KR102481359B1 - 이차전지 전극 제조 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
이차전지 전극 제조 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 제조 시스템은, 롤 형태로 권취되어 있는 코팅기재를 언와인딩하여 공급하는 코팅기재 언와인더; 코팅기재 언와인더에 이격되게 배치되어 코팅기재 언와인더로부터 언와인딩되는 코팅기재를 공급받아 인라인으로 코팅기재의 코팅 영역에 코팅재를 코팅하는 코팅 장치; 코팅 장치에 인접하게 배치되어 코팅 장치에 의해 코팅기재에 코팅된 코팅재의 적어도 일측 모서리부를 경화시키는 엣지 선 경화 장치; 엣지 선 경화 장치에 이격되게 배치되어 인라인으로 코팅재의 적어도 일측 모서리부가 경화된 코팅기재를 통과시키면서 코팅기재에 코팅된 코팅재를 건조시키는 건조 장치; 및 건조 장치에 이격되게 배치되어 건조 장치를 통과하면서 코팅재가 건조된 코팅기재를 롤 상태로 리와인딩하는 코팅기재 리와인더를 포함한다.
Description
본 발명은, 이차전지 전극 제조 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 이차전지의 코팅 품질이 개선된 이차전지를 제조할 수 있는 이차전지 전극 제조 시스템 및 방법에 관한 것이다.
이차전지는 에너지 밀도가 높고, 작동 전압이 높을 뿐만 아니라, 우수한 보존 및 수명 특성을 보이는 등 많은 장점을 가지고 있어, 개인용 컴퓨터, 캠코더, 휴대용 전화기, 휴대용 CD 플레이어, PDA 등 각종 휴대용 전자 기기 뿐만 아니라 전기자동차 등에 널리 사용되고 있다.
이차전지의 예로서 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 전지 등이 있는데, 리튬(Lithium) 이차전지가 다른 종류의 이차전지에 비해 높은 에너지 밀도와 긴 수명을 갖도록 제조할 수 있어 많은 분야에서 사용되고 있다.
리튬 이차전지는 전해질이 채워진 케이스(case)와, 케이스 내부에 수용된 전극 조립체를 구비한다. 전극 조립체는 양극(anode), 분리막(separator), 및 음극(cathode)이 적층된 것으로, 젤리-롤(Jelly-Roll) 형태의 권취 구조 또는 스택(stack) 구조를 갖는다.
도 1을 참조하여 이러한 리튬 이차전지의 원리를 살펴보면, 양극기재(1)가 있는 양극의 양극 활물질(2)에 포함된 리튬 이온은 유기 용매로 이루어진 전해액(4)에 의하여 분리막(3)을 통과하여 음극기재(5)가 있는 음극으로 이동된 후 층상구조의 음극 활물질(6) 사이로 삽입되게 되는데 이를 충전이라 하며, 방전은 음극 활물질(6) 사이에 삽입되어 있던 리튬 이온이 다시 양극으로 분리막(3)을 통과하여 이동할 때 발생하는 전자의 흐름을 이용하여 전기를 발생시킨다. 즉 전기 화학적 산화-환원 반응에 의해 리튬 이온의 이동으로 전류를 발생시키는 원리이다.
한편, 통상 리튬 이차전지의 전극 판은 알루미늄 또는 구리 시트에 양극 또는 음극 물질을 코팅한 후 건조시킴으로써 형성되는데 이러한 공정을 코팅(Coating) 공정 이라고 한다.
이차전지의 코팅 공정은 코팅기재인 얇은 시트가 롤 회전에 의해 이송되면서 코팅 장치(coater)에 의해 일정 두께의 코팅재 즉 음극 또는 양극의 활물질이 코팅이 되고, 바로 건조 장치에 투입되어 건조가 이루어지며, 양면 코팅의 경우 시트 기준으로 상하로 상면 코팅, 상면 건조, 하면 코팅, 하면 건조 순으로 공정이 진행된다.
이러한 코팅 공정과 건조 공정은 이차전지의 코팅 품질에 큰 영향을 미친다. 이와 관련하여 도 2을 참조하여 코팅재(7)의 외각 부분의 자동 수평(Self-Leveling) 현상에 대하여 설명하면, 코팅재(7)는 물(H2O)나 NMP(N-메틸피롤리돈)와 같은 용매에 활물질 등이 분산되어 있는 점성을 갖는 물질로서, 코팅 장치(coater)에 의해 코팅기재(8)이자 얇은 시트 형상의 전극 판에 일정하게 코팅된 코팅재(7)가 오랜 시간 건조 공정을 거치면서 시간이 지남에 따라 스스로 편평한 표면을 만드는 자동 수평(Self-Leveling) 현상이 발생한다.
그런데 이와 같은 코팅재(7)의 외각 부분의 자동 수평(Self-Leveling) 현상은 코팅재(7)의 두께 편차를 야기하게 되며, 이에 의하여 코팅된 외각 부분을 사용 못하는 경우도 발생한다.
따라서 코팅 품질을 종래보다 개선시키기 위해서는 이러한 현상을 가능한 한 방지하고 코팅 공정을 완료할 필요성이 있으며 이를 위해서는 종래와는 다른 신규한 공정 개발이 필요한 실정이다.
또한, 종래 기술에 있어서는, 코팅(Coating) 공정 후 건조 장치의 경우 열풍을 이용한 대류 건조 방식을 주로 채용하고 있는데, 이러한 열풍 방식은 건조실 내에 배치되어 있는 코팅재에 열풍을 조사함과 동시에, 가열된 공기(hot air)를 건조실 내에 공급하여 대류 방식에 의해 코팅재에 열을 전달하도록 되어있다.
그런데 이러한 열풍 건조 방식은 표면을 건조하는 간접 건조 방식으로 열효율이 20∼30% 정도에 지나지 않게 되어 많은 에너지를 낭비하게 되고, 건조 효율이 매우 떨어지면서, 많은 건조 시간을 요함에 따라 생산성이 낮아지고, 건조 장치의 크기도 커야하는 문제점이 있다.
따라서 코팅 품질을 개선시키는 코팅 공정 개발 방안을 도출할 때 이러한 문제점도 함께 고려될 필요가 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 코팅 공정 이후 코팅재들의 외각 부분이 건조가 진행되면서 발생되는, 스스로 편평한 표면을 만드는 자동 수평(Self-Leveling) 현상에 의하여 외각 모서리 (Edge) 부분 두께 변화가 발생하는 것을 방지하여 코팅재의 양측 가장자리의 퍼짐량을 감소시킬 수 있어 코팅 품질을 종래보다 향상시킬 수 있는 이차전지 전극 제조 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 롤 형태로 권취되어 있는 코팅기재를 언와인딩하여 공급하는 코팅기재 언와인더; 상기 코팅기재 언와인더에 이격되게 배치되어 상기 코팅기재 언와인더로부터 언와인딩되는 코팅기재를 공급받아 인라인으로 상기 코팅기재의 코팅 영역에 코팅재를 코팅하는 코팅 장치; 상기 코팅 장치에 인접하게 배치되어 상기 코팅 장치에 의해 상기 코팅기재에 코팅된 코팅재의 적어도 일측 모서리부를 경화시키는 엣지 선 경화 장치; 상기 엣지 선 경화 장치에 이격되게 배치되어 인라인으로 상기 코팅재의 적어도 일측 모서리부가 경화된 상기 코팅기재를 통과시키면서 상기 코팅기재에 코팅된 코팅재를 건조시키는 건조 장치; 및 상기 건조 장치에 이격되게 배치되어 상기 건조 장치를 통과하면서 상기 코팅재가 건조된 상기 코팅기재를 롤 상태로 리와인딩하는 코팅기재 리와인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 시스템이 제공될 수 있다.
상기 건조 장치와 상기 코팅기재 리와인더 사이에 배치되어 상기 건조 장치를 통과하면서 상기 코팅재가 건조된 상기 코팅기재의 수분 또는 용제의 잔존 여부를 검사하는 건조도 검사 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 엣지 선 경화 장치는 상기 코팅기재에 코팅된 코팅재의 적어도 일측 모서리부를 경화시키기 위하여 적어도 일측 모서리부에 레이저를 조사하여 경화시키는 엣지 선 경화 레이저 장치일 수 있다.
상기 엣지 선 경화 레이저 장치는, 상기 코팅기재에 코팅된 코팅재가 흘러내려 경사가 발생하는 것을 방지하기 위하여 건조 전에 상기 코팅재의 양측 모서리부를 선 경화하는 엣지 선 경화 레이저; 및 상기 엣지 선 경화 레이저를 상하로 구동시키는 레이저 상하 구동부를 포함할 수 있다.
상기 엣지 선 경화 레이저는, 상기 코팅기재의 이송방향의 가로로 배치되어 상기 코팅기재에 코팅된 코팅재의 제1 측 모서리부를 선 경화하는 제1 엣지 선 경화 레이저; 및 상기 제1 엣지 선 경화 레이저와 이격되게 배치되어 상기 코팅기재에 코팅된 코팅재의 제2 측 모서리부를 선 경화하는 제2 엣지 선 경화 레이저를 포함할 수 있다.
상기 건조 장치는, 상기 코팅기재에 코팅된 상기 코팅재를 건조하기 위하여 상기 코팅재에 레이저를 조사하는 레이저 건조유닛을 포함할 수 있다.
상기 건조 장치는, 인라인 방향을 따라 상기 레이저 건조유닛의 전방 및 후방 중 적어도 어느 한 곳에 마련되어 열풍으로 상기 코팅기재에 코팅된 상기 코팅재를 건조하는 적어도 하나의 열풍 건조유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 열풍 건조유닛은 복수의 열풍 건조유닛이며, 상기 복수의 열풍 건조유닛은, 인라인 방향을 따라 상기 레이저 건조유닛의 전방에 설치되어 제1 온도 범위의 열풍으로 상기 코팅기재에 코팅된 상기 활물질을 건조하는 제1 열풍 건조유닛; 및 인라인 방향을 따라 상기 레이저 건조유닛의 후방에 설치되어 제1 온도 범위의 열풍으로 상기 코팅기재에 코팅된 상기 활물질을 건조하는 제2 열풍 건조유닛을 포함하며, 상기 건조 장치는, 상기 제1 열풍 건조유닛이 마련되는 제1 챔버; 상기 제1 챔버와 인접하며 상기 레이저 건조유닛이 마련되는 제2 챔버; 및 상기 제2 챔버와 인접하며 상기 제2 열풍 건조유닛이 마련되는 제3 챔버를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 열풍 건조유닛은, 열풍을 공급하는 열풍공급노즐; 및 상기 코팅기재를 지지하여 이송하는 적어도 하나의 열풍건조롤러를 포함하며, 상기 레이저 건조유닛은, 인라인 방향을 따라 상호 이격 배치되는 복수 개의 건조용 레이저; 및 상기 코팅기재를 지지하여 이송하는 적어도 하나의 레이저건조롤러를 포함할 수 있다.
상기 코팅 장치와 상기 엣지 선 경화 레이저 장치 사이, 상기 엣지 선 경화 레이저 장치와 상기 건조 장치 사이, 그리고 건조도 검사 장치와 코팅기재 리와인더 사이 중 적어도 어느 한 곳에서 설치되어 상기 코팅재의 두깨를 측정하는 코팅 두께 측정 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 코팅재는 슬러리이며, 상기 코팅 장치는, 상기 코팅기재의 상면과 소정 거리 이격되어 상기 슬러리를 분사하는 슬롯다이코터; 및 상기 코팅기재의 하면을 지지하는 코팅 롤을 포함할 수 있다.
상기 코팅기재 리와인더는, 상기 코팅기재를 롤 상태로 리와인딩하는 리와인더 롤; 및 인라인 방향을 따라 상기 리와인더 롤 보다 상류에 배치되어 상기 리와인더 롤에 상기 코팅기재가 리와인딩 되기 전에 상기 코팅기재를 냉각시키기 위한 적어도 하나의 냉각 롤을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 롤 형태로 권취되어 있는 코팅기재를 언와인딩하여 공급하는 언와인딩 단계; 상기 코팅기재 언와인더로부터 언와인딩되는 코팅기재를 공급받아 인라인으로 상기 코팅기재의 코팅 영역에 코팅재를 코팅하는 단계; 상기 코팅기재에 코팅된 코팅재의 적어도 일측 모서리부를 경화시키는 엣지 선 경화 단계; 상기 코팅재의 적어도 일측 모서리부가 경화된 상기 코팅기재를 인라인으로 통과시키면서 상기 코팅기재에 코팅된 코팅재를 건조시키는 건조 단계; 및 상기 코팅재가 건조된 상기 코팅기재를 롤 상태로 리와인딩하는 리와인딩 단계를 포함하는 이차전지 전극 제조 방법이 제공될 수 있다.
상기 건조 단계 후에 상기 건조 단계에 의해 상기 코팅재가 건조된 상기 코팅기재의 수분 또는 용제의 잔존 여부를 검사하는 건조도 검사 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 엣지 선 경화 단계는, 상기 코팅기재에 코팅된 코팅재의 적어도 일측 모서리부를 경화시키기 위하여 적어도 일측 모서리부에 레이저를 조사하여 경화시키는 레이저 엣지 선 경화 단계일 수 있다.
상기 레이저 엣지 선 경화 단계는, 상기 코팅기재에 코팅된 코팅재가 흘러내려 경사가 발생하는 것을 방지하기 위하여 상기 건조 단계 전에 상기 코팅재의 양측 모서리부에 레이저를 조사하여 경화시키는 단계일 수 있다.
상기 건조 단계는, 상기 코팅기재에 코팅된 상기 코팅재를 건조하기 위하여 상기 코팅재에 레이저를 조사하는 레이저 건조 단계를 포함할 수 있다.
상기 건조 단계는, 열풍으로 상기 코팅기재에 코팅된 상기 코팅재를 건조하는 열풍 건조 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 열풍 건조 단계는, 상기 레이저 건조 단계 전에 제1 온도 범위의 열풍으로 상기 코팅기재에 코팅된 상기 코팅재를 건조하는 제1 열풍 건조 단계; 및 상기 레이저 건조 단계 후에 제2 온도 범위의 열풍으로 상기 코팅기재에 코팅된 상기 코팅재를 건조하는 제2 열풍 건조 단계를 포함할 수 있다.
상기 코팅 단계와 상기 엣지 선 경화 단계 사이, 상기 엣지 선 경화 단계와 상기 건조 단계 사이, 그리고 건조도 검사 단계와 리와인딩 단계 사이 중 적어도 어느 한 단계 사이에서 상기 코팅재의 두께를 측정하는 코팅 두께 측정 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 코팅 공정 이후 코팅재들의 외각 부분이 건조가 진행되면서 발생되는, 스스로 편평한 표면을 만드는 자동 수평(Self-Leveling) 현상에 의하여 외각 모서리 (Edge) 부분 두께 변화가 발생하는 것을 방지하여 코팅재의 양측 가장자리의 퍼짐량을 감소시킬 수 있어 코팅 품질을 종래보다 향상시킬 수 있다.
또한, 코팅 공정 이후 건조 공정 시에 있어서 레이저를 이용한 직접 건조 방식을 적용함으로써 종래보다 고속 건조가 가능하여 종래보다 건조효율을 향상시킬 수 있고 풋프린트를 감소시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 이차전지의 개략적인 구조도이다.
도 2는 코팅재의 스스로 편평한 표면을 만드는 자동 수평(Self-Leveling) 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 제조 시스템의 대략적인 구조도이다.
도 4는 도 3의 이차전지 전극 제조 시스템을 평면에서 본 대략적 개념도이다.
도 5는 도 3의 이차전지 전극 제조 시스템의 엣지 선 경화 장치의 개략적 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 전극 제조 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 2는 코팅재의 스스로 편평한 표면을 만드는 자동 수평(Self-Leveling) 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 제조 시스템의 대략적인 구조도이다.
도 4는 도 3의 이차전지 전극 제조 시스템을 평면에서 본 대략적 개념도이다.
도 5는 도 3의 이차전지 전극 제조 시스템의 엣지 선 경화 장치의 개략적 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 전극 제조 방법의 흐름도를 나타낸다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 제조 시스템의 대략적인 구조도이고, 도 4는 도 3의 이차전지 전극 제조 시스템을 평면에서 본 대략적 개념도이며, 도 5는 도 3의 이차전지 전극 제조 시스템의 엣지 선 경화 장치의 개략적 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 전극 제조 방법의 흐름도를 나타낸다.
이들 도면을 참조하면, 도 3 및 도 4에 자세히 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차전지 전극 제조 시스템(10)은, 코팅기재를 언와인딩하여 공급하는 코팅기재 언와인더(100)와, 코팅기재의 코팅 영역에 코팅재를 코팅하는 코팅 장치(200)와, 코팅기재에 코팅된 코팅재의 적어도 일측 모서리부를 경화시키는 엣지 선 경화 장치(300)와, 코팅기재에 코팅되고 엣지 선 경화 장치(300)에 의하여 모서리부가 선 경화된 코팅재를 건조시키는 건조 장치(400)와, 코팅기재를 리와인딩하는 코팅기재 리와인더(500)를 포함한다. 이외에도 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 제조 시스템(10)은, 코팅기재의 수분 또는 용제의 잔존 여부를 검사하는 건조도 검사 장치(600)와, 코팅재의 두깨를 측정하는 코팅 두께 측정 장치(700), 도 4 참조)를 더 포함할 수 있다.
코팅기재는 본 실시예에서는 소정 폭을 갖는 얇은 시트 형상을 가지며, 본 실시 예에서는 이차전지의 전극을 제조하기 위한 전극 시트에 해당한다. 일반적으로 양극 시트로는 알루미늄 시트를, 그리고 음극 시트로는 구리 시트를 사용한다. 이러한 코팅기재는 코팅기재 언와인더(100)에서 언와인딩되어 코팅 장치(200), 건조 장치(400) 등을 통과하여 코팅기재 리와인더(500)에서 리와인딩된다.
우선, 코팅기재 언와인더(100)는 롤 형태로 권취되어 있는 이러한 코팅기재를 언와인딩하여 공급한다. 코팅기재 언와인더(100)에서 공급되는 코팅기재는 코팅재 예를 들어 활물질이 형성되지 않은 시트이다.
코팅기재 언와인더(100)는, 상세히 도시하지는 않았지만, 코팅기재가 권취된 언와인더 롤(110)과, 코팅기재에 일정한 장력이 가해지도록 하는 댄서 롤(120, dancer roll)과, 미리 결정된 속도로 코팅기재를 이송시키는 닙롤(130, nip roll)과, 언와인더 롤(110)을 회전시키기 위한 언와인더 구동모터(미도시)가 포함될 수 있다.
댄서 롤(120, Dancer Roll)은 코팅기재에 일정한 힘을 가하는 롤로서, 댄서 롤(120)의 위치를 일정하게 유지시킴으로써 코팅기재에 일정한 장력이 가해진다. 댄서 롤(120)에 가해지는 일정한 힘은 본 실시 예에서 무게 추에 의한 중력에 의해 발생된다.
이에 의하여, 코팅기재 언와인더(100)는 언와인더 롤(110)이 언와인더 구동모터(미도시)에 의하여 회전됨으로써 코팅기재를 풀게 되고, 댄서 롤(120, dancer roll) 등에 의하여 일정한 장력을 유지하면서 닙롤(130, nip roll)에 의해 미리 결정된 속도로 코팅기재를 코팅 장치(200)로 공급된다.
다음으로, 코팅 장치(200)는 코팅기재 언와인더(100)에 이격되게 배치되어 코팅기재 언와인더(100)로부터 언와인딩되는 코팅기재를 공급받아 인라인으로 코팅기재의 코팅 영역에 코팅재를 코팅한다.
코팅 공정은 양극 및 음극 모두 동일한 형태로 진행될 수 있으며, 또한 코팅 공정은 연속으로 진행하는 코팅기재(예를 들어 Cu, Ai Foil) 위에 예를 들어 약 200㎛의 두께로 2차 전지의 주 재료인 코팅재를 도포함으로써 달성된다. 본 실시 예에서 코팅재는 활물질로서 슬러리 상태이다.
이러한 코팅 장치(200)는, 코팅기재의 상면과 소정 거리 이격되어 슬러리를 분사하는 슬롯다이코터(210, Slot Die coater)와, 코팅기재의 하면을 지지하는 코팅 롤(220, coating roller)을 포함할 수 있다.
코팅 롤(220, coating roller)은 표면에 코팅기재를 감아 일정한 속도로 회전하면서 코팅기재를 이동시키는 기능을 수행한다.
슬롯다이코터(210, Slot Die coater)는 코팅 롤(220, coating roller)에 인접하게 배치되어 내부 유로를 통해 공급된 코팅재를 노즐을 통해 코팅기재에 도포한다.
슬롯다이코터(210, Slot Die coater)의 구성 및 동작은 공지되어 있으므로, 여기서는 자세하게 설명하지 않는다. 다만, 코팅재가 코팅재 저장탱크(미도시)에서 슬롯다이코터(210, Slot Die coater)로 이동하는 동안 공기에 노출되지 않도록 구성하면, 이송 도중 코팅재의 물성변화가 전혀 없거나 최소한으로 되는 장점이 있다.
이러한 인라인으로 공급되는 코팅기재에 수행되는 코팅 작업에 의하여 코팅재 예를 들어 음극 또는 양극의 활물질은 코팅기재에 형성된다.
한편, 도 3 내지 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 엣지 선 경화 장치(300)는, 코팅 장치(200)에 인접하게 배치되어 코팅 장치(200)에 의해 코팅기재에 코팅된 코팅재의 적어도 일측 모서리부를 경화시킨다.
종래 기술의 경우 코팅 장치(200)에서 코팅된 코팅재가 오랜 시간 건조 공정을 거치면서 시간이 지남에 따라 스스로 편평한 표면을 만드는 자동 수평(Self-Leveling) 현상이 발생하고 이에 의하여 모서리 부분에 두께 변화가 발생하여 코팅 품질이 저하되고 코팅된 외각 부분을 사용하지 못하는 경우가 생기는 문제점이 있음은 전술한 바와 같다. 본 실시 예에서는 이를 방지하기 위하여 엣지 선 경화 장치(300)가 마련되는 것이다.
그리고 본 실시 예에서 엣지 선 경화 장치(300)는 코팅기재에 코팅된 코팅재의 적어도 일측 모서리부를 경화시키기 위하여 양측 모서리부에 레이저를 조사하여 경화시키는 엣지 선 경화 레이저 장치(300)이다.
이러한 엣지 선 경화 레이저 장치(300)는 코팅 공정 이후 건조 전에 모서리(Edge) 부분만 1차 경화 건조를 선 진행함으로써, 이후 전체를 건조하는 건조 장치(400)에서의 본 건조 동안에 모서리 부분의 스스로 편평한 표면을 만드는 자동 수평(Self-Leveling) 현상을 종래 보다 억제하게 되고 이에 의하여 코팅재의 모서리(Edge) 부분의 두께 변화를 종래 보다 현저히 감소하게 되는 것이다.
엣지 선 경화 레이저 장치(300)는 본 실시 예에서는 전술한 바와 같이 레이저 조사 방식으로 코팅재의 양측 모서리부를 레이저로 조사하여 건조 장치(400)에서 건조 공정을 진행하기에 앞서 양측 모서리부를 선 경화한다. 이와 같이 양측 모서리부를 선 경화를 하고 건조를 하게 되면 코팅 장치(200)에서 코팅된 슬러리 상태의 코팅재가 건조 동안 양측 모서리부에서 흘러내려 경사가 발생하는 현상을 종래보다 현저히 줄일 수 있게 된다.
이러한 엣지 선 경화 레이저 장치(300)는, 건조 전에 코팅재의 양측 모서리부를 선 경화하는 엣지 선 경화 레이저(310)와, 엣지 선 경화 레이저(310)를 상하로 구동시키는 레이저 상하 구동부(320)를 포함한다.
그리고 엣지 선 경화 레이저(310)는, 코팅기재의 이송방향의 가로로 배치되어 상기 코팅기재에 코팅된 코팅재의 제1 측 모서리부를 선 경화하는 제1 엣지 선 경화 레이저(311)와, 제1 엣지 선 경화 레이저(311)와 이격되게 배치되어 코팅기재에 코팅된 코팅재의 제2 측 모서리부를 선 경화하는 제2 엣지 선 경화 레이저(312)를 포함한다.
이와 같이 엣지 선 경화 레이저(310)를 제1 엣지 선 경화 레이저(311)와 제2 엣지 선 경화 레이저(312)를 포함하도록 구성하는 것은 양측 모서리부를 선 경화하기 위함이고, 또한 이러한 제1 엣지 선 경화 레이저(311)와 제2 엣지 선 경화 레이저(312)를 개별적으로 동작 가능하게 마련됨으로써 필요에 따라 효율적인 선 경화 작업을 다양하게 구성할 수 있도록 하기 위함이다.
이상과 같은 엣지 선 경화 장치(300)의 구성에 의하여, 코팅된 슬러리 상태의 코팅재의 양 모서리부가 모두 선 경화된 후 코팅 장치(200)에서 건조되므로 건조 동안 양측 모서리부에서 코팅재가 흘러내려 경사가 발생하는 현상을 종래보다 현저히 줄일 수 있게 된다.
엣지 선 경화 장치(300)에 의하여 선 경화된 코팅재는 다음으로 건조 장치(400)에서 건조된다. 건조 장치(400)는 엣지 선 경화 장치(300)에 이격되게 배치되어 인라인으로 코팅재의 적어도 일측 모서리부, 본 실시 예에서는 양측 모서리부가 경화된 코팅기재를 통과시키면서 코팅기재에 코팅된 코팅재를 건조시킨다.
이러한 건조 장치(400)는, 코팅기재에 코팅된 코팅재를 건조하기 위하여 코팅재에 레이저를 조사하는 레이저 건조유닛(410)을 포함할 수 있다. 종래 기술의 경우 열풍을 이용한 대류 건조 방식에 의하여 건조 효율이 저하되어 많은 시간을 요함에 따라 생산성이 낮아지거나 건조 장치(400)의 크기가 커야 되는 문제점이 있었다.
이에 본 실 시예에서는 이와 같이 레이저를 사용한 직접 건조 방식을 적용하여 건조 효율을 높임으로써 공정의 생산성을 향상시키고 건조 장치(400)의 크기도 종래보다 줄일 수 있도록 하고 있다.
본 실시 예에서 레이저 건조유닛(410)은 980nm 부근 파장의 근적외선(NIR) 레이저를 포함할 수 있다. 그러나 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지 아니하며 필요에 따라 적절한 파장의 레이저가 선정될 수 있을 것이다.
한편, 코팅재의 레이저 건조에 의하여 건조가 너무 빠르게 진행되면 코팅재의 내부 또는 표면에 크랙과 같은 결함이 발생될 수 있다. 따라서 이러한 레이저 건조유닛(410)에 의한 건조 과정을 보충할 필요가 있을 경우도 있다.
따라서 본 실시 예에서 건조 장치(400)는 레이저를 조사하여 건조를 진행하는 레이저 건조유닛(410)을 주로 적용하고 있으나, 이 레이저 건조유닛(410)의 건조 공정을 보충하기 위하여 열풍 건조유닛(420)도 마련하고 있다.
이에 의하여 건조 장치(400)는, 인라인 방향을 따라 레이저 건조유닛(410)의 전방 및 후방 중 적어도 어느 한 곳에 마련되어 열풍으로 코팅기재에 코팅된 코팅재를 건조하는 적어도 하나의 열풍 건조유닛(420)을 더 포함할 수 있다. 본 실시 예에서는 레이저 건조유닛(410)의 전방과 후방 모두에 열풍 건조유닛(420)을 마련하고 있다.
따라서 본 실시 예에서 열풍 건조유닛(420)은, 인라인 방향을 따라 레이저 건조유닛(410)의 전방에 설치되는 제1 열풍 건조유닛(421)과, 인라인 방향을 따라 레이저 건조유닛(410)의 후방에 설치되는 제2 열풍 건조유닛(422)을 포함한다.
여기서 제1 열풍 건조유닛(421)과 제2 열풍 건조유닛(422)의 조건은 필요에 따라 적절히 설정할 수 있다. 예를 들어 제1 열풍 건조유닛(421)은 활물질을 먼저 상대적으로 낮은 제1 온도 범위에서 서서히 건조 시킨 후에 그 다음으로 레이저 건조유닛(410)에서 건조될 수 있도록 설정할 수 있고, 반면에 제2 열풍 건조유닛(422)은 레이저 건조유닛(410)에 건조가 대부분 이루어졌기 때문에 제2 온도 범위에서 레이저 건조유닛(410)에서의 건조를 보완하여 건조를 마무리할 수 있도록 설정할 수 있을 것이다.
한편, 레이저 건조유닛(410), 제1 열풍 건조유닛(421)과 제2 열풍 건조유닛(422)은 상호 다른 격실에서 설치되는데, 이를 위하여 건조 장치(400)는, 제1 열풍 건조유닛(421)이 마련되는 제1 챔버(430)와, 제1 챔버(430)와 인접하며 레이저 건조유닛(410)이 마련되는 제2 챔버(440)와, 제2 챔버(440)에 인접하며 제2 열풍 건조유닛(422)이 마련되는 제3 챔버450)를 포함한다.
그리고 제1 챔버(430)와 제3 챔버450)에 마련되는 열풍 건조유닛(420)은, 열풍을 공급하는 열풍공급노즐(423)과, 코팅기재를 지지하여 이송하는 적어도 하나의 열풍건조롤러(424)를 포함한다. 본 실시예에서 열풍건조롤러(424)는 2개 마련되나 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지 않으며 그 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
한편, 레이저 건조유닛(410)은, 인라인 방향을 따라 상호 이격 배치되는 복수 개의 건조용 레이저(411)와, 코팅기재를 지지하여 이송하는 적어도 하나의 레이저건조롤러(412)를 포함한다.
다음으로, 건조도 검사 장치(600)는, 건조 장치(400)와 코팅기재 리와인더(500) 사이에 배치되어 건조 장치(400)를 통과하면서 코팅재가 건조된 코팅기재의 수분 또는 용제의 잔존 여부를 검사한다.
슬러리 상태의 코팅재가 도포된 고팅기재가 건조 장치(400)를 빠져나온 후 수분 또는 용제 함량이 문턱값 이하로 떨어지지 않으면 불량이 발생할 수 있으므로 건조 상태를 모니터링하는 것이 중요하다.
다양한 수분 또는 용제 함량을 가진 다수의 샘플로부터 분광 신호를 획득하고 획득한 분광 신호로 수분 또는 용제 함량을 예측하는 모델을 만들고, 인라인으로 이송되는 코팅기재를 분광 카메라로 촬상하여 분광 스펙트럼을 얻고 이를 만들어진 모델에 적용하면 수분 또는 용제 함량을 얻을 수 있고 나아가 실시간으로 전극의 건조 상태를 모니터링 할 수 있게 된다.
이러한 방식으로 구성된 건조도 검사 장치(600)는, 광원부(미도시), 렌즈(미도시), 분광 유닛(미도시), 광 검출기(미도시), 코팅기재 가이드(미도시), 가이드 롤러(미도시), 측정 결과를 표시하는 표시기(미도시)를 포함할 수 있다.
이러한 구성으로, 코팅기재가 건조도 검사 장치(600)로 유입되면 코팅기재 가이드를 지나게 된다. 이를 통과한 코팅기재는 사행이 방지되어 진행 방향의 좌우로 흔들리지 않게 된다. 코팅기재 가이드를 지난 코팅기재에 조명으로부터 빛이 조사된다. 이때 광원은 넓은 파장 범위의 특성을 이용할 수 있도록 연속된 파장 범위를 가지는 광원을 사용한다. 조사된 빛은 코팅기재에 반사되어 렌즈를 통해 결상되고, 결상된 빛은 분광 유닛을 지나 수많은 파장으로 분리된다. 이후 광 검출기를 통해 분광된 신호를 검출하고, 검출된 분광 신호를 토대로 반사도 신호로 변환한 후, 반사도 신호를 사전에 생성해 놓은 모델에 적용함으로써 수분 또는 용제 함량을 측정한다.
이와 같이 수분 또는 용제 함량을 측정하여 건조 정도를 확인함으로써 이를 통해 레이저 건조 조건 등을 조절할 수 있다.
또한, 코팅 두께 측정 장치(700)는, 코팅 장치(200)와 엣지 선 경화 레이저 장치(300) 사이, 엣지 선 경화 레이저 장치(300)와 건조 장치(400) 사이, 그리고 건조도 검사 장치(600)와 코팅기재 리와인더(500) 사이 중 적어도 어느 한 곳에서 설치되어 코팅재의 두께를 측정한다. 본 실시예에서는, 코팅 장치(200)와 엣지 선 경화 레이저 장치(300) 사이, 엣지 선 경화 레이저 장치(300)와 건조 장치(400) 사이, 그리고 건조도 검사 장치(600)와 코팅기재 리와인더(500) 사이 모든 곳에 설치된다.
이러한 코팅 두께 측정 장치(700)로 코팅재의 두께를 측정함으로써 이를 바탕으로 코팅 조건이나 건조 조건을 조절할 수 있다.
한편, 코팅기재 리와인더(500)는, 건조 장치(400)에 이격되게 배치되어 건조 장치(400)를 통과하면서 코팅재가 건조된 코팅기재를 롤 상태로 리와인딩한다. 즉 코팅기재 리와인더(500)는 코팅재가 건조된 코팅기재를 회수하게 된다. 본 실시예에서 건조 장치(400) 다음에 건조도 검사 장치(600)가 설치되고 다음에 코팅기재 리와인더(500)가 마련되는 것으로 설명되었으나, 건조도 검사 장치(600)와 코팅기재 리와인더(500) 사이에 프레스 장치 등 다른 장치가 더 마련될 수도 있을 것이다.
이러한 코팅기재 리와인더(500)는, 코팅기재를 롤 상태로 리와인딩하는 리와인더 롤(510)과, 인라인 방향을 따라 리와인더 롤(510) 보다 상류에 배치되어 리와인더 롤(510)에 코팅기재가 리와인딩 되기 전에 코팅기재를 냉각시키기 위한 적어도 하나의 냉각 롤(540)을 포함한다. 또한 코팅기재 리와인더(500)에도 닙롤(530)과 댄서 롤(520) 등이 더 포함될 수 있다.
이러한 구성으로 코팅기재 리와인더(500)는 리와인더 롤(510)이 리와인더 구동모터(미도시)에 의하여 회전됨으로써 코팅기재를 감게 된다. 다만 리와인더 롤(510)에 감기기 전에 그 전방에 있는 냉각 롤(540)에 의하여 건조 장치(400)에 의하여 가열된 코팅기재는 냉각될 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 이차전지 전극 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 전극 제조 방법의 흐름도를 나타낸다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 이차전지 전극 제조 방법은, 롤 형태로 권취되어 있는 코팅기재를 언와인딩하여 공급하는 언와인딩 단계(S100)와, 코팅기재 언와인더(100)로부터 언와인딩되는 코팅기재를 공급받아 인라인으로 코팅기재의 코팅 영역에 코팅재를 코팅하는 단계(S200)와, 코팅기재에 코팅된 코팅재의 적어도 일측 모서리부, 본 실시 예에서 양측 모서리부를 경화시키는 엣지 선 경화 단계(S300)와, 코팅재의 적어도 일측 모서리부가 경화된 코팅기재를 인라인으로 통과시키면서 코팅기재에 코팅된 코팅재를 건조시키는 건조 단계(S400)와, 코팅재가 건조된 코팅기재를 롤 상태로 리와인딩하는 리와인딩 단계(S600)를 포함한다. 여기서 건조 단계 후에, 건조 단계에 의해 코팅재가 건조된 코팅기재의 수분 또는 용제의 잔존 여부를 검사하는 건조도 검사 단계(S500)를 더 포함할 수 있다.
우선 롤 형태로 권취되어 있는 코팅기재를 언와인딩하여 공급하는 언와인딩 단계(S100)가 수행된다. 언와인딩 단계는 얇은 시트 형상으로 형성되는 코팅기재를 코팅기재 언와인더(100)로부터 코팅 장치(200)로 공급하는 단계이다.
다음으로, 코팅기재 언와인더(100)로부터 언와인딩되는 코팅기재를 공급받아 인라인으로 코팅기재의 코팅 영역에 코팅재를 코팅하는 단계(S200)가 수행된다. 이와 같이 코팅하는 단계가 수행되면 코팅기재에 슬러리 상태의 코팅재가 도포되어 있는 상태이다.
따라서 코팅재는 건조되기 전에 흘러내려 경사가 발생할 수 있다. 실제 종래 기술의 경우 코팅 장치(200)에서 코팅된 코팅재가 아무런 조치없이 건조 공정을 진행하게 됨으로써 오랜 시간 건조 공정을 거치면서 시간이 지남에 따라 스스로 편평한 표면을 만드는 자동 수평(Self-Leveling) 현상이 발생하고 이에 의하여 모서리 부분에 두께 변화가 발생하여 코팅 품질이 저하되고 코팅된 외각 부분을 사용하지 못하는 경우가 생기는 문제점이 있다. 따라서 이러한 현상을 종래보다 현저히 줄일 새로운 방안이 필요하다.
이에 본 실시 예에서는, 코팅하는 단계가 수행되고 나서, 코팅기재에 코팅된 코팅재의 적어도 일측 모서리부를 경화시키는 엣지 선 경화 단계(S300)가 수행된다. 본 실시 예에서 엣지 선 경화 단계는, 코팅기재에 코팅된 코팅재의 양측 모서리부를 경화시키기 위하여 양측 모서리부에 레이저를 조사하여 경화시키는 레이저 엣지 선 경화 단계이다.
보다 상세하게, 본 실시 예에서는 코팅기재에 코팅된 코팅재가 흘러내려 경사가 발생하는 것을 방지하기 위하여 건조 단계 전에 코팅재의 양측 모서리부에 레이저를 조사하여 양측 모서리부를 건조 단계에 앞서 선 경화시킨다.
이에 의하여, 코팅된 슬러리 상태의 코팅재의 양 모서리부가 모두 선 경화된 후 코팅 장치(200)에서 건조되므로 건조 동안 양측 모서리부에서 모두 코팅재가 흘러내려 경사가 발생하는 현상을 종래보다 현저히 줄일 수 있게 된다.
그리고 나서, 코팅재의 양측 모서리부가 경화된 코팅기재를 인라인으로 통과시키면서 코팅기재에 코팅된 코팅재를 건조시키는 건조 단계(S400)가 수행된다.
본 실시 예에서는, 코팅기재에 코팅된 코팅재를 건조하기 위하여 코팅재에 레이저를 조사하는 레이저 건조 단계(S420)가 주로 코팅재의 건조를 담당하나, 레이저 건조 단계(S420) 전에 제1 온도 범위의 열풍으로 코팅기재에 코팅된 코팅재를 건조하는 제1 열풍 건조 단계(S410)를 수행하고, 다음으로 980nm 부근 파장의 근적외선(NIR)을 코팅재에 조사하여 코팅재를 건조하는 레이저 건조 단계(S420)를 수행하며, 레이저 건조 단계(S420) 후에 제2 온도 범위의 열풍으로 코팅기재에 코팅된 상기 코팅재를 건조하는 제2 열풍 건조 단계(S430)를 수행한다.
여기서 제1 열풍 건조 단계(S410)와 제2 열풍 건조 단계(S430)는 필요에 따라 적절히 설정할 수 있다. 예를 들어 제1 열풍 건조 단계(S410)는 활물질을 먼저 상대적으로 낮은 제1 온도 범위에서 서서히 건조 시킨 후에 레이저 건조 단계(420)에서 본 건조될 수 있도록 설정할 수 있고, 반면에 제2 열풍 건조 단계(S430)는 레이저 건조 단계(S420)에서 건조가 대부분 이루어졌기 때문에 제2 온도 범위에서 레이저 건조 단계서의 건조를 보완하여 건조를 마무리할 수 있도록 설정할 수 있을 것이다.
다음으로, 건조 단계(S400) 후에 건조 단계에 의해 코팅재가 건조된 코팅기재의 수분 또는 용제의 잔존 여부를 검사하는 건조도 검사 단계(S500)가 수행된다. 이 단계에서 수분 또는 용제 함량을 측정하여 건조 정도를 확인함으로써 이를 통해 레이저 건조 조건 등을 조절할 수 있다.
그리고 나서, 코팅재가 건조된 코팅기재를 롤 상태로 리와인딩하는 리와인딩 단계(S600)가 수행된다.
한편, 코팅 단계와 엣지 선 경화 단계 사이, 엣지 선 경화 단계와 건조 단계 사이, 그리고 건조도 검사 단계와 리와인딩 단계 사이 중 적어도 어느 한 단계 사이에서 코팅재의 두께를 측정하는 코팅 두께 측정 단계를 더 포함할 수도 있다. 이러한 코팅 두께 측정 단계에서 코팅 두께를 측정함으로써 이를 바탕으로 코팅 조건이나 건조 조건을 조절할 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 코팅 이후 코팅재들의 외각 부분이 건조가 진행되면서 스스로 편평한 표면을 만드는 자동 수평(Self-Leveling)에 의하여 외각(Edge)부분 두께 변화가 발생하는 것을 방지하여 코팅재의 양측 가장자리의 퍼짐량을 감소시킬 수 있다.
또한, 코팅 이후 건조에 있어서 레이저를 이용한 직접 건조 방식을 적용함으로써 종래보다 고속 건조가 가능하여 종래보다 풋프린트를 감소시킬 수 있다.
전술한 실시 예에서는 엣지 선 경화 장치(300)가 코팅재의 양측 모서리부를 건조 장치(400)에서 건조 공정을 진행하기에 앞서 선 경화하는 것에 대하여 상술하였으나, 필요한 경우 코팅재의 일측 모서리부만을 선 경화할 수도 있을 것이고, 전술한 실시 예들에서는 엣지 선 경화 장치(300)가 레이저 조사 방식으로 레이저의 조사에 의하여 이루어지는 것에 대하여 상술하였으나 다른 방식으로 엣지 선 경화를 수행할 수도 있을 것이다.
또한 전술한 실시 예에서는 레이저 건조유닛(410)의 전방 및 후방에 열풍 건조유닛(420)을 마련하여 레이저 건조 공정 전 후로 열풍 건조 공정을 진행하였으나 열풍 건조유닛(420)은 레이저 건조유닛(410)의 전방 및 후방 중 한 곳에 설치하여 레이저 건조 공정 전 후 중 선택된 어느 한 시점에서만 열풍 건조 공정이 진행되도록 구성될 수도 있을 것이고 아예 열풍 건조유닛(420)을 설치하지 않을 수도 있을 것이다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10 : 이차전지 전극 제조 시스템 100 : 코팅기재 언와인더
110 : 언와인더 롤 120 : 댄서 롤
130 : 닙롤 200 : 코팅 장치
210 : 슬릿다이코터 220 : 코팅 롤
300 : 엣지 선 경화 장치 310 : 엣지 선 경화 레이저
320 : 레이저 상하 구동부 400 : 건조 장치
410 : 레이저 건조 유닛 420 : 열풍 건조 유닛
430 : 제1 챔버 440 : 제2 챔버
450 : 제3 챔버 500 : 코팅기재 리와인더
510 : 리와인더 롤 520 : 댄서 롤
530 : 닙롤 540 : 냉각 롤
600 : 건조도 검사 장치 700 : 코팅 두께 측정 장치
110 : 언와인더 롤 120 : 댄서 롤
130 : 닙롤 200 : 코팅 장치
210 : 슬릿다이코터 220 : 코팅 롤
300 : 엣지 선 경화 장치 310 : 엣지 선 경화 레이저
320 : 레이저 상하 구동부 400 : 건조 장치
410 : 레이저 건조 유닛 420 : 열풍 건조 유닛
430 : 제1 챔버 440 : 제2 챔버
450 : 제3 챔버 500 : 코팅기재 리와인더
510 : 리와인더 롤 520 : 댄서 롤
530 : 닙롤 540 : 냉각 롤
600 : 건조도 검사 장치 700 : 코팅 두께 측정 장치
Claims (20)
- 롤 형태로 권취되어 있는 코팅기재를 언와인딩하여 공급하는 코팅기재 언와인더;
상기 코팅기재 언와인더에 이격되게 배치되어 상기 코팅기재 언와인더로부터 언와인딩되는 코팅기재를 공급받아 인라인으로 상기 코팅기재의 코팅 영역에 코팅재를 코팅하는 코팅 장치;
상기 코팅 장치에 인접하게 배치되어 상기 코팅 장치에 의해 상기 코팅기재에 코팅된 코팅재의 적어도 일측 모서리부를 경화시키는 엣지 선 경화 장치;
상기 엣지 선 경화 장치에 이격되게 배치되어 인라인으로 상기 코팅재의 적어도 일측 모서리부가 경화된 상기 코팅기재를 통과시키면서 상기 코팅기재에 코팅된 코팅재를 건조시키는 건조 장치; 및
상기 건조 장치에 이격되게 배치되어 상기 건조 장치를 통과하면서 상기 코팅재가 건조된 상기 코팅기재를 롤 상태로 리와인딩하는 코팅기재 리와인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 건조 장치와 상기 코팅기재 리와인더 사이에 배치되어 상기 건조 장치를 통과하면서 상기 코팅재가 건조된 상기 코팅기재의 수분 또는 용제의 잔존 여부를 검사하는 건조도 검사 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 엣지 선 경화 장치는 상기 코팅기재에 코팅된 코팅재의 적어도 일측 모서리부를 경화시키기 위하여 적어도 일측 모서리부에 레이저를 조사하여 경화시키는 엣지 선 경화 레이저 장치인 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 엣지 선 경화 레이저 장치는,
상기 코팅기재에 코팅된 코팅재가 흘러내려 경사가 발생하는 것을 방지하기 위하여 건조 전에 상기 코팅재의 양측 모서리부를 선 경화하는 엣지 선 경화 레이저; 및
상기 엣지 선 경화 레이저를 상하로 구동시키는 레이저 상하 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 엣지 선 경화 레이저는,
상기 코팅기재의 이송방향의 가로로 배치되어 상기 코팅기재에 코팅된 코팅재의 제1 측 모서리부를 선 경화하는 제1 엣지 선 경화 레이저; 및
상기 제1 엣지 선 경화 레이저와 이격되게 배치되어 상기 코팅기재에 코팅된 코팅재의 제2 측 모서리부를 선 경화하는 제2 엣지 선 경화 레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 건조 장치는,
상기 코팅기재에 코팅된 상기 코팅재를 건조하기 위하여 상기 코팅재에 레이저를 조사하는 레이저 건조유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 건조 장치는,
인라인 방향을 따라 상기 레이저 건조유닛의 전방 및 후방 중 적어도 어느 한 곳에 마련되어 열풍으로 상기 코팅기재에 코팅된 상기 코팅재를 건조하는 적어도 하나의 열풍 건조유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 적어도 하나의 열풍 건조유닛은 복수의 열풍 건조유닛이며,
상기 복수의 열풍 건조유닛은,
인라인 방향을 따라 상기 레이저 건조유닛의 전방에 설치되어 제1 온도 범위의 열풍으로 상기 코팅기재에 코팅된 상기 코팅재를 건조하는 제1 열풍 건조유닛; 및
인라인 방향을 따라 상기 레이저 건조유닛의 후방에 설치되어 제1 온도 범위의 열풍으로 상기 코팅기재에 코팅된 상기 코팅재를 건조하는 제2 열풍 건조유닛을 포함하며,
상기 건조 장치는,
상기 제1 열풍 건조유닛이 마련되는 제1 챔버;
상기 제1 챔버와 인접하며 상기 레이저 건조유닛이 마련되는 제2 챔버; 및
상기 제2 챔버와 인접하며 상기 제2 열풍 건조유닛이 마련되는 제3 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 적어도 하나의 열풍 건조유닛은,
열풍을 공급하는 열풍공급노즐; 및
상기 코팅기재를 지지하여 이송하는 적어도 하나의 열풍건조롤러를 포함하며,
상기 레이저 건조유닛은,
인라인 방향을 따라 상호 이격 배치되는 복수 개의 건조용 레이저; 및
상기 코팅기재를 지지하여 이송하는 적어도 하나의 레이저건조롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 코팅 장치와 상기 엣지 선 경화 레이저 장치 사이, 상기 엣지 선 경화 레이저 장치와 상기 건조 장치 사이, 그리고 건조도 검사 장치와 코팅기재 리와인더 사이 중 적어도 어느 한 곳에서 설치되어 상기 코팅재의 두깨를 측정하는 코팅 두께 측정 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 코팅재는 슬러리이며,
상기 코팅 장치는,
상기 코팅기재의 상면과 소정 거리 이격되어 상기 슬러리를 분사하는 슬롯다이코터; 및
상기 코팅기재의 하면을 지지하는 코팅 롤을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 코팅기재 리와인더는,
상기 코팅기재를 롤 상태로 리와인딩하는 리와인더 롤; 및
인라인 방향을 따라 상기 리와인더 롤 보다 상류에 배치되어 상기 리와인더 롤에 상기 코팅기재가 리와인딩 되기 전에 상기 코팅기재를 냉각시키기 위한 적어도 하나의 냉각 롤을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 시스템. - 롤 형태로 권취되어 있는 코팅기재를 언와인딩하여 공급하는 언와인딩 단계;
언와인딩되는 상기 코팅기재를 공급받아 인라인으로 상기 코팅기재의 코팅 영역에 코팅재를 코팅하는 단계;
상기 코팅기재에 코팅된 코팅재의 적어도 일측 모서리부를 경화시키는 엣지 선 경화 단계;
상기 코팅재의 적어도 일측 모서리부가 경화된 상기 코팅기재를 인라인으로 통과시키면서 상기 코팅기재에 코팅된 코팅재를 건조시키는 건조 단계; 및
상기 코팅재가 건조된 상기 코팅기재를 롤 상태로 리와인딩하는 리와인딩 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 방법. - 제13항에 있어서,
상기 건조 단계 후에 상기 건조 단계에 의해 상기 코팅재가 건조된 상기 코팅기재의 수분 또는 용제의 잔존 여부를 검사하는 건조도 검사 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 방법. - 제13항에 있어서,
상기 엣지 선 경화 단계는, 상기 코팅기재에 코팅된 코팅재의 적어도 일측 모서리부를 경화시키기 위하여 적어도 일측 모서리부에 레이저를 조사하여 경화시키는 레이저 엣지 선 경화 단계인 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 방법. - 제15항에 있어서,
상기 레이저 엣지 선 경화 단계는,
상기 코팅기재에 코팅된 코팅재가 흘러내려 경사가 발생하는 것을 방지하기 위하여 상기 건조 단계 전에 상기 코팅재의 양측 모서리부에 레이저를 조사하여 경화시키는 단계인 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 방법. - 제13항에 있어서,
상기 건조 단계는,
상기 코팅기재에 코팅된 상기 코팅재를 건조하기 위하여 상기 코팅재에 레이저를 조사하는 레이저 건조 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 방법. - 제17항에 있어서,
상기 건조 단계는,
열풍으로 상기 코팅기재에 코팅된 상기 코팅재를 건조하는 열풍 건조 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 방법. - 제18항에 있어서,
상기 열풍 건조 단계는,
상기 레이저 건조 단계 전에 제1 온도 범위의 열풍으로 상기 코팅기재에 코팅된 상기 코팅재를 건조하는 제1 열풍 건조 단계; 및
상기 레이저 건조 단계 후에 제2 온도 범위의 열풍으로 상기 코팅기재에 코팅된 상기 코팅재를 건조하는 제2 열풍 건조 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 방법. - 제14항에 있어서,
상기 코팅 단계와 상기 엣지 선 경화 단계 사이, 상기 엣지 선 경화 단계와 상기 건조 단계 사이, 그리고 건조도 검사 단계와 리와인딩 단계 사이 중 적어도 어느 한 단계 사이에서 상기 코팅재의 두께를 측정하는 코팅 두께 측정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 방법.
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