KR102559371B1 - Secondary battery electrode manufacturing system and method - 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 활물질을 코팅하는 코팅 장치; 코팅 장치에 이격되게 배치되어 인라인으로 코팅기재를 통과시키면서 코팅기재에 코팅된 활물질을 건조시키는 건조 장치; 건조 장치에 이격되게 배치되어 건조 장치로부터 인라인으로 활물질이 코팅된 코팅기재를 전달받아 활물질의 표면적을 확대시키기 위하여 코팅기재에 코팅된 활물질을 가공하는 활물질 표면적 확대 가공 장치; 및 활물질 표면적 확대 가공 장치에 이격되게 배치되어 활물질이 가공된 상기 코팅기재를 롤 상태로 리와인딩하는 코팅기재 리와인더를 포함한다.A secondary battery electrode manufacturing system is disclosed. A secondary battery electrode manufacturing system according to an embodiment of the present invention includes a coating material unwinder for unwinding and supplying a coating material wound in a roll form; A coating device that is spaced apart from the unwinder of the coating material and receives the unwinding coating material from the unwinder and coats the active material on the coated area of the coated material in-line; A drying device disposed apart from the coating device and drying the active material coated on the coating substrate while passing the coating substrate in-line; An active material surface area expansion processing device disposed in a drying device to process the active material coated on the coating substrate in order to receive the coating substrate coated with the active material in-line from the drying device to enlarge the surface area of the active material; and a coating material rewinder arranged to be spaced apart from the active material surface area expansion processing apparatus and rewinding the coated material on which the active material has been processed into a roll state.

Figure R1020200186733
Figure R1020200186733

Description

이차전지 전극 제조 시스템 및 방법 {Secondary battery electrode manufacturing system and method}Secondary battery electrode manufacturing system and method {Secondary battery electrode manufacturing system and method}

본 발명은, 이차전지 전극 제조 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 이차전지의 효율을 종래 보다 향상시킬 수 있는 이차전지를 제조할 수 있는 이차전지 전극 제조 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery electrode manufacturing system and method, and more particularly, to a secondary battery electrode manufacturing system and method capable of manufacturing a secondary battery capable of improving the efficiency of a secondary battery than in the prior art.

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. Secondary batteries have many advantages, such as high energy density, high operating voltage, and excellent preservation and life characteristics, and are widely used in electric vehicles as well as various portable electronic devices such as personal computers, camcorders, portable phones, portable CD players, and PDAs.

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.Examples of secondary batteries include nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, and lithium batteries. Lithium secondary batteries can be manufactured to have higher energy density and longer lifespan than other types of secondary batteries, and thus are used in many fields.

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.A lithium secondary battery includes a case filled with an electrolyte and an electrode assembly accommodated inside the case. The electrode assembly is formed by stacking an anode, a separator, and a cathode, and has a jelly-roll type winding structure or stack structure.

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. Looking at the principle of such a lithium secondary battery with reference to FIG. 1, lithium ions included in the positive electrode active material 2 of the positive electrode with the positive electrode base material 1 pass through the separator 3 by the electrolyte solution 4 made of an organic solvent, move to the negative electrode with the negative electrode base material 5, and then are inserted between the negative electrode active materials 6 of the layered structure. to generate electricity using the flow of That is, it is a principle of generating current by the movement of lithium ions by an electrochemical oxidation-reduction reaction.

이차전지의 성능을 향상시키기 위해서는 전기 화학 반응의 효율화가 필요하며, 이를 위해 전극 소재 변경, 전극 표면 코팅, 세정, 후막 기술 등 많은 연구가 이루어지고 있다. In order to improve the performance of secondary batteries, it is necessary to improve the efficiency of electrochemical reactions, and for this purpose, many studies are being conducted such as electrode material change, electrode surface coating, cleaning, and thick film technology.

고효율 이차전지를 제작하기 위한 방안으로 전해질과 전극이 서로 만나서 반응할 수 있는 접촉 면적을 증가시키는 방안이 있는데, 전해질과 전극이 서로 만나 반응할 수 있는 접촉 면적이 커질수록 리튬 이온의 이동도가 증가되어 이차전지의 효율이 증가된다. 그러나 이차전지의 크기 및 부피의 설계적 한계로 인하여 전해질과 전극의 접촉 면적을 넓히는데 제약이 발생한다. As a method for manufacturing a high-efficiency secondary battery, there is a method of increasing the contact area where the electrolyte and the electrode can meet and react with each other. However, due to the design limitations of the size and volume of the secondary battery, there is a restriction in widening the contact area between the electrolyte and the electrode.

따라서 전해질과 전극의 접촉 면적을 넓히기 위해서 전극에 활물질을 코팅하고 건조하여 전극을 제조할 때에 추후 공정에서 주입될 전해질과의 접촉 면적을 넓히기 위한 새로운 기술 적용을 고려할 수 있다. Therefore, in order to increase the contact area between the electrolyte and the electrode, when the electrode is manufactured by coating and drying the active material on the electrode, it is possible to consider applying a new technology to increase the contact area between the electrolyte to be injected in a later process.

그런데, 전극을 제조할 때에 추후 공정에서 주입될 전해질과 접촉 면적을 넓히기 위한 새로운 기술을 적용함에 있어서, 이차전지의 다양한 크기 및 가공 형태에 대응이 용이하여야 하고 코팅기재 즉 양극기재 및 음극기재의 손상 위험이 적어야 함이 요구된다.However, in applying a new technology for expanding the contact area with the electrolyte to be injected in a later process when manufacturing the electrode, it should be easy to respond to various sizes and processing types of secondary batteries, and the risk of damage to the coating substrate, that is, the cathode substrate and the cathode substrate It is required to be low.

대한민국 특허공개번호 제10-2018-0045456호(2018.05.04.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2018-0045456 (2018.05.04.)

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 코팅 공정 후 추후에 주입되는 전해질과 활물질의 접촉 면적을 증가시켜 이온의 이동도를 증가시킴으로써 이차전지의 효율을 종래 보다 향상시킬 수 있는 이차전지를 그 다양한 크기 및 가공 형태에 용이하게 대응하여 제조할 수 있고 또한 제조 시 코팅기재의 손상 우려도 종래보다 현저히 감소시킬 수 있는 이차전지 전극 제조 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a secondary battery electrode manufacturing system and method that can easily respond to various sizes and processing forms of secondary batteries that can improve the efficiency of secondary batteries by increasing the mobility of ions by increasing the contact area between the electrolyte and the active material injected later after the coating process, and that can significantly reduce the risk of damage to the coating substrate during manufacturing compared to the prior art.

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 활물질을 코팅하는 코팅 장치; 상기 코팅 장치에 이격되게 배치되어 인라인으로 상기 코팅기재를 통과시키면서 상기 코팅기재에 코팅된 활물질을 건조시키는 건조 장치; 상기 건조 장치에 이격되게 배치되어 상기 건조 장치로부터 인라인으로 상기 활물질이 코팅된 코팅기재를 전달받아 활물질의 표면적을 확대시키기 위하여 상기 코팅기재에 코팅된 활물질을 가공하는 활물질 표면적 확대 가공 장치; 및 상기 활물질 표면적 확대 가공 장치에 이격되게 배치되어 상기 활물질이 가공된 상기 코팅기재를 롤 상태로 리와인딩하는 코팅기재 리와인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 시스템이 제공될 수 있다. According to one aspect of the present invention, the coating base material unwinder for supplying unwinding the coated base material wound in the form of a roll; a coating device that is spaced apart from the coating material unwinder and receives the coating material unwinded from the coating material unwinder and coats the active material on the coating area of the coating material in-line; a drying device disposed apart from the coating device and drying the active material coated on the coating substrate while passing the coating substrate in-line; an active material surface area expansion processing device disposed spaced apart from the drying device to process the active material coated on the active material to increase the surface area of the active material by receiving the coating material coated with the active material in-line from the drying device; and a coating material rewinder disposed apart from the active material surface area expansion processing device to rewind the coating material processed with the active material into a roll state. A secondary battery electrode manufacturing system may be provided.

상기 활물질 표면적 확대 가공 장치는 상기 표면적을 확대시키기 위하여 상기 활물질에 홈을 가공하거나 상기 활물질에 패턴을 가공할 수 있다.The active material surface area enlargement processing apparatus may process grooves in the active material or patterns in the active material in order to enlarge the surface area.

상기 활물질 표면적 확대 가공 장치는 상기 활물질에 레이저를 조사하여 상기 활물질의 표면적을 확대시키기 위하여 상기 활물질에 홈을 가공하거나 상기 활물질에 패턴을 가공하는 활물질 표면적 확대 레이저 가공 장치일 수 있다.The active material surface area enlargement processing apparatus may be a laser processing apparatus for expanding the surface area of the active material to process a groove or a pattern in the active material in order to enlarge the surface area of the active material by irradiating a laser to the active material.

상기 활물질 표면적 확대 레이저 가공 장치는, 상기 코팅기재의 상부에 배치되어, 인라인 방향을 따라 가로로 배치된 상기 활물질의 각 부분을 담당하여 가공하는 멀티 헤드 스캐너; 및 상기 멀티 헤드 스캐너를 지지하는 장치본체를 포함할 수 있다.The active material surface area expansion laser processing device may include a multi-head scanner disposed above the coating substrate and processing each part of the active material horizontally disposed along an in-line direction; and a device body supporting the multi-head scanner.

상기 건조 장치는, 상기 코팅기재에 코팅된 상기 활물질을 건조하기 위하여 상기 활물질에 레이저를 조사하는 레이저 건조유닛을 포함할 수 있다. The drying device may include a laser drying unit for irradiating a laser to the active material to dry the active material coated on the coating substrate.

상기 건조 장치는, 인라인 방향을 따라 상기 레이저 건조유닛의 전방 및 후방 중 적어도 어느 한 곳에 마련되어 열풍으로 상기 코팅기재에 코팅된 상기 활물질을 건조하는 적어도 하나의 열풍 건조유닛을 더 포함할 수 있다. The drying device may further include at least one hot air drying unit provided in at least one of the front and rear of the laser drying unit along the inline direction to dry the active material coated on the coating substrate with hot air.

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 열풍 건조유닛이 마련되는 제3 챔버를 포함할 수 있다.The at least one hot air drying unit is a plurality of hot air drying units, and the plurality of hot air drying units are installed in front of the laser drying unit along the in-line direction with hot air in a first temperature range. A first hot air drying unit for drying the active material coated on the substrate; and a second hot air drying unit installed behind the laser drying unit in an inline direction to dry the active material coated on the coating substrate with hot air in a first temperature range, wherein the drying device includes: a first chamber in which the first hot air drying unit is provided; a second chamber adjacent to the first chamber and provided with the laser drying unit; and a third chamber in which the second hot air drying unit is provided.

상기 적어도 하나의 열풍 건조유닛은, 열풍을 공급하는 열풍공급노즐; 및 상기 코팅기재를 지지하여 이송하는 롤러를 포함하며, 상기 레이저 건조유닛은, 인라인 방향을 따라 상호 이격 배치되는 복수 개의 건조용 레이저; 및 상기 코팅기재를 지지하여 이송하는 적어도 하나의 롤러를 포함할 수 있다.The at least one hot air drying unit may include a hot air supply nozzle for supplying hot air; and a roller for supporting and transporting the coated substrate, wherein the laser drying unit includes: a plurality of drying lasers spaced apart from each other along an in-line direction; And it may include at least one roller for supporting and transporting the coating substrate.

상기 코팅 장치에 인접하게 배치되어 상기 코팅 장치에 의해 상기 코팅기재에 코팅된 활물질의 적어도 일측 모서리부를 경화시키는 엣지 선 경화 장치를 더 포함할 수 있다.An edge line curing device disposed adjacent to the coating device and curing at least one corner of the active material coated on the coating substrate by the coating device may be further included.

상기 엣지 선 경화 장치는 상기 코팅기재에 코팅된 활물질의 적어도 일측 모서리부를 경화시키기 위하여 적어도 일측 모서리부에 레이저를 조사하는 엣지 선 경화 레이저 장치일 수 있다. The edge line curing device may be an edge line curing laser device that irradiates a laser to at least one corner portion to cure at least one corner portion of the active material coated on the coating substrate.

상기 엣지 선 경화 레이저 장치는, 상기 코팅기재에 코팅된 활물질이 흘러내려 경사가 발생하는 것을 방지하기 위하여 건조 전에 상기 활물질의 양측 모서리부를 선 경화하는 엣지 선 경화 레이저; 및 상기 엣지 선 경화 레이저를 상하로 구동시키는 레이저 상하 구동부를 포함할 수 있다.The edge line curing laser device may include: an edge line curing laser for pre-curing both corner portions of the active material before drying in order to prevent the active material coated on the coated substrate from flowing down and causing an inclination; and a laser up and down driver for vertically driving the edge line curing laser.

상기 엣지 선 경화 레이저는, 상기 코팅기재의 이송방향의 가로로 배치되어 상기 코팅기재에 코팅된 활물질의 제1 측 모서리부를 선 경화하는 제1 엣지 선 경화 레이저; 및 상기 제1 엣지 선 경화 레이저와 이격되게 배치되어 상기 코팅기재에 코팅된 활물질의 제2 측 모서리부를 선 경화하는 제2 엣지 선 경화 레이저를 포함할 수 있다. The edge line curing laser may include: a first edge line curing laser that is disposed horizontally in the transport direction of the coated substrate and pre-cures a first-side corner of the active material coated on the coating substrate; and a second edge line curing laser that is spaced apart from the first edge line curing laser and pre-cures a second side edge of the active material coated on the coating substrate.

상기 활물질은 슬러리이며, 상기 코팅 장치는, 상기 코팅기재의 상면과 소정 거리 이격되어 상기 슬러리를 분사하는 슬롯다이; 및 상기 코팅기재의 하면을 지지하는 코팅 롤을 포함할 수 있다. The active material is a slurry, and the coating device includes a slot die spraying the slurry by being spaced apart from the upper surface of the coating substrate by a predetermined distance; And it may include a coating roll for supporting the lower surface of the coating substrate.

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. The coated substrate rewinder may include a rewinder roll for rewinding the coated substrate into a roll state; and at least one cooling roll disposed upstream of the rewinder roll along the in-line direction to cool the coated substrate before the coated substrate is re-wound on the rewinder roll.

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 활물질을 코팅하는 단계; 인라인으로 상기 코팅기재를 통과시키면서 상기 코팅기재에 코팅된 활물질을 건조시키는 건조 단계; 상기 활물질이 코팅된 코팅기재를 인라인으로 전달받아 활물질의 표면적을 확대시키기 위하여 상기 코팅기재에 코팅된 활물질을 가공하는 활물질 표면적 확대 가공 단계; 및 상기 활물질이 가공된 상기 코팅기재를 롤 상태로 리와인딩하는 리와인딩 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 방법이 제공될 수 있다. According to another aspect of the present invention, the unwinding step of unwinding and supplying the coated base material wound in a roll form; receiving the unwinding coating material from the coating material unwinder and in-line coating an active material on the coating area of the coating material; A drying step of drying the active material coated on the coating substrate while passing the coating substrate in-line; An active material surface area enlargement processing step of processing the active material coated on the active material to increase the surface area of the active material by receiving the coated substrate coated with the active material in-line; and a rewinding step of rewinding the coated substrate on which the active material has been processed into a roll state.

상기 활물질 표면적 확대 가공 단계는 상기 표면적을 확대시키기 위하여 상기 활물질에 홈을 가공하거나 상기 활물질에 패턴을 가공하는 단계일 수 있다.The process of enlarging the surface area of the active material may be a process of processing a groove in the active material or a pattern in the active material in order to enlarge the surface area.

상기 활물질 표면적 확대 가공 단계는 상기 활물질에 레이저를 조사하여 상기 활물질의 표면적을 확대시키기 위하여 상기 활물질에 홈을 가공하거나 상기 활물질에 패턴을 가공하는 단계일 수 있다.The process of enlarging the surface area of the active material may be a process of processing a groove in the active material or processing a pattern in the active material to enlarge the surface area of the active material by irradiating the active material with a laser beam.

상기 코팅 단계 후에 상기 코팅기재에 코팅된 활물질의 적어도 일측 모서리부를 경화시키는 엣지 선 경화 단계를 더 포함할 수 있다. After the coating step, an edge line curing step of curing at least one corner of the active material coated on the coated substrate may be further included.

상기 엣지 선 경화 단계는, 상기 코팅기재에 코팅된 활물질이 흘러내려 경사가 발생하는 것을 방지하기 위하여 상기 건조 단계 전에 상기 활물질의 양측 모서리부에 레이저를 조사하여 경화시키는 엣지 선 경화 레이저 경화 단계일 수 있다. The edge line hardening step may be an edge line hardening laser hardening step of curing by irradiating a laser to both corner portions of the active material before the drying step in order to prevent the active material coated on the coated substrate from flowing down and causing an inclination.

상기 건조 단계는, 상기 코팅기재에 코팅된 상기 활물질을 건조하기 위하여 상기 활물질에 레이저를 조사하는 레이저 건조 단계일 수 있다. The drying step may be a laser drying step of irradiating a laser to the active material to dry the active material coated on the coating substrate.

상기 건조 단계는, 열풍으로 상기 코팅기재에 코팅된 상기 활물질을 건조하는 열풍 건조 단계를 더 포함할 수 있다. The drying step may further include a hot air drying step of drying the active material coated on the coating substrate with hot air.

상기 열풍 건조 단계는, 상기 레이저 건조 단계 전에 제1 온도 범위의 열풍으로 상기 코팅기재에 코팅된 상기 활물질을 건조하는 제1 열풍 건조 단계; 및 상기 레이저 건조 단계 후에 제2 온도 범위의 열풍으로 상기 코팅기재에 코팅된 상기 활물질을 건조하는 제2 열풍 건조 단계를 포함할 수 있다. The hot air drying step may include a first hot air drying step of drying the active material coated on the coating substrate with hot air of a first temperature range before the laser drying step; and a second hot air drying step of drying the active material coated on the coating substrate with hot air of a second temperature range after the laser drying step.

본 발명에 따르면, 코팅 공정 후 추후에 주입되는 전해질과 활물질의 접촉 면적을 증가시켜 이온의 이동도를 증가시킴으로써 이차전지의 효율을 종래 보다 향상시킬 수 있는 이차전지를 그 다양한 크기 및 가공 형태에 용이하게 대응하여 제조할 수 있고 또한 제조 시 코팅기재의 손상 우려도 종래보다 현저히 감소시킬 수 있다.According to the present invention, by increasing the ion mobility by increasing the contact area between the electrolyte injected later and the active material after the coating process, a secondary battery capable of improving the efficiency of a secondary battery more than in the prior art can be easily manufactured in response to various sizes and processing forms, and the risk of damage to the coating substrate during manufacture can be significantly reduced compared to the prior art.

또한, 활물질의 모서리부를 건조 공정을 진행하기에 앞서 선 경화하는 엣지 선 경화 장치를 구비함으로써, 코팅 공정 이후 활물질들의 외각 부분이 건조가 진행되면서 발생되는 자동 수평(Self-Leveling) 현상에 의하여 외각 모서리 (Edge) 부분 두께 변화가 발생하는 것을 방지하여 활물질의 양측 가장자리의 퍼짐량을 감소시킬 수 있어 코팅 품질을 종래보다 향상시킬 수 있다.In addition, by providing an edge pre-curing device for pre-curing the corner portion of the active material prior to the drying process, the outer edge portion thickness change due to the self-leveling phenomenon that occurs as the outer portion of the active material is dried after the coating process is prevented from occurring, thereby reducing the spreading amount of both edges of the active material, thereby improving the coating quality compared to the prior art.

도 1은 일반적인 이차전지의 개략적인 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 제조 시스템의 대략적인 구조도이다.
도 3은 도 2의 이차전지 전극 제조 시스템을 평면에서 본 대략적 개념도이다.
도 4는 활물질 표면적 확대로 인하여 코팅 공정 후 추후에 주입되는 전해질과의 접촉 면적이 증가되는 현상을 설명하기 위한 개략적 도면이다.
도 5는 도 2의 이차전지 전극 제조 시스템의 활물질 표면적 확대 가공 장치의 주요부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 2의 이차전지 전극 제조 시스템의 엣지 선 경화 장치의 개략적 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 전극 제조 방법의 흐름도를 나타낸다.1 is a schematic structural diagram of a general secondary battery.
2 is a schematic structural diagram of a secondary battery electrode manufacturing system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic conceptual view of the secondary battery electrode manufacturing system of FIG. 2 viewed from a plane.
4 is a schematic diagram for explaining a phenomenon in which a contact area with an electrolyte injected later after a coating process is increased due to an increase in the surface area of an active material.
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a main part of an active material surface area enlargement processing apparatus of the secondary battery electrode manufacturing system of FIG. 2 .
6 is a schematic diagram of an edge line curing device of the secondary battery electrode manufacturing system of FIG. 2 .
7 shows a flowchart of a method for manufacturing a secondary battery electrode according to an embodiment of the present invention.

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.In order to fully understand the present invention and the advantages in operation of the present invention and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in each figure indicate like members.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 제조 시스템의 대략적인 구조도이고, 도 3은 도 2의 이차전지 전극 제조 시스템을 평면에서 본 대략적 개념도이며, 도 4는 활물질 표면적 확대로 인하여 코팅 공정 후 추후에 주입되는 전해질과의 접촉 면적이 증가되는 현상을 설명하기 위한 개략적 도면이고, 도 5는 도 2의 이차전지 전극 제조 시스템의 활물질 표면적 확대 가공 장치의 주요부를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 6은 도 2의 이차전지 전극 제조 시스템의 엣지 선 경화 장치의 개략적 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 전극 제조 방법의 흐름도를 나타낸다.FIG. 2 is a schematic structural diagram of a secondary battery electrode manufacturing system according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a schematic conceptual diagram of the secondary battery electrode manufacturing system of FIG. 2 viewed from a plane, FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a phenomenon in which the contact area with an electrolyte injected later after a coating process is increased due to the expansion of the active material surface area, and FIG. is a schematic diagram of the edge line curing device of the secondary battery electrode manufacturing system of FIG. 2, and FIG. 7 shows a flow chart of a secondary battery electrode manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

이들 도면을 참조하면, 도 2 및 도 4에 자세히 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 제조 시스템(10)은, 코팅기재를 언와인딩하여 공급하는 코팅기재 언와인더(100)와, 코팅기재의 코팅 영역에 활물질을 코팅하는 코팅 장치(200)와, 코팅기재에 코팅된 활물질을 건조시키는 건조 장치(400)와, 활물질의 표면적을 확대시키기 위하여 코팅기재에 코팅된 활물질을 가공하는 활물질 표면적 확대 가공 장치(600)와, 활물질이 가공된 상기 코팅기재를 롤 상태로 리와인딩하는 코팅기재 리와인더(500)를 포함한다.Referring to these drawings, as shown in detail in FIGS. 2 and 4 , the secondary battery electrode manufacturing system 10 according to an embodiment of the present invention includes a coating material unwinder 100 for unwinding and supplying a coating material, a coating device 200 for coating an active material on the coating area of the coated material, a drying device 400 for drying the active material coated on the coated material, and a bow coated on the coating material to increase the surface area of the active material. It includes an active material surface area expansion processing device 600 for processing a material, and a coating material rewinder 500 for rewinding the coated material on which the active material has been processed into a roll state.

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), 활물질 표면적 확대 가공 장치(600) 등을 통과하여 코팅기재 리와인더(500)에서 리와인딩된다.In this embodiment, the coating substrate has a thin sheet shape having a predetermined width, and in this embodiment corresponds to an electrode sheet for manufacturing an electrode of a secondary battery. In general, an aluminum sheet is used as an anode sheet and a copper sheet is used as a cathode sheet. The coated substrate is unwinded in the coating substrate unwinder 100, passes through the coating device 200, the drying device 400, the active material surface area expansion processing device 600, and the like, and is rewinded in the coated substrate rewinder 500.

우선, 코팅기재 언와인더(100)는 롤 형태로 권취되어 있는 이러한 코팅기재를 언와인딩하여 공급한다. 코팅기재 언와인더(100)에서 공급되는 코팅기재는 활물질이 형성되지 않은 시트이다. First, the coating material unwinder 100 unwinds and supplies such a coating material wound in a roll form. The coating substrate supplied from the coating substrate unwinder 100 is a sheet on which no active material is formed.

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. Although not shown in detail, the coated substrate unwinder 100 may include an unwinder roll 110 on which the coating substrate is wound, a dancer roll 120 for applying a constant tension to the coating substrate, and a nip roll 130 for transporting the coated substrate at a predetermined speed, and an unwinder driving motor (not shown) for rotating the unwinder roll 110.

댄서 롤(130, Dancer Roll)은 코팅기재에 일정한 힘을 가하는 롤로서, 댄서 롤(130)의 위치를 일정하게 유지시킴으로써 코팅기재에 일정한 장력이 가해진다. 댄서 롤(130)에 가해지는 일정한 힘은 본 실시 예에서 무게 추에 의한 중력에 의해 발생된다.The dancer roll (130, Dancer Roll) is a roll that applies a constant force to the coated substrate, and a constant tension is applied to the coated substrate by maintaining a constant position of the dancer roll 130. A constant force applied to the dancer roll 130 is generated by gravity by a weight in this embodiment.

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. As a result, in the coating material unwinder 100, the unwinder roll 110 is rotated by an unwinder driving motor (not shown) to unwind the coating material, and the nip roll 130 supplies the coating material to the coating device 200 at a predetermined speed by the nip roll 130 while maintaining a constant tension by the dancer roll 120 or the like.

다음으로, 코팅 장치(200)는 코팅기재 언와인더(100)에 이격되게 배치되어 코팅기재 언와인더(100)로부터 언와인딩되는 코팅기재를 공급받아 인라인으로 코팅기재의 코팅 영역에 활물질을 코팅한다. Next, the coating device 200 is disposed to be spaced apart from the unwinder 100 of the coating material, receives the unwinding coating material from the unwinder 100, and in-line coats the active material on the coated area of the coated material.

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 활물질을 도포함으로써 달성된다. 본 실시 예에서 활물질은 슬러리 상태이다. The coating process may be performed in the same form for both the positive electrode and the negative electrode, and the coating process is the main material of the secondary battery to a thickness of, for example, about 200 μm, on a continuous coating substrate (eg, Cu, Ai Foil). It is achieved by applying an active material. In this embodiment, the active material is in a slurry state.

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. The coating device 200 may include a slot die coater (210, Slot Die coater) for spraying slurry at a predetermined distance from the upper surface of the coating substrate, and a coating roller (220, coating roller) for supporting the lower surface of the coating substrate.

코팅 롤(220, coating roller)은 표면에 코팅기재를 감아 일정한 속도로 회전하면서 코팅기재를 이동시키는 기능을 수행한다.The coating roll (220, coating roller) performs the function of moving the coating substrate while rotating at a constant speed by winding the coating substrate on the surface.

슬롯다이코터(210, Slot Die coater)는 코팅 롤(220, coating roller)에 인접하게 배치되어 내부 유로를 통해 공급된 활물질을 노즐을 통해 코팅기재에 도포한다.The slot die coater (210, Slot Die coater) is disposed adjacent to the coating roller (220, coating roller) and applies the active material supplied through the inner passage to the coating substrate through a nozzle.

슬롯다이코터(210, Slot Die coater)의 구성 및 동작은 공지되어 있으므로, 여기서는 자세하게 설명하지 않는다. 다만, 활물질이 활물질 저장탱크(미도시)에서 슬슬롯다이코터(210, Slot Die coater)로 이동하는 동안 공기에 노출되지 않도록 구성하면, 이송 도중 활물질의 물성변화가 전혀 없거나 최소한으로 되는 장점이 있다.Since the configuration and operation of the slot die coater (210, Slot Die coater) is well known, it will not be described in detail here. However, if the active material is configured so that it is not exposed to air while moving from the active material storage tank (not shown) to the slot die coater (210, Slot Die coater), there is an advantage in that there is no or minimal change in physical properties of the active material during transportation.

이러한 인라인으로 공급되는 코팅기재에 수행되는 코팅 작업에 의하여 음극 또는 양극의 활물질은 코팅기재에 형성된다.By the coating operation performed on the coated substrate supplied in-line, the active material of the negative electrode or the positive electrode is formed on the coated substrate.

건조 장치(400)는, 코팅기재에 코팅된 활물질을 건조하기 위하여 활물질에 레이저를 조사하는 레이저 건조유닛(410)을 포함할 수 있다. 열풍을 이용한 대류 건조 방식에 의하여 건조하는 경우 건조 효율이 저하되어 많은 시간을 요함에 따라 생산성이 낮아지거나 건조 장치(400)의 크기가 커야 되는 문제점이 있다.The drying device 400 may include a laser drying unit 410 that irradiates a laser to the active material in order to dry the active material coated on the coated substrate. In the case of drying by the convection drying method using hot air, the drying efficiency is lowered, and as a lot of time is required, there are problems in that productivity is lowered or the size of the drying device 400 is increased.

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.Accordingly, in this embodiment, by applying a direct drying method using a laser as described above to increase drying efficiency, the productivity of the process is improved and the size of the drying device 400 can be reduced compared to the prior art.

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.In this embodiment, the laser drying unit 410 may include a near infrared (NIR) laser having a wavelength around 980 nm. However, the scope of the present invention is not limited thereto, and a laser having an appropriate wavelength may be selected as needed.

한편, 활물질의 레이저 건조에 의하여 건조가 너무 빠르게 진행되면 활물질의 내부 또는 표면에 크랙과 같은 결함이 발생될 수 있다. 따라서 이러한 레이저 건조유닛(410)에 의한 건조 과정을 보충할 필요가 있을 경우도 있다.Meanwhile, if the active material is dried too quickly by laser drying, defects such as cracks may occur on the inside or surface of the active material. Therefore, it may be necessary to supplement the drying process by the laser drying unit 410.

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. Therefore, in the present embodiment, the drying device 400 mainly uses the laser drying unit 410 for drying by irradiating laser, but a hot air drying unit 420 is also provided to supplement the drying process of the laser drying unit 410.

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 활물질을 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.Accordingly, the drying device 400 may further include at least one hot air drying unit 420 provided in at least one of the front and rear of the laser drying unit 410 along the inline direction to dry the active material coated on the coating substrate with hot air. In this embodiment, hot air drying units 420 are provided at both the front and rear of the laser drying unit 410.

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)를 포함한다.Therefore, in the present embodiment, the hot air drying unit 420 includes a first hot air drying unit 421 installed in front of the laser drying unit 410 along the in-line direction and a second hot air drying unit 422 installed behind the laser drying unit 410 along the in-line direction.

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.Here, the conditions of the first hot air drying unit 421 and the second hot air drying unit 422 may be appropriately set as needed. For example, the first hot air drying unit 421 can be set to first dry the active material slowly in a relatively low first temperature range and then to be dried in the laser drying unit 410. On the other hand, the second hot air drying unit 422 can be set to finish drying by supplementing the drying in the laser drying unit 410 in the second temperature range since most of the drying has been done in the laser drying unit 410.

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.On the other hand, the laser drying unit 410, the first hot air drying unit 421 and the second hot air drying unit 422 are installed in different compartments. To this end, the drying device 400 includes a first chamber 430 in which the first hot air drying unit 421 is provided, a second chamber 440 adjacent to the first chamber 430 and in which the laser drying unit 410 is provided, and a second chamber 440 ) and a third chamber 450 in which the second hot air drying unit 422 is provided.

그리고 제1 챔버(430)와 제3 챔버(450)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.And the hot air drying unit 420 provided in the first chamber 430 and the third chamber 450 includes a hot air supply nozzle 423 for supplying hot air and at least one hot air drying roller 424 for supporting and transporting the coating substrate. In this embodiment, two hot air drying rollers 424 are provided, but the scope of the present invention is not limited thereto, and the number can be variously changed.

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.Meanwhile, the laser drying unit 410 includes a plurality of drying lasers 411 spaced apart from each other along the in-line direction, and at least one laser drying roller 412 that supports and transfers the coated substrate.

한편, 고효율 이차전지를 제작하기 위해 전해질과 전극이 서로 만나 반응할 수 있는 접촉 면적이 커질수록 리튬 이온의 이동도가 증가되어 이차전지의 효율이 증가됨은 전술한 바와 같다. 본 실시 예에서는 활물질을 가공하여 표면적을 확대시킴으로써 추후 공정에서 주입되는 전해질과 접촉 면적을 종래보다 증가시키고 있다.Meanwhile, as described above, in order to manufacture a high-efficiency secondary battery, as the contact area where the electrolyte and the electrode meet and react with each other increases, the mobility of lithium ions increases and thus the efficiency of the secondary battery increases. In this embodiment, by processing the active material to enlarge the surface area, the contact area with the electrolyte injected in the subsequent process is increased compared to the prior art.

이를 위해 본 실시 예에서는 활물질 표면적 확대 가공 장치(600)가 마련된다. 활물질 표면적 확대 가공 장치(600)는 표면적을 확대시키기 위하여 활물질에 홈을 가공하거나 활물질에 패턴을 가공할 수 있다.To this end, in this embodiment, an active material surface area enlargement processing apparatus 600 is provided. The active material surface area enlargement processing apparatus 600 may process grooves or patterns in the active material in order to enlarge the surface area.

그리고 본 실시 예에서 활물질 표면적 확대 가공 장치(600)는, 활물질에 레이저를 조사하여 활물질의 표면적을 확대시키기 위하여 활물질에 홈을 가공하거나 활물질에 패턴을 가공하는 활물질 표면적 확대 레이저 가공 장치(600)이다. 이와 같이 활물질에 홈을 가공하거나 패턴을 가공하게 되면, 도 4에 도시된 바와 같이 추후 주입되는 전해질과 활물질의 접촉 면적이 증가되게 된다.In this embodiment, the active material surface area expansion processing apparatus 600 is a laser processing apparatus 600 for expanding the surface area of the active material to process a groove or a pattern in the active material in order to enlarge the surface area of the active material by irradiating the active material with a laser. When grooves or patterns are processed in the active material in this way, as shown in FIG. 4 , the contact area between the electrolyte injected later and the active material is increased.

또한, 본 실시 예에서처럼 활물질의 표면적을 확대시키기 위하여 물리적 방식이 아닌 레이저를 활물질에 조사하는 활물질 표면적 확대 레이저 가공 장치(600)를 마련함으로써 이차전지의 다양한 크기에도 용이하게 대응할 수 있고 요구되는 다양한 가공 형태에도 용이하게 대응하여 활물질의 표면적을 확대시킬 수 있으며 또한 제조 시 코팅기재의 손상 우려도 물리적 방식에 비하여 현저히 감소시킬 수 있다.In addition, in order to expand the surface area of the active material as in the present embodiment, by providing the active material surface area expansion laser processing device 600 for irradiating the active material with a laser rather than a physical method, it is possible to easily respond to various sizes of secondary batteries and easily respond to various processing forms required, thereby increasing the surface area of the active material, and also significantly reducing the risk of damage to the coating material during manufacture compared to the physical method.

이러한 활물질 표면적 확대 레이저 가공 장치(600)는, 도 2 및 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 코팅기재의 상부에 배치되어, 인라인 방향을 따라 가로로 배치된 활물질의 각 부분을 담당하여 가공하는 멀티 헤드 스캐너(610)와, 멀티 헤드 스캐너(610)를 지지하는 장치본체(620)를 포함할 수 있다.As shown in detail in FIGS. 2 and 5 , the active material surface area enlargement laser processing apparatus 600 may include a multi-head scanner 610 disposed above the coating substrate and processing each part of the active material horizontally disposed along the in-line direction, and a device body 620 supporting the multi-head scanner 610.

멀티 헤드 스캐너(610)는 코팅기재의 다양한 크기에 대응하여 활물질을 가공하기 위하여 마련된다. 본 실시 예에서 멀티 헤드 스캐너(610)는 4개의 헤드 스캐너를 구비하고 있지만 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 활물질을 표면적을 확대시키기 위하여 활물질을 원하는 패턴으로 가공할 수 있다면 적절하게 마련될 수 있을 것이다. The multi-head scanner 610 is provided to process the active material corresponding to the various sizes of the coating substrate. In this embodiment, the multi-head scanner 610 has four head scanners, but the scope of the present invention is not limited thereto, and if the active material can be processed into a desired pattern in order to enlarge the surface area, it can be provided appropriately.

한편, 본 실시예에 따른 이차전지 전극 제조 시스템(10)은, 코팅 장치에 인접하게 배치되어 코팅 장치에 의해 코팅기재에 코팅된 활물질의 적어도 일측 모서리부를 경화시키는 엣지 선 경화 장치(300)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the secondary battery electrode manufacturing system 10 according to the present embodiment may further include an edge line curing device 300 disposed adjacent to the coating device and curing at least one corner portion of the active material coated on the coating substrate by the coating device.

도 2 및 도 6에 자세히 도시된 바와 같이, 엣지 선 경화 장치(300)는, 코팅 장치에 인접하게 배치되어 코팅 장치에 의해 코팅기재에 코팅된 활물질의 적어도 일측 모서리부를 경화시킨다. As shown in detail in FIGS. 2 and 6 , the edge line curing device 300 is disposed adjacent to the coating device to cure at least one corner of the active material coated on the coating substrate by the coating device.

코팅 장치에서 코팅된 활물질이 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 생길 수 있으므로, 본 실시 예에서는 이를 방지하기 위하여 엣지 선 경화 장치(300)를 마련하고 있다.As the active material coated in the coating device goes through a drying process for a long time, a self-leveling phenomenon occurs that makes a flat surface by itself over time, and as a result, a change in thickness occurs at the corner portion, so that the coating quality is deteriorated and the coated outer portion may not be used. In this embodiment, the edge line curing device 300 is provided to prevent this.

그리고 본 실시 예에서 엣지 선 경화 장치(300)는 코팅기재에 코팅된 활물질의 적어도 일측 모서리부를 경화시키기 위하여 양측 모서리부에 레이저를 조사하여 경화시키는 엣지 선 경화 레이저 장치(300)이다. And, in this embodiment, the edge line curing device 300 is an edge line curing laser device 300 that hardens by irradiating a laser to both corner portions in order to cure at least one corner portion of the active material coated on the coating substrate.

그리고 본 실시 예에서 엣지 선 경화 장치(300)는 코팅기재에 코팅된 활물질의 적어도 일측 모서리부를 경화시키기 위하여 양측 모서리부에 레이저를 조사하여 경화시키는 엣지 선 경화 레이저 장치(300)이다. And, in this embodiment, the edge line curing device 300 is an edge line curing laser device 300 that hardens by irradiating a laser to both corner portions in order to cure at least one corner portion of the active material coated on the coating substrate.

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 활물질의 모서리(Edge) 부분의 두께 변화가 현저히 감소하게 되는 것이다.In this edge pre-curing laser device 300, only the edge portion is first cured and dried before drying after the coating process, and during main drying in the drying device 400, which dries the entire area, the self-leveling phenomenon of making a flat surface is suppressed more than in the prior art, and thereby the thickness change of the edge portion of the active material is significantly reduced.

엣지 선 경화 레이저 장치(300)는 본 실시 예에서는 전술한 바와 같이 레이저 조사 방식으로 활물질의 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 활물질이 건조 동안 양측 모서리부에서 흘러내려 경사가 발생하는 현상을 현저히 줄일 수 있게 된다.As described above, in the present embodiment, the edge pre-hardening laser device 300 irradiates both corner portions of the active material with laser and pre-hardens both corner portions prior to the drying process in the drying device 400 as described above. In this way, when both corner portions are pre-cured and dried, it is possible to significantly reduce a phenomenon in which an inclination occurs as the active material in a slurry state coated in the coating device 200 flows down from both corner portions during drying.

이러한 엣지 선 경화 레이저 장치(300)는, 건조 전에 활물질의 양측 모서리부를 선 경화하는 엣지 선 경화 레이저(310)와, 엣지 선 경화 레이저(310)를 상하로 구동시키는 레이저 상하 구동부(320)를 포함한다. The edge pre-curing laser device 300 includes an edge pre-curing laser 310 for pre-curing both corner portions of the active material before drying, and a laser up/down driver 320 for driving the edge pre-curing laser 310 up and down.

그리고 엣지 선 경화 레이저(310)는, 코팅기재의 이송방향의 가로로 배치되어 상기 코팅기재에 코팅된 활물질의 제1 측 모서리부를 선 경화하는 제1 엣지 선 경화 레이저(311)와, 제1 엣지 선 경화 레이저(311)와 이격되게 배치되어 코팅기재에 코팅된 활물질의 제2 측 모서리부를 선 경화하는 제2 엣지 선 경화 레이저(312)를 포함한다. In addition, the edge line curing laser 310 includes a first edge line curing laser 311 disposed transversely in the transport direction of the coated substrate and pre-curing the first side edge of the active material coated on the coated substrate, and a second edge line curing laser 312 disposed spaced apart from the first edge line curing laser 311 and pre-curing the second edge of the active material coated on the coated substrate.

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.In this way, the configuration of the edge pre-curing laser 310 to include the first edge pre-curing laser 311 and the second edge pre-curing laser 312 is to pre-harden the corners on both sides, and the first edge pre-curing laser 311 and the second edge pre-curing laser 312 are individually operable, so that efficient pre-curing operations can be configured in various ways as needed.

이상과 같은 엣지 선 경화 장치(300)의 구성에 의하여, 코팅된 슬러리 상태의 활물질의 양 모서리부가 모두 선 경화된 후 코팅 장치(200)에서 건조되므로 건조 동안 양측 모서리부에서 활물질이 흘러내려 경사가 발생하는 현상을 현저히 줄일 수 있게 된다. By the configuration of the edge pre-curing device 300 as described above, both corner portions of the coated slurry active material are pre-cured and then dried in the coating device 200, so that the active material flows down from both corner portions during drying. It is possible to significantly reduce the occurrence of an inclination.

한편, 코팅기재 리와인더(500)는, 건조 장치(400)에 이격되게 배치되어 건조 장치(400)를 통과하면서 활물질이 건조된 코팅기재를 롤 상태로 리와인딩한다. 즉 코팅기재 리와인더(500)는 활물질이 건조된 코팅기재를 회수하게 된다. 본 실시예에서 건조 장치 다음에 활물질 표면적 확대 레이저 가공 장치(600)가 설치되고 다음에 코팅기재 리와인더(500)가 마련되는 것으로 설명되었으나, 활물질 표면적 확대 레이저 가공 장치(600)와 코팅기재 리와인더(500) 사이에 수분 잔존 검사 장치 등 다른 장치가 더 마련될 수도 있을 것이다. On the other hand, the coated substrate rewinder 500 is disposed apart from the drying device 400 and rewinds the coated substrate on which the active material is dried while passing through the drying device 400 in a roll state. That is, the coating substrate rewinder 500 recovers the coating substrate on which the active material is dried. In this embodiment, it has been described that the active material surface area expansion laser processing device 600 is installed after the drying device, and the coating material rewinder 500 is provided next, but the active material surface area expansion laser processing device 600 and the coating material. Other devices, such as a moisture residual inspection device, may be further provided between the rewinder 500.

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.The coated substrate rewinder 500 includes a rewinder roll 510 for rewinding the coated substrate in a roll state, and at least one cooling roll 540 disposed upstream of the rewinder roll 510 along the in-line direction to cool the coated substrate before rewinding the coated substrate on the rewinder roll 510. Also, the coating material rewinder 500 may further include a nip roll 530 and a dancer roll 520.

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.With this configuration, the coated substrate rewinder 500 winds the coated substrate as the rewinder roll 510 is rotated by a rewinder driving motor (not shown). However, before being wound on the rewinder roll 510, the coated substrate heated by the drying device 400 may be cooled by the cooling roll 540 in front of the rewinder roll 510.

이하, 본 실시예에 따른 이차전지 전극 제조 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a secondary battery electrode manufacturing method according to this embodiment will be described.

도 7은 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 언와인더로부터 언와인딩되는 코팅기재를 공급받아 인라인으로 코팅기재의 코팅 영역에 활물질을 코팅하는 단계(S200)와, 인라인으로 코팅기재를 통과시키면서 코팅기재에 코팅된 활물질을 건조시키는 건조 단계(S400)와, 활물질이 코팅된 코팅기재를 인라인으로 전달받아 활물질의 표면적을 확대시키기 위하여 코팅기재에 코팅된 활물질을 가공하는 활물질 표면적 확대 가공 단계(S500)와, 활물질이 가공된 코팅기재를 롤 상태로 리와인딩하는 리와인딩 단계(S600)를 포함한다. 또한 본 실시 예에서는 코팅 단계 후에 코팅기재에 코팅된 활물질의 적어도 일측 모서리부를 경화시키는 엣지 선 경화 단계(S300)를 더 포함할 수 있다. 7 shows a flowchart of a method for manufacturing a secondary battery electrode according to an embodiment of the present invention. As shown therein, in the method for manufacturing a secondary battery electrode for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, an unwinding step of unwinding and supplying a coating base material wound in a roll form (S100), a step of receiving the unwinding coating base material from a coating base unwinder and in-line coating an active material on the coating area of the coated base material (S200), and a drying step of drying the active material coated on the coating base material while passing the coating base material in-line (S200) S400), an active material surface area expansion processing step (S500) of receiving the coated substrate coated with the active material in-line and processing the active material coated on the coating substrate to enlarge the surface area of the active material, and a rewinding step (S600) of rewinding the coated substrate coated with the active material into a roll state. In addition, the present embodiment may further include an edge line curing step (S300) of curing at least one corner of the active material coated on the coating substrate after the coating step.

우선 롤 형태로 권취되어 있는 코팅기재를 언와인딩하여 공급하는 언와인딩 단계(S100)가 수행된다. 언와인딩 단계는 얇은 시트 형상으로 형성되는 코팅기재를 코팅기재 언와인더로부터 코팅 장치로 공급하는 단계이다. First, an unwinding step (S100) of unwinding and supplying the coated substrate wound in the form of a roll is performed. The unwinding step is a step of supplying a coating substrate formed into a thin sheet shape from a coating substrate unwinder to a coating device.

다음으로, 코팅기재 언와인더로부터 언와인딩되는 코팅기재를 공급받아 인라인으로 코팅기재의 코팅 영역에 활물질을 코팅하는 단계(S200)가 수행된다. 이와 같이 코팅하는 단계가 수행되면 코팅기재에 슬러리 상태의 활물질이 도포되어 있는 상태이다. Next, a step (S200) of receiving the unwinding coating material from the coating material unwinder and in-line coating the active material on the coated area of the coating material is performed. When the coating step is performed in this way, the active material in a slurry state is applied to the coating substrate.

따라서 활물질은 건조되기 전에 흘러내려 경사가 발생할 수 있다. 보다 상세하게, 코팅 장치에서 코팅된 활물질이 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 저하될 수 있다. Therefore, the active material may flow down before drying and cause an inclination. More specifically, as the active material coated in the coating device proceeds with a drying process without any action, a self-leveling phenomenon occurs that makes a flat surface by itself over time while going through a long drying process. As a result, the thickness of the corner portion may change and the coating quality may deteriorate.

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. Accordingly, in this embodiment, after the coating step is performed, an edge line curing step (S300) of curing at least one corner of the coating material coated on the coating substrate is performed. In this embodiment, the edge line hardening step is a laser edge line hardening step of curing by irradiating a laser to both corner portions in order to harden both corner portions of the coating material coated on the coating substrate.

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.More specifically, in this embodiment, in order to prevent the coating material coated on the coated substrate from flowing down and causing an inclination, lasers are irradiated to both corner portions of the coating material before the drying step to pre-harden both corner portions prior to the drying step.

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. As a result, since both corner portions of the coated slurry coating material are pre-cured and then dried in the coating device 200, a phenomenon in which the coating material flows down at both corner portions during drying and causes an inclination to occur can be significantly reduced compared to the prior art.

그리고 나서, 코팅재의 양측 모서리부가 경화된 코팅기재를 인라인으로 통과시키면서 코팅기재에 코팅된 코팅재를 건조시키는 건조 단계(S400)가 수행된다.Then, a drying step (S400) of drying the coating material coated on the coating material is performed while passing the cured coating material on both sides of the coating material in-line.

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.In this embodiment, the laser drying step (S420) of irradiating a laser to the coating material to dry the coating material coated on the coating material is mainly responsible for drying the coating material, but before the laser drying step (S420), a first hot air drying step (S410) of drying the coating material coated on the coating material with hot air in a first temperature range is performed, and then a laser drying step (S 420) is performed, and after the laser drying step (S420), a second hot air drying step (S430) of drying the coating material coated on the coating substrate with hot air in a second temperature range is performed.

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.Here, the first hot air drying step (S410) and the second hot air drying step (S430) may be appropriately set as needed. For example, the first hot air drying step (S410) may be set so that the active material is first dried slowly in a relatively low first temperature range and then finally dried in the laser drying step (420). On the other hand, the second hot air drying step (S430) may be set so that most of the drying is performed in the laser drying step (S420), so that the drying in the laser drying step is supplemented and the drying is completed in the second temperature range.

다음으로 활물질이 코팅된 코팅기재를 인라인으로 전달받아 활물질의 표면적을 확대시키기 위하여 코팅기재에 코팅된 활물질을 가공하는 활물질 표면적 확대 가공 단계(S500)가 수행된다.Next, an active material surface area enlargement processing step (S500) of processing the active material coated on the coating material is performed in order to receive the coated substrate coated with the active material in-line and enlarge the surface area of the active material.

고효율 이차전지를 제작하기 위해 전해질과 전극이 서로 만나 반응할 수 있는 접촉 면적이 커질수록 리튬 이온의 이동도가 증가되어 이차전지의 효율이 증가됨은 전술한 바와 같다. As described above, in order to manufacture a high-efficiency secondary battery, as the contact area where the electrolyte and the electrode can meet and react with each other increases, the mobility of lithium ions increases and thus the efficiency of the secondary battery increases.

본 실시 예에서는 활물질을 가공하여 표면적을 확대시킴으로써 추후 공정에서 주입되는 전해질과 접촉 면적을 종래보다 증가시키기 위하여 이를 위해 본 실시 예에서는 물질 표면적 확대 가공 단계(S500)가 수행되는 것이다. In this embodiment, in order to increase the contact area with the electrolyte injected in a later process by expanding the surface area by processing the active material, in this embodiment, the material surface area enlargement processing step (S500) is performed.

본 실시예에서 활물질 표면적 확대 가공 단계는 표면적을 확대시키기 위하여 활물질에 홈을 가공하거나 활물질에 패턴을 가공하는 단계일 수 있다.In this embodiment, the process of increasing the surface area of the active material may be a process of processing grooves in the active material or processing patterns in the active material in order to enlarge the surface area.

또한, 활물질 표면적 확대 가공 단계(S500)는 활물질에 레이저를 조사하여 활물질의 표면적을 확대시키기 위하여 활물질에 홈을 가공하거나 활물질에 패턴을 가공하는 단계일 수 있다.Also, the active material surface area enlargement processing step ( S500 ) may be a step of processing a groove or a pattern on the active material in order to enlarge the surface area of the active material by irradiating the active material with a laser.

본 실시 예에서처럼 활물질의 표면적을 확대시키기 위하여 물리적 방식이 아닌 레이저를 활물질에 조사함으로써 이차전지의 다양한 크기에도 용이하게 대응할 수 있고 요구되는 다양한 가공 형태에도 용이하게 대응하여 활물질의 표면적을 확대시킬 수 있으며 또한 제조 시 코팅기재의 손상 우려도 물리적 방식에 비하여 현저히 감소시킬 수 있다.As in the present embodiment, by irradiating the active material with a laser rather than a physical method to enlarge the surface area of the active material, it is possible to easily respond to various sizes of secondary batteries and easily respond to various processing types required, thereby increasing the surface area of the active material. In addition, the risk of damage to the coating material during manufacturing can be significantly reduced compared to the physical method.

그리고 나서, 활물질이 건조된 코팅기재를 롤 상태로 리와인딩하는 리와인딩 단계(S600)가 수행된다.Then, a rewinding step (S600) of rewinding the coated substrate on which the active material is dried in a roll state is performed.

전술한 실시 예에서는 엣지 선 경화 장치(300)가 구비되어 코팅기재에 코팅된 활물질의 적어도 일측 모서리부를 경화시키는 엣지 선 경화 공정이 수행되는 것에 대하여 상술하였으나, 필요하지 않는 경우에는 이를 생략할 수도 있을 것이다. In the above-described embodiment, the edge line curing process of curing at least one corner of the active material coated on the coating substrate by the edge line curing device 300 has been described above, but if it is not necessary, it may be omitted.

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. In addition, in the above-described embodiment, the hot air drying unit 420 is provided in front and rear of the laser drying unit 410 to perform the hot air drying process before and after the laser drying process. However, the hot air drying unit 420 may be installed in one of the front and rear of the laser drying unit 410 so that the hot air drying process proceeds only at a selected point before or after the laser drying process, or the hot air drying unit 420 may not be installed at all.

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.As such, the present invention is not limited to the described embodiments, and it is obvious to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, it should be said that such modifications or variations fall within the scope of the claims of the present invention.

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 : 활물질 표면적 확대 가공 장치 610 : 멀티 헤드 스캐너
620 : 장치본체 10: Secondary battery electrode manufacturing system 100: Coating base material unwinder
110: unwinder roll 120: dancer roll
130: nip roll 200: coating device
210: slit die coater 220: coating roll
300: edge line hardening device 310: edge line hardening laser
320: laser up and down driving unit 400: drying device
410: laser drying unit 420: hot air drying unit
430: first chamber 440: second chamber
450: third chamber 500: coating material rewinder
510: rewinder roll 520: dancer roll
530: nip roll 540: cooling roll
600: active material surface area enlargement processing device 610: multi-head scanner
620: device body

Claims (22)

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 활물질을 코팅하는 코팅 장치;
상기 코팅 장치에 이격되게 배치되어 인라인으로 상기 코팅기재를 통과시키면서 상기 코팅기재에 코팅된 활물질을 건조시키는 건조 장치;
상기 건조 장치에 이격되게 배치되어 상기 건조 장치로부터 인라인으로 상기 활물질이 코팅된 코팅기재를 전달받아 활물질의 표면적을 확대시키기 위하여 상기 코팅기재에 코팅된 활물질을 가공하는 활물질 표면적 확대 가공 장치; 및
상기 활물질 표면적 확대 가공 장치에 이격되게 배치되어 상기 활물질이 가공된 상기 코팅기재를 롤 상태로 리와인딩하는 코팅기재 리와인더를 포함하며,
상기 활물질 표면적 확대 가공 장치는 상기 활물질에 레이저를 조사하여 상기 활물질의 표면적을 확대시키기 위하여 상기 활물질에 홈을 가공하거나 상기 활물질에 패턴을 가공하는 활물질 표면적 확대 레이저 가공 장치이며,
상기 활물질 표면적 확대 레이저 가공 장치는,
상기 코팅기재의 상부에 배치되어, 인라인 방향을 따라 가로로 배치된 상기 활물질의 각 부분을 담당하여 가공하는 멀티 헤드 스캐너; 및
상기 멀티 헤드 스캐너를 지지하는 장치본체를 포함하며,
상기 건조 장치는,
상기 코팅기재에 코팅된 상기 활물질을 건조하기 위하여 상기 활물질에 레이저를 조사하는 레이저 건조유닛;
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 포함을 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. Coating base material unwinder for supplying by unwinding the coating base material wound in the form of a roll;
a coating device that is spaced apart from the coating material unwinder and receives the coating material unwinded from the coating material unwinder and coats the active material on the coating area of the coating material in-line;
a drying device disposed apart from the coating device and drying the active material coated on the coating substrate while passing the coating substrate in-line;
an active material surface area expansion processing device disposed spaced apart from the drying device to process the active material coated on the active material to increase the surface area of the active material by receiving the coating material coated with the active material in-line from the drying device; and
A coating material rewinder disposed apart from the active material surface area expansion processing device to rewind the coated material processed with the active material in a roll state,
The active material surface area expansion processing device is a laser processing device for expanding the active material surface area by irradiating a laser to the active material to process a groove in the active material or process a pattern in the active material to enlarge the surface area of the active material,
The active material surface area expansion laser processing device,
a multi-head scanner disposed above the coated substrate and processing each part of the active material horizontally disposed along an in-line direction; and
It includes a device body supporting the multi-head scanner,
The drying device,
a laser drying unit irradiating a laser to the active material to dry the active material coated on the coated substrate;
A first hot air drying unit installed in front of the laser drying unit along the inline direction to dry the active material coated on the coating substrate with hot air in a first temperature range; and
A second hot air drying unit installed at the rear of the laser drying unit along the inline direction to dry the active material coated on the coating substrate with hot air in a first temperature range,
The laser drying unit,
a plurality of drying lasers spaced apart from each other along an in-line direction; and
Secondary battery electrode manufacturing system, characterized in that it comprises at least one laser drying roller for supporting and transporting the coating substrate. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 건조 장치는,
상기 제1 열풍 건조유닛이 마련되는 제1 챔버;
상기 제1 챔버와 인접하며 상기 레이저 건조유닛이 마련되는 제2 챔버; 및
상기 제2 열풍 건조유닛이 마련되는 제3 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 시스템.According to claim 1,
The drying device,
a first chamber in which the first hot air drying unit is provided;
a second chamber adjacent to the first chamber and provided with the laser drying unit; and
A secondary battery electrode manufacturing system comprising a third chamber in which the second hot air drying unit is provided. 제7항에 있어서,
상기 적어도 하나의 열풍 건조유닛은,
열풍을 공급하는 열풍공급노즐; 및
상기 코팅기재를 지지하여 이송하는 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 시스템.According to claim 7,
The at least one hot air drying unit,
Hot air supply nozzle for supplying hot air; and
Secondary battery electrode manufacturing system, characterized in that it comprises a roller for supporting and transporting the coating substrate. 제1항에 있어서,
상기 코팅 장치에 인접하게 배치되어 상기 코팅 장치에 의해 상기 코팅기재에 코팅된 활물질의 적어도 일측 모서리부를 경화시키는 엣지 선 경화 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 시스템.According to claim 1,
The secondary battery electrode manufacturing system further comprising an edge line curing device disposed adjacent to the coating device and curing at least one corner of the active material coated on the coating substrate by the coating device. 제9항에 있어서,
상기 엣지 선 경화 장치는 상기 코팅기재에 코팅된 활물질의 적어도 일측 모서리부를 경화시키기 위하여 적어도 일측 모서리부에 레이저를 조사하는 엣지 선 경화 레이저 장치인 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 시스템. According to claim 9,
The edge line curing device is a secondary battery electrode manufacturing system, characterized in that the edge line curing laser device for irradiating a laser to at least one corner portion to cure at least one corner portion of the active material coated on the coating substrate. 제10항에 있어서,
상기 엣지 선 경화 레이저 장치는,
상기 코팅기재에 코팅된 활물질이 흘러내려 경사가 발생하는 것을 방지하기 위하여 건조 전에 상기 활물질의 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.According to claim 10,
The edge line hardening laser device,
an edge line curing laser for pre-curing both corner portions of the active material before drying in order to prevent the active material coated on the coated substrate from flowing down and causing an inclination; and
The secondary battery electrode manufacturing system, characterized in that it comprises a laser up and down driving unit for driving the edge line curing laser up and down. 제11항에 있어서,
상기 엣지 선 경화 레이저는,
상기 코팅기재의 이송방향의 가로로 배치되어 상기 코팅기재에 코팅된 활물질의 제1 측 모서리부를 선 경화하는 제1 엣지 선 경화 레이저; 및
상기 제1 엣지 선 경화 레이저와 이격되게 배치되어 상기 코팅기재에 코팅된 활물질의 제2 측 모서리부를 선 경화하는 제2 엣지 선 경화 레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 시스템.According to claim 11,
The edge line hardening laser,
a first edge line curing laser disposed in the transverse direction of the conveying direction of the coated substrate and pre-curing a first side corner of the active material coated on the coated substrate; and
The secondary battery electrode manufacturing system, characterized in that it comprises a second edge line curing laser disposed spaced apart from the first edge line curing laser to pre-curing the second edge of the active material coated on the coating substrate. 제1항에 있어서,
상기 활물질은 슬러리이며,
상기 코팅 장치는,
상기 코팅기재의 상면과 소정 거리 이격되어 상기 슬러리를 분사하는 슬롯다이; 및
상기 코팅기재의 하면을 지지하는 코팅 롤을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 시스템. According to claim 1,
The active material is a slurry,
The coating device,
a slot die spaced apart from the upper surface of the coating substrate by a predetermined distance to inject the slurry; and
Secondary battery electrode manufacturing system, characterized in that it comprises a coating roll for supporting the lower surface of the coating substrate. 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. According to claim 1,
The coating material rewinder,
A rewinder roll for rewinding the coated substrate into a roll state; and
A secondary battery electrode manufacturing system comprising at least one cooling roll disposed upstream of the rewinder roll along the in-line direction to cool the coating material before the coating material is re-wound on the rewinder roll. 롤 형태로 권취되어 있는 코팅기재를 언와인딩하여 공급하는 언와인딩 단계;
상기 코팅기재 언와인더로부터 언와인딩되는 코팅기재를 공급받아 인라인으로 상기 코팅기재의 코팅 영역에 활물질을 코팅하는 단계;
인라인으로 상기 코팅기재를 통과시키면서 상기 코팅기재에 코팅된 활물질을 건조시키는 건조 단계;
상기 활물질이 코팅된 코팅기재를 인라인으로 전달받아 활물질의 표면적을 확대시키기 위하여 상기 코팅기재에 코팅된 활물질을 가공하는 활물질 표면적 확대 가공 단계; 및
상기 활물질이 가공된 상기 코팅기재를 롤 상태로 리와인딩하는 리와인딩 단계를 포함하며,
상기 활물질 표면적 확대 가공 단계는 상기 활물질에 레이저를 조사하여 상기 활물질의 표면적을 확대시키기 위하여 상기 활물질에 홈을 가공하거나 상기 활물질에 패턴을 가공하는 단계로서, 장치본체에 지지되는 멀티 헤드 스캐너가 상기 코팅기재의 상부에 배치되되 인라인 방향을 따라 가로로 배치되어 상기 활물질의 각 부분을 담당하여 가공하는 단계이며,
상기 건조 단계는,
상기 코팅기재에 코팅된 상기 활물질을 건조하기 위하여 상기 활물질에 레이저를 조사하는 레이저 건조 단계;
상기 레이저 건조 단계 전에 제1 온도 범위의 열풍으로 상기 코팅기재에 코팅된 상기 활물질을 건조하는 제1 열풍 건조 단계; 및
상기 레이저 건조 단계 후에 제2 온도 범위의 열풍으로 상기 코팅기재에 코팅된 상기 활물질을 건조하는 제2 열풍 건조 단계를 포함하며,
상기 레이저 건조 단계는,
인라인 방향을 따라 상호 이격 배치되는 복수 개의 건조용 레이저가, 적어도 하나의 레이저건조롤러에 의하여 지지되어 이송되는 상기 코팅기재에 레이저를 조사하여 상기 활물질을 건조하는 단계인 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 방법. An unwinding step of unwinding and supplying the coated substrate wound in the form of a roll;
receiving the unwinding coating material from the coating material unwinder and in-line coating an active material on the coating area of the coating material;
A drying step of drying the active material coated on the coating substrate while passing the coating substrate in-line;
An active material surface area enlargement processing step of processing the active material coated on the active material to increase the surface area of the active material by receiving the coated substrate coated with the active material in-line; and
A rewinding step of rewinding the coated substrate on which the active material is processed into a roll state,
The active material surface area enlargement processing step is a step of processing a groove in the active material or processing a pattern in the active material in order to expand the surface area of the active material by irradiating the active material with a laser, and a multi-head scanner supported by the device body is disposed on top of the coating substrate and disposed horizontally along the in-line direction to process each part of the active material,
In the drying step,
A laser drying step of irradiating a laser to the active material to dry the active material coated on the coated substrate;
A first hot air drying step of drying the active material coated on the coating substrate with hot air in a first temperature range before the laser drying step; and
A second hot air drying step of drying the active material coated on the coating substrate with hot air in a second temperature range after the laser drying step,
The laser drying step,
A method of manufacturing a secondary battery electrode, characterized in that a step of drying the active material by irradiating a plurality of drying lasers spaced apart from each other along the in-line direction to the coating substrate supported and transported by at least one laser drying roller. 삭제delete 삭제delete 제15항에 있어서,
상기 코팅 단계 후에 상기 코팅기재에 코팅된 활물질의 적어도 일측 모서리부를 경화시키는 엣지 선 경화 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 방법. According to claim 15,
After the coating step, the secondary battery electrode manufacturing method characterized in that it further comprises an edge line curing step of curing at least one corner of the active material coated on the coating substrate. 제18항에 있어서,
상기 엣지 선 경화 단계는, 상기 코팅기재에 코팅된 활물질이 흘러내려 경사가 발생하는 것을 방지하기 위하여 상기 건조 단계 전에 상기 활물질의 양측 모서리부에 레이저를 조사하여 경화시키는 엣지 선 경화 레이저 경화 단계인 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조 방법. According to claim 18,
The edge line curing step is an edge line curing laser curing step of curing by irradiating a laser to both corner portions of the active material before the drying step in order to prevent the active material coated on the coating substrate from flowing down and causing an inclination. Secondary battery electrode manufacturing method, characterized in that. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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