KR102643085B1 - 양극재 제조 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 종래발명들의 문제점을 해결하기 위한 양극재 제조 장치에 관한 발명이며, 양극재 제조에 필요한 수산화리튬, NCM 및 증류수를 장치 내로 투입시키는 원료 투입부(100); 상기 원료 투입부(100)와 결합하여, 상기 원료 투입부(100)에서 전달된 복수의 원료를 혼합시키는 교반부(200); 상기 교반부(200)와 연통되어, 혼합된 복수의 원료를 건조시키는 건조부(300); 를 포함하는 양극재 제조 장치다.
Description
본 발명은 수산화리튬과 NCM을 원료로 하여, 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이다.
특허문헌 001은 반응기에 증류수를 넣고 온도범위를 50~60℃로 유지하는 단계; 상기 반응기에 착이온 형성제가 포함된 금속용액을 주입하는 단계; 상기 반응기에 침전제를 주입하는 단계; 상기 반응기 내부의 혼합용액의 pH를 8~10으로 유지하며 교반하여 침전물을 형성하는 단계; 및 상기 반응기 내에 형성된 침전물을 열처리하는 단계;를 포함하며, 상기 금속은 Ni, Co, Mn을 포함하고, 상기 착이온 형성제는 젖산(lactic acid), 호박산(succinic acid), 포름산(formic acid), 아세트산(acetic acid), 디메틸술폭시드(dimethyl sulfoxide), 메탄술폰산(methanesulfonic acid), 디메틸술폰(dimethyl sulfone), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 프로필렌글리콜(propylene glycol), 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 글리세린(glycerin), 1,3-부틸렌글리콜(1,3-butylene glycol), 글루콘산(gluconic acid) 중에서 선택된 하나 이상인, 이차전지용 양극재의 제조방법에 관한 기술을 제시하고 있다.
특허문헌 002는 리튬니켈코발트알루미늄 산화물(LiNiCoAlO2, NCA), 리튬니켈코발트망간 산화물(LiNiCoMnO2, NCM), 리튬철인 산화물(LiFePO4, LFP), 리튬망간철인 산화물(LiMnFePO4, LMFP), 리튬망간 산화물(LiMn2O4, LMO), 리튬니켈망간 스 피넬(LiNi0.5Mn1.5O4, LNMO), 리튬코발트 산화물 (LiCoO2, LCO)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나인 리튬이온 2차전지의 폐 양극재를 준비하는 폐 양극재 준비 단계; 준비된 폐양극재를 탄소원 공급없는 비활성분 위기에서 수증기를 주입하여 전처리하는 폐양극재 전처리 단계; 전처리된 전처리 결과물에 물을 첨가하여 교반 시키는 수침출 단계; 수침출된 혼합물을 고액분리하여 침출액과 잔사물로 분리해내는 고액분리 단계; 상기 침출액을 농축하여 결정화시키는 결정화 단계; 및 결정화된 수산화리튬 일수화물을 세척 및 건조하는 세척 및 건조 단계;를 포함하고, 상기 폐양극재 전처리 단계는 질소 또는 수소가 상기 폐 양극재 1g 당 0.1 내지 1,000 LPM(Liter per minute)으로 주입되어 상기 비활성 분위기가 형성되고, 상기 수증기는 상기 폐양극재 1g 당 0.1 내지 1,000 LPM(Liter per minute)으로 주입되며, 700℃ 내지 900℃에서 100분 내지 600분 동안 열처리되어, 고온의 포화 수증기에 의한 가수분해 반응을 통하여 상기 폐 양극재의 물리화학적 분해를 유도하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 2차전지의 폐 양극재를 이용한 수산화리튬 일수화물의 제조방법에 관한 기술을 제시하고 있다.
특허문헌 003은 니켈, 코발트, 및 망간을 포함하는 리튬 복합 전이금속 산화물을 마련하는 단계; 상기 리튬 복합 전이금속 산화물의 표면에 코팅층을 형성하는 단계; 및 코팅층이 형성된 상기 리튬 복합 전이금속 산화물을 후처리하는 단계;를 포함하며, 상기 후처리는, 코팅층이 형성된 상기 리튬 복합 전이금속 산화물을 25℃, 상대 습도 10% 내지 50%에 수분 노출 시킨 후, 상기 리튬 복합 전이금속 산화물을 열처리하여 잔여 수분을 제거하는 것인 이차전지용 양극재의 제조 방법에 관한 기술을 제시하고 있다.
특허문헌 004는 일측이 개방된 형태이며, 타측 상부에 투입구(110)가 형성된 투입부(100); 일측이 개방된 형태이며, 타측 하부에 배출구(210)가 형성된 배출부(200); 상기 투입부 및 배출부의 개방위치에 결합되며, 회전드럼(310)으로 형성된 혼합이송부(300); 상기 회전드럼 내부에 위치하며, 복수로 형성되는 노즐(351); 상기 노즐 중 일부에 가스를 분출하는 가스분출수단(360); 상기 노즐은 회전드럼 내부에 균등간격으로 배치되는 것;을 포함하는 전구체 연속혼합기에 관한 기술을 제시하고 있다.
본 발명은 수산화리튬과 NCM을 원료로 하여, 양극재를 제조하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 종래발명들의 문제점을 해결하기 위한 양극재 제조 장치에 관한 발명이며, 양극재 제조에 필요한 수산화리튬, NCM 및 증류수를 장치 내로 투입시키는 원료 투입부(100); 상기 원료 투입부(100)와 결합하여, 상기 원료 투입부(100)에서 전달된 복수의 원료를 혼합시키는 교반부(200); 상기 교반부(200)와 연통되어, 혼합된 복수의 원료를 건조시키는 건조부(300); 를 포함한다.
본 발명의 상기 원료 투입부(100)는 상기 교반부(200)의 내주부와 연통되는 구조로 형성되는 것; 을 포함한다.
본 발명의 상기 원료 투입부(100)는 상기 교반부(200)의 외주부에 형성되어, 내부로 투입되는 원료의 투입량을 제어하는 정량 공급부(110); 를 포함한다.
본 발명의 상기 교반부(200)는 수산화리튬과 증류수를 상호 교반시키는 1차 교반부(210); 상기 1차 교반부(210)에서 혼합된 결과물과 NCM을 상호 교반시키는 2차 교반부(220); 를 포함한다.
본 발명의 상기 건조부(300)는 상기 1차 건조부(210)에서 혼합된 결과물을 처리하는 1차 건조부(310); 상기 2차 건조부(220)에서 혼합된 결과물을 처리하는 2차 건조부(320); 를 포함한다.
본 발명은 상기 건조부(300) 내의 제원을 실시간으로 계측하는 감지부(400); 상기 감지부(400)와 연동되어, 상기 건조부(300) 내의 환경을 제어하는 제어부(500); 를 포함한다.
본 발명으로 인하여, 양극재 제조에 필요한 원료를 저장하고 이송하는 과정에서 수산화리튬 분말의 일부가 고형화되는 현상을 효율적으로 방지할 수 있다.
또한 양극재를 구성하는 복수의 원료가 상호 혼합되는 비율이 극대화됨에 따라, 최종적으로 제조되는 양극재의 효율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예를 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명의 정량 공급 밸브에 대한 복수의 실시예를 나타낸 개념도.
도 4는 본 발명의 건조부를 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명의 순환부를 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명의 제어부에 대한 연동 상태를 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명의 정량 공급 밸브에 대한 복수의 실시예를 나타낸 개념도.
도 4는 본 발명의 건조부를 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명의 순환부를 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명의 제어부에 대한 연동 상태를 나타낸 예시도.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
아래의 실시예에서 인용하는 번호는 인용대상에만 한정되지 않으며, 모든 실시예에 적용될 수 있다. 실시예에서 제시한 구성과 동일한 목적 및 효과를 발휘하는 대상은 균등한 치환대상에 해당된다. 실시예에서 제시한 상위개념은 기재하지 않은 하위개념 대상을 포함한다.
(실시예 1-1) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 양극재 제조에 필요한 수산화리튬, NCM 전구체 (NiCoMnOH) 및 증류수를 장치 내로 투입시키는 원료 투입부(100); 상기 원료 투입부(100)와 결합하여, 상기 원료 투입부(100)에서 전달된 복수의 원료를 혼합시키는 교반부(200); 상기 교반부(200)와 연통되어, 혼합된 복수의 원료를 건조시키는 건조부(300); 를 포함한다.
(실시예 1-2) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 교반부(200) 및 건조부(300)는 일체형으로 형성되어, 상기한 공정이 동시에 수행되는 것을 특징으로 한다.
(실시예 1-3) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 교반부(200) 및 건조부(300)는 모듈형으로 형성되어, 선택적으로 상호 결합되는 구조로 형성된다.
본 발명은 이차전지에 사용되는 양극재를 제조하는 장치에 대한 발명이다. 이차전지 중에서 현재 가장 상용화된 리튬이차전지의 핵심소재는 양극, 음극, 전해질 및 분리막으로 구분된다. 이 때, 양극소재로는 LiNiCoMnO2가 전체 양극소재 시장의 70% 이상을 차지하고 있다. 휴대폰과 같은 안정성이 높은 2차 전지가 필요한 산업분야에서는 Co 함량이 높은 NCM 양극제가 활용되며, 전기차와 같이 전력 사용 속도가 낮고 높은 충전 밀도가 요구 되는 산업 분양에서는 Ni 함량이 높은 NCM 양극재를 사용하고 있다. 이러한 NCM 양극재를 제조하기 위한 원료로는 수산화리튬(LiOH)과 NCM(Nickel Cobalt Manganese) 전구체가 원료 물질로 사용된다.
따라서, 본 발명은 상기한 원료를 장치 내로 투입시키는 원료 투입부(100), 원료 투입부(100)를 통하여 투입되는 복수의 원료를 혼합시키는 교반부(200), 교반부(200)에 의해 상호 혼합된 결과물에 열을 가하여 건조시키는 건조부(300)를 포함할 수 있다.
이 때, 교반부(200)와 건조부(300)의 구조나 형상은 별도로 한정하지 않는다. 일례로, 교반부(200)와 건조부(300)는 하나의 케이싱을 사용하여 각각의 공정을 수행하는 일체형 구조로 형성될 수 있다. 상기한 구조로 설계될 시, 전반적인 공정의 소요 시간을 경감시킬 수 있다. 다른 실시예로, 교반부(200)와 건조부(300)는 각각의 케이싱을 포함하는 구조로 형성되어, 선택적으로 상호 탈착이 이루어질 수 있는 모듈형 구조로 설계될 수 있다. 상기한 구조로 설계될 시, 하나의 장치 내에서 교반부(200)와 건조부(300)의 결합 수를 가변시켜, 시공자가 원하는 최종 결과물을 용이하게 생산할 수 있다.
(실시예 2-1) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 원료 투입부(100)는 상기 교반부(200)의 내주부와 연통되는 구조로 형성되는 것; 을 포함한다.
(실시예 2-2) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 2-1에 있어서, 상기 원료 투입부(100)는 상기 교반부(200)의 내측과 연통되는 호퍼(101); 를 포함한다.
(실시예 2-3) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 2-2에 있어서, 상기 호퍼(101)는 상기 교반부(200)의 상단 내주부와 연통되는 구조로 형성된다.
(실시예 2-4) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 2-3에 있어서, 상기 호퍼(101)는 높이방향을 따라 상광하협 구조로 형성된다.
(실시예 2-5) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 2-1에 있어서, 상기 교반부(200)는 하나 이상의 상기 호퍼(101)가 결합되는 구조로 형성된다.
본 발명은 양극재 제조에 필요한 원료를 장치 내로 투입시키는 원료 투입부(100)에 대한 발명이다. 원료 투입부(100)는 교반부(200)로 원료를 투입시킴에 따라, 양극재 제조에 필요한 복수의 원료를 상호 혼합시킬 수 있다.
상기한 기술을 구현하기 위하여, 원료 투입부(100)는 교반부(200)의 내주부와 연통되는 구조로 형성될 수 있다. 이 때, 원료 투입부(100)는 하단부가 교반부(200)의 내주부와 연통되는 호퍼(101)를 포함할 수 있다. 호퍼(101)의 상단부는 개구부가 형성되는 구조로 설계됨에 따라, 호퍼(101)의 상단부로 투입되는 원료는 자중에 의해 하단부로 낙하되어, 교반부(200)의 내측으로 투입될 수 있다.
호퍼(101)는 상단 개구부의 단면적이 하단부의 단면적보다 큰 값으로 형성되는 구조로 설계될 수 있다. 상기한 구조로 설계됨에 따라, 시공자는 원료의 투입을 용이하게 수행함과 동시에 교반부(200) 측으로 낙하하는 원료의 유량을 용이하게 제어할 수 있다.
또한 복수의 원료를 혼합시켜 제조되는 양극재의 기술적인 특성상, 하나의 교반부(200)에는 하나 이상의 호퍼(101)가 결합되는 구조로 형성되는 것이 바람직하다.
(실시예 3-1) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 원료 투입부(100)는 상기 교반부(200)의 외주부에 형성되어, 내부로 투입되는 원료의 투입량을 제어하는 정량 공급부(110); 를 포함한다.
(실시예 3-2) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 3-1에 있어서, 상기 정량 공급부(110)는 상기 호퍼(101)와 상기 교반부(200) 사이에 배치되는 구조로 형성된다.
(실시예 3-3) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 3-2에 있어서, 상기 정량 공급부(110)는 상기 호퍼(101)의 하단부에 배치되어, 상기 호퍼(101) 내에 수용된 원료를 설정된 양만큼 선택적으로 낙하시키는 정량 공급 밸브(111); 를 포함한다.
(실시예 3-4) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 3-3에 있어서, 상기 정량 공급 밸브(111)는 상기 호퍼(101)의 수용 공간과 연통되는 밸브 하우징(111-1); 상기 밸브 하우징(111-1)의 내주부에 배치되고, 상기 밸브 하우징(111-1)의 내주면을 따라 회전하는 회전 공급부(111-2); 를 포함한다.
(실시예 3-5) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 3-4에 있어서, 상기 회전 공급부(111-2)는 상기 밸브 하우징(111-1)의 중앙부를 관통하는 제1 축(111-2A); 상기 제1 축(111-2A)의 외주부를 따라 연속적으로 배치되는 복수의 제1 블레이드(111-2B); 를 포함한다.
본 발명은 교반부(200) 내측으로 원료를 투입시키는 원료 투입부(100)에 대한 발명이다. 원료 투입부(100)는 교반부(200)의 내주부와 연통되는 구조로 형성됨에 따라, 양극재 제조에 필요한 복수의 원료를 교반부(200) 측으로 전달할 수 있다.
이 때, 양극재를 제조하는 기술적인 특성상, 원료 투입부(100)에서는 각각의 원료를 설정된 양만큼 선택적으로 투입시킬 수 있는 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 상기한 기술을 구현하기 위하여, 원료 투입부(100)는 원료를 선택적으로 낙하시켜 교반부(200)의 내측으로 공급하는 정량 공급부(110)를 포함할 수 있다. 상단 개구부로부터 하단부로 낙하되는 원료의 특성상, 정량 공급부(110)는 호퍼(101)의 하단부에 배치되는 구조로 설계될 수 있다.
정량 공급부(110)의 구조나 형상은 별도로 한정하지 않는다. 일례로, 정량 공급부(110)는 밸브 하우징(111-1)과 회전부(111-2)로 구성되는 정량 공급 밸브(111)를 포함하는 구조로 설계될 수 있다. 이 때, 회전부(111-2)는 밸브 하우징(111-1)의 중앙부를 관통하여 회전하는 제1 축(111-2A)과 일단부가 제1 축(111-2A)의 외주부로부터 연장되고, 방사형을 배치되는 복수의 제1 블레이드(111-2B)를 포함할 수 있다. 제1 블레이드(111-2B)의 타단부는 밸브 하우징(111-2A)의 내주면과 마찰됨에 따라, 복수의 제1 블레이드(111-2B) 사이에 형성되는 공간 내에 일정량의 원료가 수용될 수 있다. 시공자가 선택적으로 제1 축(111-2A)을 회전시킴에 따라, 복수의 제1 블레이드(111-2B) 사이에 수용된 일정량의 원료가 낙하됨에 따라, 교반부(200) 내측으로 투입되는 원료의 양을 용이하게 제어할 수 있다.
(실시예 4-1) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 교반부(200)는 수산화리튬과 증류수를 상호 교반시키는 1차 교반부(210); 상기 1차 교반부(210)에서 혼합된 결과물과 NCM을 상호 교반시키는 2차 교반부(220); 를 포함한다.
(실시예 4-2) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 4-1에 있어서, 상기 교반부(200)는 내주부에 수용 공간이 형성되는 원통 형상의 케이싱(201); 상기 케이싱(201) 내에 배치되어, 일시적으로 수용되는 복수의 원료를 상호 혼합시키는 교반기(202); 를 포함한다.
(실시예 4-3) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 4-2에 있어서, 상기 교반기(202)는 외부로부터 전력을 인가받아 회전력을 공급하는 구동 수단(202-1); 상기 구동 수단(202-1)과 축결합하여 회전력을 수신하는 제2 축(202-2); 상기 제2 축(202-2)의 외주부로부터 방사형으로 연장되는 복수의 제2 블레이드(202-3); 를 포함한다.
(실시예 4-4) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 4-2에 있어서, 상기 교반기(202)는 상기 케이싱(201) 내주면으로 연장되는 복수의 배플(202-4); 을 포함한다.
본 발명은 각각의 원료를 상호 혼합시키는 교반부(200)에 대한 발명이다. 내주부가 원료 투입부(100)와 연통되는 구조로 형성되는 교반부(200)는 원료 투입부(100)로부터 원료를 공급받아, 복수의 원료를 상호 혼합시킨다.
이 때, 교반부(200)는 수산화리튬과 증류수를 상호 혼합시키는 제1 교반부(210), 제1 교반부(210)의 혼합 결과물과 NCM 분말을 혼합시키는 제2 교반부(220)를 포함할 수 있다. 즉, 수산화리튬은 NCM 분말과 혼합되기 이전에 증류수와 혼합됨에 따라, 수산화리튬 분말을 NCM 분말의 직경 값과 유사하도록 분쇄시키는 공정을 생략할 수 있다.
상기한 기술을 구현하기 위하여, 교반부(200)는 내측에 수용공간이 형성되어, 원료 투입부(100)로부터 전달되는 복수의 원료가 일시적으로 수용되는 케이싱(201)과, 케이싱(201)의 중앙부에 배치되어 원료를 상호 혼합시키는 교반기(202)를 포함할 수 있다.
교반기(202)의 구조나 형상은 별도로 한정하지 않는다. 일례로, 교반기(202)는 구동 수단(202-1)의 회전축과 축결합하는 제2 축(202-2)과 제2 축(202-2)의 외주면으로부터 방사형으로 연장되는 복수의 제2 블레이드(202-3)를 포함하는 구조로 설계될 수 있다. 즉, 구동 수단(202-1)이 제2 축(202-2)을 향하여 회전력을 전달함에 따라, 복수의 제2 블레이드(202-3)가 케이싱(201) 내주부에서 회전하여 원료를 상호 혼합시킨다.
다른 실시예로, 교반기(202)는 케이싱(201)의 내주면으로부터 수직으로 연장되는 복수의 배플(202-4)로 이루어질 수 있다. 즉, 원료가 이송하는 경로 내에 배플(202-4)이 간섭됨에 따라, 와류가 형성되어 복수의 원료가 용이하게 혼합될 수 있다.
(실시예 5-1) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 건조부(300)는 상기 1차 건조부(210)에서 혼합된 결과물을 처리하는 1차 건조부(310); 상기 2차 건조부(220)에서 혼합된 결과물을 처리하는 2차 건조부(320); 를 포함한다.
(실시예 5-2) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 5-1에 있어서, 상기 1차 건조부(310)는 내부의 온도를 섭씨 250 내지 350도로 유지시키는 것; 을 포함한다.
(실시예 5-3) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 5-1에 있어서, 상기 2차 건조부(320)는 내부의 온도를 섭씨 800 내지 900도로 유지시키는 것; 을 포함한다.
(실시예 5-4) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 5-1에 있어서, 상기 건조부(300)는 장치 내주면으로부터 연장되어, 전원 인가 여부에 따라 선택적으로 활성화되는 전열기; 를 포함한다.
(실시예 5-5) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 5-1에 있어서, 상기 건조부(300)는 장치 내주부와 연통되어, 전원 인가 여부에 따라 선택적으로 건조 매개체를 투입시키는 송풍기; 를 포함한다.
본 발명은 상호 혼합된 원료에 열을 가하여, 최종적으로 양극재를 제조하는 건조부(300)에 대한 발명이다. 교반부(200)에서 상호 혼합이 완료된 복수의 원료는 건조부(300)로 전달되어, 양극재 제조에 필요한 열에너지를 공급받는다.
이 때, 건조부(300)는 수산화리튬과 증류수의 상호 혼합물을 건조시키는 제1 건조부(310), 제1 건조부(310)에서 건조시킨 결과물과 NCM 분말의 혼합물을 건조시키는 제2 건조부(320)를 포함할 수 있다.
1차 건조부(310)는 섭씨 250도 내지 350도의 환경에 혼합물을 노출시켜, 1차 교반부(210)에서 상호 혼합된 결과물을 건조시킬 수 있으며, 섭씨 300도의 환경에서 혼합물을 건조시키는 것이 바람직하다.
또한 2차 건조부(320)는 섭씨 800도 내지 900도의 환경에 혼합물을 노출시켜, 2차 교반부(220)에서 상호 혼합된 결과물을 건조시킬 수 있으며, 섭씨 830도의 환경에서 혼합물을 건조시키는 것이 바람직하다.
건조부(300)의 구조나 형상은 별도로 한정하지 않는다. 일례로, 건조부(300)는 케이싱의 내주면으로부터 연장되어, 교반부(200)가 혼합물을 이송시키는 경로 내에 간섭되는 전열기 구조로 형성될 수 있다. 다른 실시예로, 건조부(300)는 혼합물 측으로 해당 온도의 온풍을 공급하는 송풍부를 포함하는 구조로 설계될 수 있다. 상기한 구조로 설계됨에 따라, 이송되는 혼합물을 재교반시킴과 동시에 혼합물 측으로 열에너지를 효율적으로 전달할 수 있다.
(실시예 6-1) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 건조부(300) 내의 제원을 실시간으로 계측하는 감지부(400); 상기 감지부(400)와 연동되어, 상기 건조부(300) 내의 환경을 제어하는 제어부(500); 를 포함한다.
(실시예 6-2) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 6-1에 있어서, 상기 제어부(500)는 상기 건조부(300) 내의 압력 값을 제어하는 압력 제어부(510); 상기 건조부(300) 내의 온도 값을 제어하는 온도 제어부(520); 를 포함한다.
(실시예 6-3) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 6-2에 있어서, 상기 감지부(400)는 상기 건조부(300) 내에 배치되어, 압력 값을 실시간으로 계측하는 압력 감지부(410); 상기 건조부(300) 내에 배치되어, 온도 값을 실시간으로 계측하는 온도 감지부(420); 를 포함한다.
(실시예 6-4) 본 발명은 양극재를 제조하는 장치에 관한 것이며, 실시예 6-1에 있어서, 상기 건조부(300)의 내주부와 연통되어, 상기 건조부(300) 내로 건조 매개체를 지속적으로 투입시키는 순환부(600); 를 포함한다.
본 발명은 이차전지에 사용되는 양극재를 제조하는 장치에 대한 발명이다. 본 발명은 양극재 제조에 필요한 원료를 준비하여 장치 내로 투입시키는 원료 투입부(100), 원료 투입부(100)로부터 전달받은 복수의 원료를 혼합시키는 교반부(200) 및 교반부(200)의 혼합물을 건조시키는 건조부(300)를 포함하는 구조로 설계되어, 양극재를 최종적으로 제조할 수 있다.
이 때, 장치 내에는 수행되는 공정이 수행되는 구성 내의 제원 값을 계측하는 감지부(400)와, 감지부(400)에서 취득한 데이터를 기반으로 하여 공정을 제어하는 제어부(500)를 추가적으로 더 포함할 수 있다.
감지부(400)는 건조가 이루어지는 건조부(300) 내의 압력 값을 실시간으로 계측하는 압력 감지부(410), 온도 값을 실시간으로 계측하는 온도 감지부(420)를 포함하는 구조로 형성될 수 있다.
제어부(500)는 압력 감지부(410)로부터 수신하는 값을 기반으로 건조부(300)를 제어하는 압력 제어부(510), 온도 감지부(420)로부터 수신하는 값을 기반으로 건조부(300) 내의 온도를 제어하는 온도 제어부(520)를 포함할 수 있다.
이 때, 건조부(300) 내에서 혼합물에 열에너지를 가하는 매개체는 질소, 산소 또는 건조 공기로 형성될 수 있으며, 상기한 매개체의 열에너지를 공급하는 순환부(600)를 추가적으로 더 포함할 수 있다. 즉, 건조부(300)로 투입되는 건조 매개체가 지속적으로 순환함에 따라, 장치 내에서 소비되는 전력을 최소화할 수 있다.
100 : 원료 투입부 101 : 호퍼
110 : 정량 공급부 111 : 정량 공급 밸브
111-1 : 밸브 하우징 111-2 : 회전 공급부
111-2A : 제1 축 111-2B : 제1 블레이드
200 : 교반부 201 : 케이싱
202 : 교반기 202-1 : 구동 수단
202-2 : 제2 축 202-3 : 제2 블레이드
202-4 : 배플 210 : 1차 교반부
220 : 2차 교반부
300 : 건조부 310 : 1차 건조부
320 : 2차 건조
400 : 감지부 410 : 압력 감지부
420 : 온도 감지부
500 : 제어부 510 : 압력 제어부
520 : 온도 제어부
600 : 순환부
110 : 정량 공급부 111 : 정량 공급 밸브
111-1 : 밸브 하우징 111-2 : 회전 공급부
111-2A : 제1 축 111-2B : 제1 블레이드
200 : 교반부 201 : 케이싱
202 : 교반기 202-1 : 구동 수단
202-2 : 제2 축 202-3 : 제2 블레이드
202-4 : 배플 210 : 1차 교반부
220 : 2차 교반부
300 : 건조부 310 : 1차 건조부
320 : 2차 건조
400 : 감지부 410 : 압력 감지부
420 : 온도 감지부
500 : 제어부 510 : 압력 제어부
520 : 온도 제어부
600 : 순환부
Claims (6)
- 양극재를 제조하는 장치에 있어서,
양극재 제조에 필요한 수산화리튬, NCM 및 증류수를 장치 내로 투입시키는 원료 투입부(100);
상기 원료 투입부(100)와 결합하여, 상기 원료 투입부(100)에서 전달된 복수의 원료를 혼합시키는 교반부(200);
상기 교반부(200)와 연통되어, 혼합된 복수의 원료를 건조시키는 건조부(300);를 포함하고,
상기 교반부(200)는,
수산화리튬과 증류수를 상호 교반시키는 1차 교반부(210);
상기 1차 교반부(210)에서 혼합된 결과물과 NCM을 상호 교반시키는 2차 교반부(220);를 포함하며,
상기 건조부(300)는, 상기 1차 교반부(210)에서 혼합된 결과물을 처리하는 1차 건조부(310); 및 상기 2차 교반부(220)에서 혼합된 결과물을 처리하는 2차 건조부(320);를 포함하고,
상기 교반부(200)는 내주부에 수용 공간이 형성되는 원통 형상의 케이싱(201); 상기 케이싱(201) 내에 배치되어, 일시적으로 수용되는 복수의 원료를 상호 혼합시키는 교반기(202);를 포함하며,
상기 교반기(202)는 외부로부터 전력을 인가받아 회전력을 공급하는 구동 수단(202-1); 상기 구동 수단(202-1)과 축결합하여 회전력을 수신하는 제2 축(202-2); 및 상기 제2 축(202-2)의 외주부로부터 방사형으로 연장되는 복수의 제2 블레이드(202-3);를 포함하고,
상기 1차 건조부(310)는 수산화리튬과 증류수의 상호 혼합물을 내부의 온도를 섭씨 250 내지 350도로 유지시키며 건조하고, 상기 2차 건조부(320)는 제1 건조부(310)에서 건조시킨 결과물과 NCM 분말의 혼합물을 내부의 온도를 섭씨 800 내지 900도로 유지시키는 것;을 포함하는 양극재 제조 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 원료 투입부(100)는,
상기 교반부(200)의 내주부와 연통되는 구조로 형성되는 것; 을 포함하는 양극재 제조 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 원료 투입부(100)는,
상기 교반부(200)의 외주부에 형성되어, 내부로 투입되는 원료의 투입량을 제어하는 정량 공급부(110); 를 포함하는 양극재 제조 장치.
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 건조부(300) 내의 제원을 실시간으로 계측하는 감지부(400);
상기 감지부(400)와 연동되어, 상기 건조부(300) 내의 환경을 제어하는 제어부(500); 를 포함하는 양극재 제조 장치.
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| KR102169707B1 (ko) * | 2020-06-18 | 2020-10-26 | 이원희 | 전구체 혼합장치 및 이를 이용한 이차전지 양극재 혼합방법, 이차전지 양극재 |
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