KR102612942B1 - 전극 제조 장치 - Google Patents

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이준형
김형돈
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넥스타테크놀로지 주식회사
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Abstract

본 발명은 전극 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 슬롯 다이와 이송 롤러의 정렬이 어긋남에 따라 집전체에 대한 전극 슬러리의 코팅 균일성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 전극 제조 장치에 관한 것이다.

Description

전극 제조 장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING ELECTRODE}
본 발명은 전극 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 슬롯 다이와 이송 롤러의 정렬이 어긋남에 따라 집전체에 대한 전극 슬러리의 코팅 균일성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 전극 제조 장치에 관한 것이다.
전지는 양극과 음극에 전기 화학 반응이 가능한 물질을 사용함으로써 전력을 저장하는 것이다. 이러한 전지 중 대표적인 예로는 양극 및 음극에서 리튬 이온이 인터칼레이션/디인터칼레이션될 때의 화학전위(chemical potential)의 차이에 의하여 전기 에너지를 저장하는 리튬 이차전지가 있다.
상기 이차전지는 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조를 가지며 그 중 상기 양극 및 상기 음극을 포함하는 전극은 전극 활물질 및 도전재를 혼합하여 전극 슬러리(slurry)를 제조하는 믹싱 공정, 상기 전극 슬러리를 금속 호일과 같은 시트 형태의 집전체 상에 도포하는 코팅 고정, 상기 집전체 상에 코팅된 전극 슬러리 코팅층의 용매를 제거하는 건조 공정, 건조된 전극판을 롤 프레스(roll-press)로 가압하여 밀도와 두께를 조정하는 압연 공정 및 제품의 사양에 맞는 폭으로 재단하는 슬리팅 공정을 거쳐 제조된다.
상기 전극 슬러리를 집전체 상에 도포하여 코팅하는 방식으로는 슬롯 다이 코터(slot die coater), 립 코터(lip coater), 코마 롤(comma roll) 및 닥터 블레이드(doctor blade) 등이 있으며, 이 중, 전극 슬러리를 슬롯 다이를 통하여 일정한 압력으로 분사하여 집전체에 도포하는 슬롯 다이 방식은 얇은 두께의 박막 코팅이 가능함과 동시에 대량 생산이 가능하여 전극 코팅 수단으로서 주로 사용되고 있다.
슬롯 다이를 사용한 전극 슬러리 코팅에 있어서 고품질·고효율의 제품을 구현하고, 생산성을 높이기 위해 슬롯 다이의 광폭화 및 도포 공정의 고속화가 이루어져야 하고, 이에 따라 슬롯 다이에서 토출되는 전극 슬러리의 양이 슬롯 다이의 폭방향 전체에 걸쳐 항상 일정해야 한다는 문제, 즉, 코팅 균일성을 확보하는 것이 더욱 중요한 기술문제로 대두하게 되었다.
상기 슬롯 다이에서 토출되는 전극 슬러리의 양이 증가할수록 상기 슬롯 다이와 대향하는 이송 롤러의 회전 속도가 증가하여야 하며, 회전 속도 증가 및 회전 속도 증가로 인해 수반되는 이송 롤러의 진동으로 인해 상기 슬롯 다이와 상기 이송 롤러 간의 정렬이 어긋날 수 있다.
특히, 상기 슬롯 다이의 폭이 증가하고, 상기 슬롯 다이로부터 토출되는 전극 슬러리의 양이 증가할수록 상기 슬롯 다이와 상기 이송 롤러의 정렬이 미세하게 어긋나는 경우에도 전극 슬러리의 코팅 균일성의 저하가 심화되고 주름이 발생할 수 있으므로, 슬롯 다이와 이송 롤러의 정렬이 어긋남에 따라 집전체에 대한 전극 슬러리의 코팅 균일성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 전극 제조 장치의 개발 필요성이 증대되고 있다.
전술한 바와 같이, 전극 제조의 생산성을 증가시키기 위해 슬롯 다이의 폭을 넓히고 상기 슬롯 다이로부터 토출되는 전극 슬러리의 양 및 이에 대응하여 이송 롤러의 회전 속도를 증가시키는 경우, 전극 슬러리의 코팅 불균형이 증가할 수 있다.
이러한 배경 하에서, 본 발명은 슬롯 다이를 이용하여 집전체에 전극 슬러리를 도포함에 있어서, 집전체에 대한 전극 슬러리의 코팅 균일성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 전극 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 슬롯 다이와 이송 롤러 간의 정렬이 어긋나는 것을 방지함으로써 제조하고자 하는 전극의 폭 및 슬롯 다이로부터 토출되는 전극 슬러리의 양이 증가하는 경우에도 코팅 균일성의 저하를 방지할 수 있는 전극 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 전극 슬러리 코팅 공정 중에 상기 슬롯 다이와 상기 이송 롤러 간의 정렬이 어긋나는 경우에, 별도로 구비된 센서를 통해 상기 정렬이 어긋남을 측정하고 상기 센서가 측정한 거리 정보에 기반하여 상기 슬롯 다이와 상기 이송 롤러 간의 정렬(얼라인)을 조정할 수 있는 전극 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 집전체에 전극 슬러리를 도포하는 슬롯 다이, 집전체의 이송을 가이드하는 이송 롤러, 상기 이송 롤러의 양 측에 각각 소정의 깊이만큼 함입되어 마련된 수용부, 상기 이송 롤러에 대향하는 상기 슬롯 다이의 전면에 상기 수용부의 형상에 대응하도록 돌출된 돌출부가 마련된 전극 제조 장치가 제공된다.
여기서, 상기 집전체의 이송시 상기 이송 롤러는 상기 수용부가 상기 돌출부를 수용한 상태로 회전함으로써, 상기 슬롯 다이와 상기 이송 롤러를 구조적인 수단을 통해 정렬시킬 수 있다.
또한, 상기 돌출부는 상기 슬롯 다이 상에서 좌우로 이동 가능하도록 구비됨에 따라, 상이한 길이를 가지는 이송 롤러를 필요에 의하여 교체해가며 사용할 때 이송 롤러의 길이의 변화에 따라 달라질 수 있는 수용부의 위치에 대응하여 삽입될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 집전체에 전극 슬러리를 도포하는 슬롯 다이 및 집전체의 이송을 가이드하는 이송 롤러, 상기 이송 롤러의 양 측에 각각 소정의 깊이만큼 함입되어 마련된 수용부, 상기 슬롯 다이의 내부에 배치되되, 적어도 일부는 상기 이송 롤러에 대향하는 상기 슬롯 다이의 전면으로부터 상기 수용부의 형상에 대응하도록 돌출된 돌출부가 마련된 전극 제조 장치가 제공된다.
여기서, 상기 집전체의 이송시 상기 이송 롤러는 상기 수용부가 상기 돌출부를 수용한 상태로 회전함으로써, 상기 슬롯 다이와 상기 이송 롤러를 구조적인 수단을 통해 정렬시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수용부는 상기 이송 롤러와 착탈식으로 구비됨에 따라 종래 사용하던 이송 롤러를 그대로 사용할 수 있다.
또한, 상기 돌출부에는 상기 수용부와 상기 돌출부 사이의 거리를 측정하는 제1 센서 모듈이 구비되며, 상기 제1 센서 모듈에 의해 측정된 거리 정보에 기반하여 상기 이송 롤러에 대한 상기 슬롯 다이의 얼라인(정렬)을 조정하는 얼라인 모듈을 더 포함함으로써, 전극 슬러리의 코팅 균일성을 향상시킬 수 있다.
아울러, 상기 슬롯 다이의 전면에는 상기 슬롯 다이와 상기 이송 롤러 사이의 거리를 측정하는 제2 센서 모듈이 구비되며, 상기 제2 센서 모듈에 의해 측정된 거리 정보에 기반하여 상기 이송 롤러에 대한 상기 슬롯 다이의 얼라인을 조정하는 상기 얼라인 모듈을 더 포함함으로써, 전극 슬러리의 코팅 균일성을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 이송 롤러는 상기 이송 롤러의 외주면에 구비된 수용부가 슬롯 다이의 전면에 구비된 돌출부에 수용된 상태로 회전하여 상기 전극 슬러리의 코팅시 발생할 수 있는 슬롯 다이 및/또는 이송 롤러 간의 진동, 이탈, 이격 등 코팅 불균형을 야기하는 정렬 불량을 구조적인 수단을 통해 방지할 수 있다.
또한, 상기 돌출부는 상기 슬롯 다이와 일체로 구비됨으로써 상기 수용부가 상기 돌출부를 수용한 상태로 상기 이송 롤러가 회전할 때 상기 돌출부가 기설정된 위치에서 이동하거나 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 상기 돌출부는 상기 슬롯 다이 상에서 좌우로 이동 가능하도록 구비됨으로써 본 발명에 따른 전극 제조 장치에 포함되는 이송 롤러의 길이가 달라지고 이에 따라 상기 이송 롤러의 양 측에 마련된 수용부의 위치가 달라질 때, 상기 돌출부의 좌우 위치를 상기 수용부에 대응하도록 이동시켜 상기 슬롯 다이를 전면적으로 교체해야하는 번거로움을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 슬롯 다이의 내부에 배치되되, 적어도 일부는 상기 이송 롤러에 대향하는 상기 슬롯 다이의 전면으로부터 상기 수용부의 형상에 대응하도록 돌출된 돌출부가 마련됨에 따라, 종래 사용하던 슬롯 다이에 상기 돌출부를 삽입하는 것만으로도 상기 슬롯 다이와 상기 이송 롤러 간의 정렬 불량으로 인한 전극 슬러리의 코팅 균일성 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수용부는 상기 이송 롤러와 착탈식으로 구비됨에 따라, 양 측에 각각 소정의 깊이만큼 함입된 수용부가 구비된 이송 롤러를 별도로 제조 내지 사용할 필요 없이 종래 전극 제조 장치에 적용되던 이송 롤러의 양 측에 상기 착탈식으로 마련된 수용부를 결합시킴으로써 본 발명에 다른 전극 제조 장치를 구현할 수 있다.
아울러, 상기 수용부의 내측에는 상기 이송 롤러의 회전시 상기 돌출부와 접촉하여 회전 가능한 베어링 부재가 마련됨으로써, 상기 수용부와 상기 수용부에 삽입되어 회전하는 상기 돌출부와의 마찰로 인한 마모를 감소시킬 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 장치의 측면도이다.
도 2는 도 1에 따른 전극 제조 장치의 평면도이다.
도 3은 도 1에 따른 전극 제조 장치의 사시도이다.
도 4는 돌출부가 슬롯 다이 상에서 좌우로 이동 가능하도록 구비된 전극 제조 장치를 나타낸 것이다.
도 5 (a)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 제조 장치의 분해 사시도이고, 도 5 (b)는 도 5 (a)에 따른 전극 제조 장치의 결합 사시도이다.
도 6은 수용부가 이송 롤러와 착탈식으로 구비되는 전극 제조 장치를 나타낸 것이다.
도 7은 수용부의 내측에 위치하는 베어링 부재가 마련된 전극 제조 장치를 나타낸 것이다.
도 8는 수용부에 마련된 제1 센서 모듈 및 슬롯 다이에 마련된 얼라인 모듈을 포함하는 전극 제조 장치의 일부분을 나타낸 것이다.
도 9는 도 8에 따른 전극 제조 장치의 측면도이다.
도 10은 도 8에 도시된 얼라인 모듈이 슬롯 다이와 이송 롤러를 얼라인 하는 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
본 발명을 더 쉽게 이해하기 위해 편의상 특정 용어를 본원에 정의한다. 본원에서 달리 정의하지 않는 한, 본 발명에 사용된 과학 용어 및 기술 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미를 가질 것이다. 또한, 문맥상 특별히 지정하지 않는 한, 단수 형태의 용어는 그것의 복수 형태도 포함하는 것이며, 복수 형태의 용어는 그것의 단수 형태도 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본원에 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 전극 제조 장치에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 장치의 측면도이고, 도 2는 도 1에 따른 전극 제조 장치의 평면도이고, 도 3은 도 1에 따른 전극 제조 장치의 사시도이다.
도 1 내지 도 3를 참조하면, 집전체(C, Current Collertor)에 전극 슬러리(S, Slurry)를 도포하는 슬롯 다이(100) 및 상기 집전체(C)의 이송을 가이드하는 이송 롤러(200)를 포함하는 전극 제조 장치가 제공된다.
상기 슬롯 다이(100)는 전극 슬러리(S)를 금속 호일과 같은 시트 형태의 집전체(C) 상에 도포하기 위한 기구로서, 별도로 구별하여 도시하지는 않았으나 상기 전극 슬러리(S)를 슬롯 다이(100)로 공급하기 위한 역할을 하는 슬러리 공급구, 상부 다이(UD, upper-die)와 상기 상부 다이(UD)의 하부에 결합되어 전극 슬러리(S)가 수용되는 내부 공간을 형성하는 하부 다이(LD, lower-die)를 구비하는 슬롯 다이 몸체부, 및 상기 상부 다이(UD)와 상기 하부 다이(LD) 사이에 결합되는 심부(113)를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 심부(113)는 상기 상부 다이(UD)와 상기 하부 다이(LD)의 사이에 끼워지는 것으로, 전극 슬러리(S)가 수용되는 내부 공간과 통하는 중공을 가지고 상기 집전체(C)를 향해 개구되어 있는 플레이트 형상의 부재일 수 있다.
상기 이송 롤러(200)는 원기둥 형태이며, 상기 이송 롤러(200)의 중심에 위치하는 회전축(210) 및 상기 회전축(210)의 둘레 내지 외주면을 감싸도록 마련되어 상기 집전체(C)와 맞닿아 지지하는 몸체(220)를 포함한다. 또한, 상기 회전축(210)은 모터, 엔진 등 상기 이송 롤러(200)에 회전력을 부여하는 구동 수단과 결합되어 상기 집전체(C)의 이송 방향으로 회전할 수 있다.
본 발명에 따른 전극 제조 장치는 상기 이송 롤러(200)의 양 측에 각각 소정의 깊이만큼 함입된 수용부(230)가 상기 이송 롤러(200)의 외주면을 따라 마련되고, 상기 이송 롤러(200)에 대향하는 상기 슬롯 다이의 전면에는 상기 수용부(230)의 형상에 대응하도록 돌출된 돌출부(110)가 마련되며, 상기 집전체(C)의 이송시 상기 이송 롤러(200)는 상기 수용부(230)가 상기 돌출부(110)를 수용한 상태로 회전할 수 있다.
이 때, 상기 "양 측"은 상기 이송 롤러(200) 중 집전체(C) 및 전극 슬러리(S)가 이송되는 부분 내지 상기 슬롯 다이(100)로부터 전극 슬러리(S)가 토출되는 부분을 제외한 부분을 의미할 수 있다.
상기 돌출부(110)의 소정의 높이 내지 상기 돌출부(110)의 형상에 대응하도록 함입된 수용부(230)의 깊이는, 상기 돌출부(110)가 상기 수용부(230)에 삽입된 상태에서 상기 이송 롤러(200)가 회전하여 상기 집전체(C)를 이송시킬 때 상기 슬롯 다이(100)와 상기 이송 롤러(200) 간의 좌우방향 이동, 롤(roll) 방향 회전 및 요잉(yawing) 방향 회전을 억제하도록 설정될 수 있다.
또한, 상기 돌출부(110)가 상기 수용부(230)에 삽입되는 방식은 억지 끼워 맞춤, 중간 끼워 맞춤 및 헐거운 끼워 맞춤 중 적어도 하나일 수 있으며, 바람직하게는 중간 끼워 맞춤 또는 헐거운 끼워 맞춤, 더욱 바람직하게는 중간 끼워 맞춤 방식일 수 있다.
이에 따라, 상기 돌출부(110) 및 상기 수용부(230)는 상기 슬롯 다이(100)와 상기 이송 롤러(200) 간의 이동 및 회전으로 인한 정렬 오차를 물리적, 구조적으로 억제하고, 가이드 역할을 수행할 수 있다.
상기 도 1 내지 도 3에서는 상기 돌출부(110)가 상기 상부 다이(UD)에 구비된 것으로 도시하였으나, 상기 상부 다이(UD) 및 상기 하부 다이(LD)로부터 선택되는 적어도 하나에 구비될 수 있다.
한편, 별도로 도시하지는 않았으나, 상기 돌출부(110)는 상기 이송 롤러(200)와 일체로 구비될 수 있다. 상기 돌출부(110)는 상기 이송 롤러(200)와 일체로 구비됨으로써 상기 수용부(230)가 상기 돌출부(110)를 수용한 상태로 상기 이송 롤러(200)가 회전할 때, 상기 돌출부(110)가 기설정된 위치에서 이동하거나 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 돌출부(110)가 이동 가능하도록 구비된 전극 제조 장치를 나타낸 것이다. 도 4를 참조하면, 상기 돌출부(110)는 상기 슬롯 다이(100) 상에서 일 방향, 예를 들어, 좌우 방향으로 이동 가능하도록 구비될 수 있다.
상기 돌출부(110)는 상기 수용부(230)에 삽입될 수 있도록 상기 수용부(230)에 대응하는 위치로 이동할 수 있고, 이후 상기 돌출부(110)는 별도의 고정 수단(미도시)를 통해 상기 돌출부(110)의 고정될 수 있다.
이 때, 상기 돌출부(110)가 상기 슬롯 다이(100) 상에서 좌우로 이동하는 방식은 슬라이딩 이동 방식일 수 있고, 이를 위해, 상부 다이(UD) 또는 하부 다이(LD) 중 적어도 하나에 슬라이딩 레일(120)이 마련되고, 상기 돌출부(110)에는 상기 슬라이딩 레일(120) 상에서 이동 가능한 이동 부재, 예를 들어, 슬라이딩 롤러(미도시)가 마련될 수 있다.
상기 돌출부(110)는 상기 슬라이딩 방식뿐만 아니라 상기 슬롯 다이(100) 상에서 이동 및 고정이 용이한 끼움 결합식, 나사 결합식 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 방식으로 이동할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이, 상기 돌출부(110)는 상기 슬롯 다이(100) 상에서 좌우로 이동 가능하도록 구비됨으로써, 상기 이송 롤러(200)의 길이 및 상기 이송 롤러(200)의 양 측에 마련된 수용부(230)의 위치가 사용 환경 및 목적에 따라 달라지는 경우 상기 돌출부(110)의 좌우 위치를 상기 수용부(230)에 대응하도록 이동시킬 수 있다.
이에 따라, 상기 수용부(230)의 위치가 달라지는 경우에도 상기 돌출부(110)를 상기 수용부(230)에 대응시키기 위해 상기 슬롯 다이(100)를 전면적으로 교체할 필요 없이 상기 돌출부(110)를 이동시켜 상기 수용부(230)에 대응하도록 위치시킬 수 있다.
도 5 (a)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 제조 장치의 분해 사시도이고, 도 5 (b)는 도 5 (a)에 따른 전극 제조 장치의 결합 사시도이다.
도 5 (a) 및 도 5 (b)에 따르면, 집전체(C)에 전극 슬러리(S)를 도포하는 슬롯 다이(100) 및 상기 집전체(C)의 이송을 가이드하는 이송 롤러(200)를 포함하며, 상기 이송 롤러(200)의 양 측에 각각 소정의 깊이만큼 함입된 수용부(230)가 상기 이송 롤러(200)의 외주면을 따라 마련되고, 상기 슬롯 다이(100)의 내부에 배치되되, 적어도 일부는 상기 이송 롤러(200)에 대향하는 상기 슬롯 다이(100)의 전면으로부터 상기 수용부(230)의 형상에 대응하도록 돌출된 돌출부(110)가 마련되며, 상기 집전체(C)의 이송시 상기 이송 롤러(200)는 상기 수용부(230)가 상기 돌출부(110)를 수용한 상태로 회전하는 전극 제조 장치가 제공된다.
구체적으로, 상기 돌출부(110)는 상기 슬롯 다이(100)의 내부에 배치되는 몸체 부재(111) 및 상기 수용부(230)의 형상에 대응하도록 상기 몸체 부재(111)로부터 연장되어 돌출된 돌기 부재(112)를 포함할 수 있다.
상기 몸체 부재(111)는 상기 상부 다이(UD)와 상기 하부 다이(LD) 사이에 삽입되며, 상기 슬러리 공급구가 구비된 위치에 따라, 상기 상부 다이(UD)와 상기 심부(113)의 사이 및 상기 하부 다이(LD)와 상기 심부(113)의 사이로부터 선택되는 적어도 하나에 위치할 수 있다.
도 5 (a)에서는 상기 몸체 부재(111)가 상기 상부 다이(UD)의 하부와 동일한 면적을 가지는 판재 형상인 것으로 도시하였으나, 상기 상부 다이(UD) 및 상기 하부 다이(LD) 사이에 배치되고 상기 몸체 부재(111)로부터 연장 돌출되는 돌기 부재(112)를 단단하게 지지할 수 있는 것이라면 그 형상은 특별히 제한되지 않는다.
상기 도 5 (a) 및 도 5 (b)에 따른 전극 제조 장치는 상기 슬롯 다이(100)의 상부 다이(UD) 및 하부 다이(LD)의 사이에 상기 돌출부(110)를 삽입함으로써, 상기 수용부(230)에 삽입되는 돌출부(110)를 구비하기 위해 별도로 슬롯 다이(100)를 설계 및 제조할 필요없이 종래 사용하던 슬롯 다이(100)를 활용할 수 있다. 이에 따라, 전극 제조 장치의 제조 단가가 상승하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 이송 롤러(200)의 양 측에 마련된 수용부(230)의 위치가 변경되는 경우에도, 이전에 사용하던 돌출부(110)를 상기 변경된 수용부(230)에 대응하도록 마련된 돌출부(110)로 교체함으로써, 상기 슬롯 다이(100)를 전면적으로 교체하는 번거로움을 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 전극 제조 장치는 상기 슬롯 다이(100)의 내부에 배치되되, 적어도 일부는 상기 이송 롤러(200)에 대향하는 상기 슬롯 다이(100)의 전면으로부터 상기 수용부(230)의 형상에 대응하도록 돌출된 돌출부(110)가 마련됨에 따라, 종래 사용하던 슬롯 다이(100)에 상기 돌출부(110)를 삽입하는 것만으로도 상기 슬롯 다이(100)와 상기 이송 롤러(200) 간의 정렬 불량으로 인한 전극 슬러리(S)의 코팅 균일성 저하를 방지할 수 있다.
도 6은 수용부(230)가 이송 롤러(200)와 착탈 가능하도록 마련되는 전극 제조 장치를 나타낸 것이다. 도 6을 참조하면, 상기 수용부(230)는 상기 이송 롤러(200)의 양 측으로부터 각각 착탈 가능하도록 마련될 수 있다.
상기 수용부(230)는 상기 이송 롤러(200)의 양 측과 견고하게 결합되되, 상기 이송 롤러(200)를 교체하거나 수리할 필요가 있는 경우, 상기 수용부(230)를 상기 이송 롤러(200)의 양 측과 용이하게 분리할 수 있다.
상기 수용부(230)는, 예를 들어, 상기 이송 롤러(200)의 직경보다 큰 외경 및 상기 외경보다 작은 내경을 가지는 속이 빈 원기둥 형상을 가지되, 상기 수용부(230) 중 적어도 일부는 외주면을 따라 소정의 깊이만큼 함입될 수 있다. 이 때, 상기 수용부(230)의 내경은, 상기 수용부(230)가 상기 이송 롤러(200)와 억지 끼워 맞춤, 중간 끼워 맞춤 및 헐거운 끼워 맞춤 중 적어도 하나의 방식으로 결합되도록 설정될 수 있으며, 바람직하게는 중간 끼워 맞춤 또는 억지 끼워 맞춤 방식으로 견고하게 결합되도록 설정될 수 있다.
상기 끼워 맞춤 방식 이외에도, 상기 수용부(230)는 상기 이송 롤러(200)의 양측과 착탈이 용이한 버클식, 자석 결합식 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 수용부(230)는 상기 이송 롤러(200)와 착탈식으로 구비됨에 따라, 상기 이송 롤러(200)의 양 측에 각각 소정의 깊이만큼 함입된 수용부(230)가 마련된 이송 롤러(200)를 별도로 설계 및 제조할 필요 없이, 통상 사용 내지 판매되는 이송 롤러(200)의 양 측에 상기 수용부(230)를 각각 결합시켜 사용할 수 있다.
이와 같이, 상기 수용부(230)가 상기 이송 롤러(200)의 양 측으로부터 착탈 가능하도록 마련되는 경우, 상기 이송 롤러(200)의 외주면에 상기 수용부(230)를 구비하기 위한 공정이 생략되고, 공지된 이송 롤러(200)를 과도한 설계 변경없이 구득하여 사용 가능함에 따라, 제조 공정의 단순화 및 비용 절감을 도모할 수 있다.
도 7은 수용부(230)의 내측에 위치하는 베어링 부재(231)가 마련된 전극 제조 장치를 나타낸 것이다. 도 7을 참조하면, 상기 수용부(230)의 내측에는 상기 이송 롤러(200)의 회전시 상기 돌출부(110)와 접촉하여 회전 가능한 베어링 부재(231)가 마련될 수 있다.
상기 베어링 부재(231)는 상기 수용부(230)가 상기 돌출부(110)를 수용한 상태에서 상기 이송 롤러(200)가 회전할 때, 상기 수용부(230)의 회전에 대응하여 시계 방향 내지 반시계 방향으로 회전함으로써 상기 돌출부(110)와의 마찰을 감소시켜 불필요한 소음, 마모, 진동을 억제하고 상기 슬롯 다이(100)와 상기 이송 롤러(200)의 정렬을 통한 전극 슬러리(S)의 코팅 균일성을 개선할 수 있다.
상기 도 7에서는 상기 베어링 부재(231)를 니들 롤러 베어링(needle roller bearing)의 일종으로 도시하였으나, 이외에도 슬리브 베어링(sleeve bearing), 볼 베어링(ball bearing), 롤러 베어링(roller bearing) 등 상기 회전하는 수용부(230)와 상기 돌출부(110) 사이의 마찰을 감소시키기 위해 통상적으로 사용되는 기계적, 자기적 수단이라면 특별히 제한되지 않고 적용될 수 있다.
도 8은 수용부(230)에 마련된 제1 센서 모듈(232) 및 슬롯 다이(100)에 마련된 얼라인 모듈(130)을 포함하는 전극 제조 장치의 일부분을 나타낸 것이며, 도 9는 상기 도 8에 따른 전극 제조 장치의 측면도를 나타낸 것이다.
도 8 및 도 9에 따른 전극 제조 장치는, 상기 돌출부(110)에 상기 수용부(230)와 상기 돌출부(110) 사이의 거리를 측정하는 제1 센서 모듈(232)이 구비되며, 상기 제1 센서 모듈(232)에 의해 측정된 거리 정보에 기반하여 상기 이송 롤러(200)에 대한 상기 슬롯 다이(100)의 얼라인을 조정하는 얼라인 모듈(130)을 더 포함할 수 있다.
상기 도 8 및 도 9에는 상기 제1 센서 모듈(232)이 상기 수용부(230)의 내측에 단일하게 구비된 것으로 도시되었으나, 상기 제1 센서 모듈(232)은 상기 수용부(230)의 양 측에 각각 구비될 수 있다.
상기 제1 센서 모듈(232)은 상기 돌출부(110)가 상기 수용부(230)에 완전히 삽입되어 있는 상태, 즉, 상기 슬롯 다이(100)와 상기 이송 롤러(200)가 맞닿아 있는 상태의 돌출부(110)와 수용부(230) 사이의 거리를 기준점으로 삼을 수 있다.
상기 제1 센서 모듈(232)은 상기 돌출부(110)와 상기 수용부(230) 사이의 거리를 측정한 후, 상기 얼라인 모듈(130)에 상기 돌출부(110)와 상기 수용부(230) 사이의 거리를 전달하거나, 상기 기준점을 사용하여 상기 슬롯 다이(100)와 상기 이송 롤러(200) 사이의 거리, 구체적으로, 상기 슬롯 다이(100)의 전면과 상기 이송 롤러(200)의 외주면 사이의 거리 또는 상기 슬롯 다이(100)의 전면과 상기 이송 롤러(200) 상에 위치하는 집전체(C) 사이의 거리를 계산한 후 상기 얼라인 모듈(130)에 전달할 수 있다.
이 때, 상기 제1 센서 모듈(232)은 상기 돌출부(110)와 상기 수용부(230) 사이의 거리를 측정하기 위한 초음파 센서, 적외선 센서, 라이다(LIDAR) 센서, 레이더(RADAR) 센서, 카메라 센서 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 상기 돌출부(110)와 상기 수용부(230) 사이의 거리를 측정할 수 있는 수단이라면 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 얼라인 모듈(130)은 상기 제1 센서 모듈(232)로부터 상기 돌출부(110)와 상기 수용부(230) 사이의 거리를 전달받은 경우, 상기 기준점을 사용하여 상기 슬롯 다이(100)와 상기 이송 롤러(200) 사이의 거리를 계산한 후, 상기 전극 제조 장치의 사용자가 기설정한 슬롯 다이(100)와 이송 롤러(200) 사이의 거리와 비교할 수 있다.
상기 얼라인 모듈(130)은 상기 제1 센서 모듈(232)로부터 상기 슬롯 다이(100)와 상기 이송 롤러(200) 사이의 거리를 전달받은 경우, 별도의 계산 없이 제1 센서 모듈(232)로부터 전달받은 상기 슬롯 다이(100)와 상기 이송 롤러(200) 사이의 거리를 사용자가 기설정한 슬롯 다이(100)와 이송 롤러(200) 사이의 거리와 비교할 수 있다.
상기 제1 센서 모듈(232)로부터 측정된 거리 정보에 기반한 상기 슬롯 다이(100)와 상기 이송 롤러(200) 사이의 거리가 상기 사용자가 기설정한 거리와 상이한 경우, 상기 얼라인 모듈(130)을 통해 상기 슬롯 다이(100)를 이동 내지 회전시킴으로써, 상기 슬롯 다이(100)의 얼라인을 조정할 수 있다.
도 10은 도 8에 도시된 상기 얼라인 모듈(130)이 상기 슬롯 다이(100)와 상기 이송 롤러(200)를 얼라인 하는 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 10에서와 같이 상기 이송 롤러(200)와 상기 슬롯 다이(100)의 정렬이 어긋난 경우, 상기 수용부(230)의 양 측에 각각 구비된 제1 센서 모듈(232)로부터 계산된 슬롯 다이(100)와 이송 롤러(200) 사이의 거리 중 적어도 하나는 상기 사용자가 기설정한 거리와 상이할 수 있다.
상기 제1 센서 모듈(232)로부터 계산된 거리와 상기 사용자가 기설정한 거리 정보가 서로 상이한 경우, 슬롯 다이(100)의 양 측에 각각 마련된 상기 얼라인 모듈(130)은 상기 슬롯 다이(100)를 전후, 좌우 및 상하로 이동시키거나, 회전시킴으로써 상기 이송 롤러(200)에 대한 상기 슬롯 다이(100)의 얼라인을 조정할 수 있다.
이와 같이, 상기 제1 센서 모듈(232) 및 상기 얼라인 모듈(130)이 상기 슬롯 다이(100)와 상기 이송 롤러(200) 간의 얼라인을 조정함으로써 상기 집전체(C) 상에 도포되는 상기 전극 슬러리(S)의 코팅 균일성이 개선될 수 있다.
한편, 상기 도 6 및 도 7에는 상기 얼라인 모듈(130)이 상기 슬롯 다이(100)의 양 측 하단에 복수개가 설치된 것으로 도시하였으나, 필요에 따라 하나만 설치될 수도 있으며, 상기 슬롯 다이(100)의 상단, 측단 및 후단 중 적어도 하나에 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이송 롤러(200)에 대향하는 상기 슬롯 다이(100)의 전면에는 상기 슬롯 다이(100)와 상기 이송 롤러(200) 사이의 거리, 구체적으로, 상기 슬롯 다이(100)의 전면과 상기 이송 롤러(200)의 외주면 사이의 거리 또는 상기 슬롯 다이(100)의 전면과 상기 이송 롤러(200) 상에 위치하는 집전체(C) 사이의 거리를 측정하는 제2 센서 모듈(미도시)이 구비되며, 상기 제2 센서 모듈에 의해 측정된 거리 정보에 기반하여 상기 이송 롤러(200)에 대한 상기 슬롯 다이(100)의 얼라인을 조정하는 얼라인 모듈(130)을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 센서 모듈은 상기 슬롯 다이(100)와 상기 이송 롤러(200)가 맞닿아 있는 상태, 즉, 제2 센서 모듈이 측정한 상기 슬롯 다이(100)와 상기 이송 롤러(200)의 거리가 '0'인 상태를 기준점으로 삼을 수 있다. 이 때, 상기 제2 센서 모듈은 상기 슬롯 다이(100) 전면과 인접한 부분의 상부 다이(UD) 및/또는 하부 다이(LD)에 마련될 수 있다.
상기 제2 센서 모듈은 상기 슬롯 다이(100)와 상기 이송 롤러(200) 사이의 거리를 측정한 후, 상기 얼라인 모듈(130)에 전달할 수 있다.
상기 얼라인 모듈(130)은 상기 제2 센서 모듈로부터 상기 슬롯 다이(100)와 상기 이송 롤러(200) 사이의 거리를 전달받아 상기 사용자가 기설정한 슬롯 다이(100)와 이송 롤러(200) 사이의 거리와 비교할 수 있다.
상기 제2 센서 모듈로부터 측정된 거리 정보에 기반한 상기 슬롯 다이(100)와 상기 이송 롤러(200) 사이의 거리가 상기 사용자가 기설정한 거리와 상이한 경우, 상기 얼라인 모듈(130)을 통해 상기 슬롯 다이(100)를 이동 내지 회전시킴으로써, 상기 슬롯 다이(100)의 얼라인을 조정할 수 있다.
상기 제2 센서 모듈은 상기 이송 롤러(200)에 대향하는 상기 슬롯 다이(100)의 전면에 설치되었다는 점을 제외하고는 상기 제1 센서 모듈(232)과 동일하다. 또한, 상기 제2 센서 모듈과 상기 얼라인 모듈(130)이 상기 이송 롤러(200)에 대한 상기 슬롯 다이(100)의 얼라인을 조정하는 방식은 상기 도 8 내지 도 10에 따른 실시예에 기재된 상기 제1 센서 모듈(232)과 상기 얼라인 모듈(130)이 상기 이송 롤러(200)에 대한 상기 슬롯 다이(100)의 얼라인을 조정하는 방식과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이와 같이, 상기 제2 센서 모듈 및 상기 얼라인 모듈(130)이 상기 슬롯 다이(100)와 상기 이송 롤러(200) 간의 얼라인을 조정함으로써 상기 집전체(C) 상에 도포되는 상기 전극 슬러리(S)의 코팅 균일성이 개선될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 집전체에 전극 슬러리를 도포하는 슬롯 다이; 및
    상기 집전체의 이송을 가이드하는 이송 롤러;
    를 포함하며,
    상기 이송 롤러의 양 측에 각각 소정의 깊이만큼 함입된 수용부가 상기 이송 롤러의 외주면을 따라 마련되고,
    상기 이송 롤러에 대향하는 상기 슬롯 다이의 전면에는 상기 수용부의 형상에 대응하도록 돌출된 돌출부가 마련되며,
    상기 집전체의 이송시 상기 이송 롤러의 수용부에 상기 돌출부가 수용된 상태로 회전하는,
    전극 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 슬롯 다이와 일체로 구비되는,
    전극 제조 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 슬롯 다이의 전면에 마련된 상기 돌출부는 상기 슬롯 다이의 연장 방향을 따라 이동 가능하도록 구비되는,
    전극 제조 장치.
  4. 집전체에 전극 슬러리를 도포하는 슬롯 다이; 및
    상기 집전체의 이송을 가이드하는 이송 롤러;
    를 포함하며,
    상기 이송 롤러의 양 측에 각각 소정의 깊이만큼 함입된 수용부가 상기 이송 롤러의 외주면을 따라 마련되고,
    상기 슬롯 다이는,
    상부 다이;
    상기 상부 다이의 하부에 결합되어 전극 슬러리가 수용되는 내부 공간을 형성하는 하부 다이;
    상기 상부 다이와 상기 하부 다이의 사이에 구비되며, 상기 내부 공간에 수용된 상기 전극 슬러리가 상기 집전체를 향해 토출되도록 개구된 플레이트 형상의 심부; 및
    상기 수용부의 형상에 대응하도록 상기 이송 롤러에 대향하는 상기 슬롯 다이의 전면으로 돌출된 돌출부;
    를 포함하며,
    상기 돌출부는,
    상기 상부 다이와 상기 심부 사이 및 상기 하부 다이와 상기 심부 사이로부터 선택되는 적어도 하나의 위치에 구비되는 몸체 부재; 및
    상기 수용부의 형상에 대응하도록 상기 몸체 부재로부터 연장 돌출된 돌기 부재;
    를 포함하며,
    상기 집전체의 이송시 상기 이송 롤러의 수용부에 상기 돌출부가 수용된 상태로 회전하는,
    전극 제조 장치.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 수용부의 내측에는 상기 이송 롤러의 회전시 상기 돌출부와 접촉하여 회전 가능한 베어링 부재가 마련되는,
    전극 제조 장치.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 수용부는 상기 이송 롤러와 착탈식으로 구비되는,
    전극 제조 장치.
  7. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 수용부 및 상기 돌출부로부터 선택되는 적어도 하나에는 상기 수용부와 상기 돌출부 사이의 거리를 측정하는 제1 센서 모듈이 구비되며,
    상기 제1 센서 모듈에 의해 측정된 거리 정보에 기반하여 상기 이송 롤러에 대한 상기 슬롯 다이의 얼라인을 조정하는 얼라인 모듈을 더 포함하는,
    전극 제조 장치.
  8. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 이송 롤러에 대향하는 상기 슬롯 다이의 전면에는 상기 슬롯 다이와 상기 이송 롤러 사이의 거리를 측정하는 제2 센서 모듈이 구비되며,
    상기 제2 센서 모듈에 의해 측정된 거리 정보에 기반하여 상기 이송 롤러에 대한 상기 슬롯 다이의 얼라인을 조정하는 얼라인 모듈을 더 포함하는,
    전극 제조 장치.
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