이차 전지에 있어서, 두께 차이가 누적되어 이차 전지의 외측 사이즈 및 형상에 영향을 미쳐, 다른 부품과의 조립 과정에서 불량을 야기할 수 있고, 또는 전극 활물질의 압연율 차이, 즉 활물질 밀도 차이는 전극의 화학적 성능에 영향을 주어 최종 이차 전지의 수명, 내부 저항 등 주요 성능을 저하시키는 요인이 될 수 있으므로, 두께 편차를 ± 3 ㎛ 또는 ± 4 ㎛ 범위 내에서 관리하는 것이 필요하다.

그러나, 이와 같이 압연 단계에서 발생되는 배터리 전극 시트의 압연 롤 축방향 두께 편차의 원인이 정확히 규명되지 않아, 이와 같은 두께 편차를 감소시키기 위한 종래의 해결 방법, 예를 들어 상부 롤의 정압 실린더와 역압 실린더를 조작하여 상부 롤의 중심부가 하부 롤쪽으로 오목하게 휘게 하는 방법은 효과가 미흡할 뿐만 아니라, 상부 롤의 샤프트에 배치되는 베어링에 부하가 증가하여 베어링의 수명이 단축되는 문제가 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0139490 (2013. 12. 23.)

본 발명의 실시예들은, 배터리 전극 시트를 압연하기 위한 롤의 축방향 두께 편차를 최소화할 수 있는 배터리 전극 시트용 압연 장치를 제공하기 위한 것으로서, 본원의 발명자는 압연 장치를 통과하는 전극 시트의 가운데 부분과 사이드 부분의 두께 차이의 발생 원인이, 압연 장치의 작동 중 발생되는 압연 롤의 중앙부 두께와 사이드부 두께의 차이에 의한 것임을 밝혀냈고, 이와 같은 전극 시트를 압연하기 위한 압연 롤의 축방향 두께 편차 발생의 주된 원인을 또한 규명하였으며, 아울러 이 원인을 해소하는 효율적인 수단을 배터리 전극 시트용 압연 장치에 도입한다.

그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 적어도 일 단부에 샤프트가 연결되는 제 1 롤; 전극 시트가 통과될 수 있는 닙을 한정하도록 상기 제 1 롤과 마주보고 배치되고, 적어도 일 단부에 샤프트가 연결되는 제 2 롤; 상기 제 1 롤의 상기 샤프트의 일 부분을 회전가능하게 지지하는 제 1 지지부; 상기 제 2 롤의 상기 샤프트의 일 부분을 회전가능하게 지지하는 제 2 지지부; 및 상기 제 1 롤과 상기 제 1 지지부 사이의 상기 제 1 롤의 상기 샤프트의 다른 부분, 및 상기 제 2 롤과 상기 제 2 지지부 사이의 상기 제 2 롤의 상기 샤프트의 다른 부분 중 적어도 어느 하나의 다른 부분으로부터 열을 흡수하여 제거하기 위한 냉각 수단을 포함하는, 배터리 전극 시트용 압연 장치가 제공된다.

상기 냉각 수단은, 상기 제 1 롤과 상기 제 1 지지부 사이의 상기 제 1 롤의 상기 샤프트의 상기 다른 부분, 및 상기 제 2 롤과 상기 제 2 지지부 사이의 상기 제 2 롤의 상기 샤프트의 상기 다른 부분 중 적어도 어느 하나의 다른 부분에 인접하게 배치되어 냉매를 분사하기 위한 분사부를 포함할 수 있다.

상기 냉각 수단은, 상기 샤프트의 상기 다른 부분의 둘레에 배치되어 상기 분사부에 냉매를 제공하기 위한 에어 호스를 더 포함하며, 복수의 상기 분사부는 상기 에어 호스에 서로 간격을 두고 배치될 수 있다.

상기 에어 호스는 적어도 2 개의 부분으로 분리될 수 있다.

상기 냉각 수단은, 상기 분사부에 제공되는 상기 냉매의 온도를 낮추기 위한 볼텍스 튜브를 더 포함할 수 있다.

상기 냉매는 제습된 공기일 수 있다.

상기 제 1 지지부 또는 상기 제 2 지지부는 상기 샤프트의 상기 일 부분을 접촉하여 회전 가능하게 지지하는 베어링을 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 전극 시트용 압연 장치의 개략적인 정면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 전극 시트용 압연 장치의 개략적인 측면도,
도 3은 배터리 전극 시트용 압연 장치의 하부 롤의 온도 분포 및 두께 편차 발생 원인을 설명하기 위한 하부 롤의 개략적인 부분 정면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 전극 시트용 압연 장치의 냉매 분사 시스템의 구성을 개략적으로 도시하는 다이어그램,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 전극 시트용 압연 장치의 냉매 분사 시스템의 에어 호스의 구성을 도시하기 위한 개략적인 평면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 전극 시트용 압연 장치(100)의 개략적인 정면도가 도시된다. 도 2 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 전극 시트용 압연 장치(100)의 개략적인 측면도가 도시된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리(도시 안됨)의 전극을 제조하기 위해서 사용되는 전극 시트(1)를 압연하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 전극 시트용 압연 장치(100)는 양 단부에 제 1 샤프트(3-1)가 연결되는 상부 롤(10); 양 단부에 제 2 샤프트(3-2)가 연결되고, 전극 시트(1)가 통과될 수 있는 닙(nip)을 한정하도록 상부 롤(10)과 대향하여 배치되는 하부 롤(20); 각각 제 1 샤프트(3-1)의 일 부분을 지지하는 정압 베어링(11-1) 및 역압 베어링(12-1); 각각 제 2 샤프트(3-2)의 일 부분을 지지하는 정압 베어링(11-2) 및 역압 베어링(12-2); 및 상부 롤(10)과 정압 베어링(11-1) 또는 역압 베어링(12-1) 사이의 제 1 샤프트(3-1)의 다른 부분 및 하부 롤(20)과 정압 베어링(11-2) 또는 역압 베어링(12-2) 사이의 제 2 샤프트(3-1)의 다른 부분 중 적어도 어느 하나의 다른 부분, 예를 들어 네크부(5)로부터 열을 흡수하여 제거하기 위한 냉각 수단, 예를 들어 냉매를 분사하기 위한 냉매 분사 시스템(90; 도 4 참조)을 포함한다.

상술된 설명에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 전극 시트용 압연 장치(100)는, 전극 시트(1)를 압연하기 위한 압연 롤, 즉 상부 롤(10) 및 하부 롤(20)을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 압연 롤은, 예를 들어 전후로 배치되는 한 쌍의 롤, 또는 세로로 세워져 좌우로 배치되는 한 쌍의 롤 등을 포함할 수 있다.

압연되는 전극 시트(1)는 이차 전지, 예를 들어 리튬 이차 전지의 전극을 형성하기 위해서 사용될 수 있는 것으로서, 양극판과 음극판의 제조를 위해서, 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금, 스테인레스 강, 또는 니켈 등으로 형성되는 호일 형상의 집전체, 및 이 집전체에 코팅된 음극 또는 양극 활물질로 구성될 수 있다. 전극 시트용 압연 장치(100)는 이와 같이 전극 활물질이 코팅된 연속적인 전극 시트(1)를 압축하여 전극 밀도를 향상시킬 수 있다.

상부 롤(10)의 양 단부에는 제 1 샤프트(3-1)가 연결될 수 있다. 제 1 샤프트(3-1)의 일 부분에는, 제 1 샤프트(3-1)의 일 부분을 회전가능하게 지지하는 지지부가 마련된다. 지지부는, 예를 들어 베어링 등을 포함할 수 있으며, 본 실시예에서는, 정압 베어링(11-1) 및 역압 베어링(12-1) 중 적어도 어느 하나의 베어링을 포함한다. 그러나, 상부 롤(10)의 샤프트(3-1)에 대한 지지부가 이에 한정되는 것은 아니며, 압연을 위한 롤의 회전 축부를 롤의 하중을 지지하면서 회전가능하게 지지할 수 있는 것이면 가능하다.

상부 롤(10)의 정압 베어링(11-1)은 정압 베어링(11-1)의 상측에 연결되는 실린더 로드(41) 및 정압 실린더(40)를 통해서 상부 프레임(50)에 연결될 수 있다. 상부 롤(10)의 정압 실린더(40)는 또한 사이드 패널(60)에 의해서 베이스(30)에 연결될 수 있어, 로드(41)가 신장되더라도 정압 실린더(40)가 위쪽으로 이동되는 것이 방지될 수 있다. 정압 실린더(40) 및 실린더 로드(41)는 실린더 로드(41)를 신장시킴으로써 정압 베어링(11-1)을 아래쪽으로 가압시킬 수 있으며, 이 경우, 상부 롤(10)과 하부 롤(20) 사이에 한정된 닙을 통과하는 전극 시트(1)에 대한 압축력이 증대될 수 있다.

상부 롤(10)의 역압 베어링(12-1)은 정압 베어링(11-1)에 비해서 더 외측인 샤프트(3-1) 부분에 배치될 수 있고, 홀더 블록(15-1)에 고정될 수 있다.

하부 롤(20)의 양 단부에는 제 2 샤프트(3-2)가 연결될 수 있다. 제 2 샤프트(3-2)의 일 부분에는, 제 2 샤프트(3-2)의 일 부분을 회전가능하게 지지하는 지지부가 마련된다. 지지부는, 예를 들어 베어링 등을 포함할 수 있으며, 본 실시예에서는, 정압 베어링(11-2) 및 역압 베어링(12-2) 중 적어도 어느 하나의 베어링을 포함한다. 그러나, 하부 롤(20)의 샤프트(3-2)에 대한 지지부가 이에 한정되는 것은 아니며, 압연을 위한 롤의 회전 축부를 롤의 하중을 지지하면서 회전가능하게 지지할 수 있는 것이면 가능하다.

하부 롤(20)의 정압 베어링(11-2)은 정압 베어링(11-2)의 하측에 배치된 지지부(31)에 의해서 지지될 수 있으며, 지지부(31)는 베이스(30)에 의해서 지지된다.

하부 롤(20)의 역압 베어링(12-2)은 정압 베어링(11-2)에 비해서 더 외측의 샤프트(3-2) 부분에 배치될 수 있고, 홀더 블록(15-2)에 고정될 수 있다.

상부 롤(10)의 홀더 블록(15-1)과 하부 롤(20)의 홀더 블록(15-2) 사이에는 전후로 나란히 배치된 한쌍의 역압 실린더(45)가 배치될 수 있다. 역압 실린더 로드(46)가 신장되면 상부 롤(10)의 샤프트(3-1)와 하부 롤(20)의 샤프트(3-2) 사이의 간격이 커지도록 상부 롤(10)의 샤프트(3-1)에 힘이 작용될 수 있다.

상술된 바와 같은 구성을 갖는 전극 시트용 압연 장치(100)에 있어서, 상부 롤(10)과 하부 롤(20) 사이의 닙을 통과하는 전극 시트(1)를 상부 롤(10)과 하부 롤(20)이 압연하여, 미리 결정된 두께, 예를 들어 134 ㎛로 전극 활물질을 압축하는 과정에서, 롤(10, 20)과 함께 회전되는 샤프트(3-1, 3-2)의 표면과 지지부, 예를 들어 정압 베어링(11-1, 12-1) 및 역압 베어링(12-1, 12-2)의 마찰 등에 의해서 열이 발생될 수 있다.

이와 같이 샤프트(3-1, 3-2)와 지지부 사이에서 발생된 열의 전도 경로를 설명하기 위해, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 전극 시트용 압연 장치(100)에서 냉매 분사 부재(80)가 제거된 상태의 하부 롤(20) 및 그 지지부의 개략적인 일부 정면도가 도시된다. 하부 롤(20)의 양 단부에 연결된 샤프트(3-2)와 정압 베어링(11-2) 사이의 마찰 영역(H)은, 예를 들어 200 ~ 230 ℃ 이하의 고온 영역이 되고, 이 고온의 마찰 영역(H)의 열은 샤프트(3-2)의 표면 부분을 따라서 화살표(h)와 같이 네크부(5)를 지나 하부 롤(20)에 전달될 수 있음이 밝혀졌다. 즉 이때, 마찰 영역(H)에서 발생되는 열은 샤프트(3-2)의 표면에서 주로 발생되고, 네크부(5)의 표면 부분을 통해서 하부 롤(20)의 사이드부로 이동됨이 밝혀졌다.

또한, 하부 롤(20)의 중앙부는, 예를 들어 15 ℃ 의 온도를 갖는 전극 시트(1)와 접촉하고 있어, 하부 롤(20)의 중앙부를 접촉하면서 이동되는 전극 시트(1)에 의해서 다량의 열 손실(E)이 발생되는 반면, 하부 롤(20)의 양 사이드부는 전극 시트(1)와 접촉하지 않고 있어, 소량의 열 손실(e)만이 발생되는 점이 밝혀졌다.

고온의 마찰 영역(H)으로부터의 열전달 및 전극 시트(1)로의 열 손실에 의해서 결과적으로, 하부 롤(20)에는, 도 3의 상측에 도시된 롤 축방향 위치에 따른 롤 표면 온도를 나타내는 그래프에 표시된 바와 같은 온도 분포가 형성될 수 있다. 즉 하부 롤(20)의 중앙부는 양 사이드부에 비하여 온도가 낮게 형성된다.

하부 롤(20)의 축방향에 따른 이와 같은 불균일한 온도 분포는 하부 롤(20)의 열 팽창량의 차이로 이어진다. 그러면, 하부 롤(20)의 중앙부에 비하여 양 사이드부의 열 팽창량이 커, 하부 롤(20)의 양 사이드부의 직경이 커지게되며, 이는 다시 전극 시트(1)의 횡방향 두께 편차, 즉 전극 시트(1)의 양쪽 사이드부의 두께가 전극 시트(1)의 중앙부의 두께에 비하여 작아지는 결과로 이어진다.

이상, 도 3을 참조하여 하부 롤(20)의 중앙부 및 양 사이드부의 열팽창량 차이에 대해서 설명하였으나, 상부 롤(10)의 중앙부 및 양 사이드부도 하부 롤(20)과 유사하게 열팽창량 차이가 발생되므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시트용 압연 장치(100)는 상술된 바와 같은 상부 롤(10) 및 하부 롤(20)의 중앙부 및 양 사이드부 간의 열팽창량 차이를 저감시키도록, 샤프트(3-1, 3-2)와 지지부, 예를 들어 정압 베어링(11-1, 11-2) 또는 역압 베어링(12-1, 12-2) 사이의 마찰에 의한 열이 네크부(5)를 통해서 상부 롤(10) 및 하부 롤(20)의 사이드부에 전달되는 것을 최소화시키기 위해서, 상부 롤(10) 및 하부 롤(20)의 샤프트(3-1, 3-2)의 부분, 예를 들어 네크부(5)로부터 열을 흡수하여 제거할 수 있는 냉각 수단, 예를 들어 냉매를 제공할 수 있는 냉매 분사 시스템(90)을 포함한다.

냉매 분사 시스템(90)의 냉매 분사 부재(80)는 네크부(5)에 냉매를 제공함으로써, 냉매가 네크부(5)로부터 열을 흡수한 후 네크부(5)로부터 주변 공기 중으로 유동되어 가기 때문에, 네크부(5)를 통해서 상부 롤(10) 및 하부 롤(20)의 사이드부로 전달되는 열을 최소화 시키는 것이 가능하다. 특히, 열이 발생되는 부분은 정압 베어링(11-1, 11-2) 및 역압 베어링(12-1, 12-2)에 의해서 덮여있기 때문에 이 부분에 직접 냉매를 제공하기는 어려우며, 열이 발생되는 부분은 샤프트(3-1, 3-2)의 표면 부분이므로 네크부(5)의 표면을 통해서 마찰열의 많은 양이 롤(10, 20)의 사이드부로 이동되므로, 네크부(5)에 냉매를 공급하는 것이 효과적이다.

냉매 분사 부재(80)는 샤프트 네크부(5), 즉 상부 롤(10)과 지지부, 예를 들어 정압 베어링(11-1) 또는 역압 베어링(12-1) 사이의 샤프트(3-1) 부분에 인접하게 배치되어 이 부분에 냉매를 공급할 수 있다. 도 1에는, 편의상 상부 롤(10) 및 하부 롤(20)의 오른쪽 네크부(5)에만 냉매 분사 부재(80)가 도시되어 있으나, 왼쪽 네크부(5)에도 냉매 분사 부재(80)가 마련될 수 있다. 냉매 분사 부재(80)는 네크부(5)에 냉매를 분사함으로써, 네크부(5)를 통해서 상부 롤(10) 및 하부 롤(20)로 이동되는 마찰열을 저감시킴으로써, 상부 롤(10) 또는 하부 롤(20)의 사이드부의 온도 상승을 최소화할 수 있으며, 이에 의해서 상부 롤(10) 및 하부 롤(20)의 중앙부와 양 사이드부의 온도 분포 차이 및 열팽창량 차이를 효과적으로 최소화시킬 수 있어, 롤(10, 20)의 축방향 두께 편차를 최소화 및 전극 시트(1)의 횡방향 두께 편차를 최소화할 수 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시트용 압연 장치(100)의 냉매 분사 시스템(90)의 개략적인 다이어그램이 도시된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 냉매 분사 시스템(90)은 공기 공급원(87)에서 제공되는 공기를 일정한 압력으로 유지하기 위한 레귤레이터(84), 레귤레이터(84)의 하류 측에 배치되어 공기를 고온의 공기와 저온의 공기로 분리하여 저온의 공기를 공급 라인(82) 측으로 배출하는 볼텍스 튜브(83), 볼텍스 튜브(83)에서 배출되는 저온의 공기를 냉매 분사 부재(80)에 공급하는 공급 라인(82), 및 샤프트(3-1, 3-2) 둘레에 배치되어 샤프트(3-1, 3-2)에 냉매를 분사하는 냉매 분사 부재(80)를 포함한다. 냉매 분사 부재(80)는 샤프트(3-1, 3-2)의 둘레를 따라서 미리 결정된 거리만큼 이격 내지 접촉되게 배치되고, 공급 라인(82)에 연결되는 에어 호스(85), 및 에어 호스(85)를 따라서 간격을 두고 배치되고, 냉매를 분사하기 위한 분사부(81)를 포함할 수 있다. 에어 호스(85)는, 예를 들어 열전달이 가능한 금속성 재료, 또는 신축성 내지 가요성이 있는 재료로 형성될 수 있으며, 분사부(81)는 에어 호스(85)의 내부에 연통되도록 연결되어 에어 호스(85)로 공급되는 냉매를 샤프트(3-1, 3-2)의 표면에 대해서 분사할 수 있는, 예를 들어 깔대기 형상의 노즐 등을 포함할 수 있다. 또한, 복수 개의 분사부(81)는 일정한 간격, 예를 들어 10 cm의 간격으로 에어 호스(85)를 따라서 배치될 수도 있다.

냉매 분사 시스템(90)의 냉매로는, 예를 들어 냉각 시 결로 발생 방지를 위해서, 이슬점이 - 80 ℃ 인 제습된 공기가 사용될 수 있다. 볼텍스 튜브(83)는 공급 공기의 온도를, 예를 들어 - 50 ℃까지 낮출 수 있다. 또한, 분사부(81)는, 예를 들어 30 ~ 40 ㎤/sec 의 유량을 공급할 수 있다.

또한, 냉매 분사 부재(80)의 에어 호스(85)는, 예를 들어 링과 같은 폐곡선 형상일 수 있고, 도 5에 도시된 바와 같이, 예를 들어 원호 형상의 제 1 부분(85-1) 및 제 2 부분(85-2)으로 분리될 수 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 샤프트(3-1, 3-2)의 둘레에 에어 호스(85)를 배치할 때, 에어 호스(85)를 제 1 부분(85-1) 및 제 2 부분(85-2)으로 분리한 후, 샤프트(3-1, 3-2)를 사이에 두고 다시 제 1 부분(85-1) 및 제 2 부분(85-2)을, 예를 들어 제 2 부분(85-2)의 연결부(88)를 제 1 부분(85-1)의 단부 홈에 끼움으로써, 서로 연결하여 링 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제 1 부분(85-1) 및 제 2 부분(85-2)을 서로 연결시키는 대신, 이들 각각에 공급 라인(82)을 연결시키고, 제 1 부분(85-1) 및 제 2 부분(85-2)의 양단을 폐쇄하는 것도 가능하다.

또는, 제 1 부분(85-1)의 일 단부와 제 2 부분(85-2)의 일 단부를 가요성 내지 신축성 있는 주름 호스(도시 안됨)로 연결하는 것도 가능하다. 이와 같은 구성의 경우, 제 1 부분(85-1)과 제 2 부분(85-2)의 주름 호스로 연결된 부분을 중심으로 제 1 부분(85-1)과 제 2 부분(85-2)의 타 단부를 벌려 샤프트(3-1, 3-2) 둘레에 위치시킨 후, 다시 타 단부를, 예를 들어 연결부(88)로 연결시킴으로써, 에어 호스(85)를 샤프트 (3-1, 3-2) 둘레에 배치할 수 있다.

상술된 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시트 프레스 장치(100)에 있어서, 전극 시트(1)는 편의상 1 개로 설명되었으나, 1 개에 한정되는 것은 아니며, 2 개 이상을 나란히 배치하여 압연하는 것도 가능하다.

또한, 상술된 설명에서, 샤프트(3-1, 3-2)의 네크부(5)를 통해서 롤(10, 20)로 이동되는 마찰열을 최소화하기 위해서 냉매 분사 부재(80)가 사용되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 네크부(5)를 통해서 롤(10, 20)로 이동되는 열을 흡수하여 제거함으로써, 롤(10, 20)로의 열전달을 최소화할 수 있는 다양한 냉각 수단이 가능하다.

전술된 바와 같이, 본 발명은 실시예를 중심으로 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도 내에서, 상술된 변형 이외의 또 다른 여러 변형이 가능함은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

또한, 본 발명에서 보이는 구성요소들을 공지의 유사한 기능을 수행하는 기술요소로 치환하거나 변형하는 것도 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 명백하거나, 기술 상식에 속할 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위 내지 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 아래의 청구범위에서 보이는 사상 및 그 균등범위까지 미친다.

1 : 전극 시트
3-1; 3-2 : 샤프트
5 : 샤프트의 네크부
10 : 상부 롤
11-1; 11-2 : 정압 베어링
12-1; 12-2 : 역압 베어링
15-1; 15-2 : 홀더 블록
20 : 하부 롤
30 : 베이스
31 : 지지부
40 : 정압 실린더
45 : 역압 실린더
60 : 사이드 패널
80 : 냉매 분사 부재
81 : 분사부
82 : 공급 라인
83 : 볼텍스 튜브
85 : 에어 호스
90 : 냉매 분사 시스템

Claims

적어도 일 단부에 제 1 샤프트가 결합되는 제 1 롤;
전극 시트가 통과될 수 있는 닙을 한정하도록 상기 제 1 롤과 마주보고 배치되고, 적어도 일 단부에 제 2 샤프트가 결합되는 제 2 롤;
상기 제 1 샤프트의 일 부분과 결합되어, 상기 제 1 샤프트의 일 부분을 회전가능하게 지지하는 제 1 지지부;
상기 제 2 샤프트의 일 부분과 결합되어, 상기 제 2 샤프트의 일 부분을 회전가능하게 지지하는 제 2 지지부; 및
상기 제 1 샤프트와 상기 제2 샤프트로부터 열을 제거하는 냉각 수단;을 포함하고,
상기 제 1 샤프트는,
상기 제 1 롤과 상기 제 1 지지부 사이에 위치하는, 제 1 네크부를 포함하고,
상기 제 2 샤프트는,
상기 제 2 롤과 상기 제 2 지지부 사이에 위치하는 제 2 네크부를 포함하고,
상기 냉각 수단은,
상기 제 1 네크부의 둘레와 상기 제 2 네크부의 둘레에 배치되되, 상기 제 1 네크부 또는 상기 제 2 네크부를 감싸는 폐곡선 형상으로 형성되는 에어 호스; 및
상기 에어 호스의 길이 방향을 따라 서로 이격되게 배치되며, 상기 제 1 네크부의 표면 또는 상기 제 2 네크부의 표면에 냉매를 분사하는, 복수의 분사부;를 포함하는,
배터리 전극 시트용 압연 장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 에어 호스는 적어도 2 개의 부분으로 분리될 수 있는, 배터리 전극 시트용 압연 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각 수단은,
상기 분사부에 제공되는 상기 냉매의 온도를 낮추기 위한 볼텍스 튜브를 더 포함하는, 배터리 전극 시트용 압연 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 냉매는 제습된 공기인, 배터리 전극 시트용 압연 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제 1 지지부 또는 상기 제 2 지지부는 상기 제 1 샤프트의 상기 일 부분 또는 상기 제 2 샤프트의 상기 일 부분을 회전 가능하게 지지하는 베어링을 포함하는, 배터리 전극 시트용 압연 장치