KR102656809B1 - 활물질의 다층 코팅이 가능한 다이 코터 - Google Patents

Abstract

개시되는 발명은 이차전지용 집전체 상에 서로 다른 두 종류의 액을 동시에 다층으로 코팅할 수 있는 다이 코터에 관한 것으로서, 전극 슬러리를 수용하는 제1 매니폴드가 구비된 제1 바디;와, 전극 슬러리를 수용하는 제2 매니폴드가 구비되고, 상기 제1 매니폴드에 수용된 전극 슬러리를 토출하는 제1 슬릿을 형성하도록 상기 제1 바디에 대해 결합하는 제2 바디; 및 상기 제2 매니폴드에 수용된 전극 슬러리를 토출하는 제2 슬릿을 형성하도록상기 제2 바디에 대해 결합하는 제3 바디를 포함하고, 상기 제1 슬릿은 상기 제1 바디와 제2 바디의 결합면 사이에 개재되는 제1 심 및 제3 심에 의해 형성되고, 상기 제2 슬릿은 상기 제2 바디와 제3 바디의 결합면 사이에 개재되는 제2 심 및 제4 심에 의해 형성되며, 상기 제3 심과 제4 심 중 적어도 어느 하나는 절연액 슬릿을 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

활물질의 다층 코팅이 가능한 다이 코터{DIE COATER FOR MULTI-LAYER COATING OF ELECTRODE SLURRY}

본 발명은 이차전지용 집전체 상에 서로 다른 두 종류의 액(液)을 한 번에 다층으로 코팅할 수 있는 다이 코터에 관한 것이다.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있다. 그 중에서도, 리튬 이차전지는 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수하다는 점에서, 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자 제품들의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.

리튬 이차전지에는 집전체의 표면에 활물질층 및 절연층이 형성된 전극이 이용된다. 이러한 전극은 다이 코터와 같은 코팅 장치를 이용하여 활물질 등을 포함하는 전극 슬러리 및 절연성 물질 등을 포함하는 절연액의 양자가 전극 합제층의 모서리에서 일부가 서로 겹쳐지도록 집전체의 표면에 도포하고 건조시킴으로써 제조된다.

전극 슬러리와 절연액을 별개 공정에서 따로따로 도포하는 것은 생산효율 측면에서 바람직하지 못하기 때문에, 이러한 문제를 해결하고자 하나의 다이 코터에서 전극 슬러리와 절연액을 동시 토출하는 기술이 개발되고 있다. 예를 들어, 한국등록특허 제10-2035826호의 기술은 전극 슬러리와 절연액을 동시에 다열 코팅하는 슬롯다이를 소개하고 있다.

한편, 집전체의 표면에 형성되는 활물질층은 성능을 개선하기 위해 2층 이상으로 코팅하는 경우도 있다. 즉, 집전체 표면에 직접 접촉하는 하층 활물질층과 그 위를 덮는 상층 활물질층의 조성 등을 달리 함으로써 이차전지의 성능 향상을 도모하기도 한다.

그런데, 하층 활물질층을 덮는 상층 활물질층은 유동성으로 인해 모서리에서 슬라이딩이 발생하기 쉬운데, 코팅 공정상 이러한 슬라이딩을 제어하기는 매우 어렵다. 활물질층 모서리에서 발생하는 슬라이딩에 의해 N/P 비율에 역전이 일어나면 리튬 석출이 발생하기 쉽고, 이는 전지 셀의 안전성에 나쁜 영향을 미친다. N/P 비율은 음극과 양극 용량의 비율로서, 흑연 음극을 사용하는 리튬 이온 이차전지에서는 음극의 용량이 양극보다 커야만 과충전 시 음극에서의 리튬 석출을 막을 수 있다. 이런 점에서, 활물질층 모서리에서의 슬라이딩 발생을 적절히 제어하는 것은 전지 셀의 안전성 확보에서 중요하다.

따라서, 이차전지의 성능 향상과 생산성 제고의 측면에서, 전극 슬러리와 절연액의 동시 코팅과 다층 코팅의 다양한 요구사항에 능동적으로 대응할 수 있는 다이 코터에 대한 개발 필요성이 높다.

한국공개특허 제10-2021-0155879호 (2021.12.24 공개)

본 발명은 이차전지용 집전체 상에 서로 다른 두 종류의 액(液)을 동시에 다층으로 코팅할 수 있는 다이 코터를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 절연액의 토출 슬릿 위치를 자유롭게 조정, 변경할 수 있는 다이 코터를 제공하는 것에 또 하나의 목적이 있다.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 이차전지용 집전체 상에 서로 다른 두 종류의 액을 동시에 다층으로 코팅할 수 있는 다이 코터에 관한 것으로서, 전극 슬러리를 수용하는 제1 매니폴드가 구비된 제1 바디;와, 전극 슬러리를 수용하는 제2 매니폴드가 구비되고, 상기 제1 매니폴드에 수용된 전극 슬러리를 토출하는 제1 슬릿을 형성하도록 상기 제1 바디에 대해 결합하는 제2 바디; 및 상기 제2 매니폴드에 수용된 전극 슬러리를 토출하는 제2 슬릿을 형성하도록 상기 제2 바디에 대해 결합하는 제3 바디를 포함하고, 상기 제1 슬릿은 상기 제1 바디와 제2 바디의 결합면 사이에 개재되는 제1 심 및 제3 심에 의해 형성되고, 상기 제2 슬릿은 상기 제2 바디와 제3 바디의 결합면 사이에 개재되는 제2 심 및 제4 심에 의해 형성되며, 상기 제3 심과 제4 심 중 적어도 어느 하나는 절연액 슬릿을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시형태에 의하면, 상기 제1 슬릿에 대해 상기 제2 슬릿이 수렴하는 방향으로, 상기 제2 바디와 제3 바디의 결합면이 경사를 이룰 수 있다.

그리고, 본 발명의 다이 코터는 상기 제3 바디, 제4 심, 제2 바디, 제3 심을 순차로 관통하여 상기 제1 바디에 대해 나사결합하는 관통볼트를 포함한다.

여기서, 상기 관통볼트의 길이방향을 따라 중공유로가 형성되고, 외부에서 공급되는 절연액은 상기 중공유로를 통해 상기 제3 심과 제4 심 중 적어도 어느 하나에 공급된다.

그리고, 상기 관통볼트는, 상기 제3 심과 제4 심 중 상기 절연액 슬릿을 형성하는 심에 대해 상기 절연액을 공급하도록 상기 중공유로와 연통하는 절연액 공급홀을 구비한다.

아울러 상기 제3 심과 제4 심 중 상기 절연액 슬릿을 형성하는 심은, 상기 관통볼트가 통과하는 관통 홀 및 상기 관통 홀에 연결되어 상기 절연액 슬릿을 형성하는 절연액 유로 홈을 구비하고, 상기 관통볼트의 절연액 공급홀은 상기 절연액 유로 홈과 연통한다.

한편으로, 상기 제3 심과 제4 심 중 상기 절연액 슬릿을 형성하지 않는 심은, 상기 관통볼트가 통과하는 관통 홀을 구비할 수 있으며, 이에 대응하여 상기 관통볼트는 상기 제3 심과 제4 심 중 상기 절연액 슬릿을 형성하지 않는 심에 대해서는 상기 절연액 공급홀이 형성되지 않을 수 있다.

그리고, 상기 관통볼트의 중공유로는 상기 절연액 공급홀과 연통하는 깊이까지 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

상기 관통볼트는, 상기 제3 바디 및 제2 바디를 상기 제1 바디에 밀착시키는 가압력을 작용하고, 이에 따라 상기 절연액 슬릿의 립 영역에서의 밀착성을 강화할 수 있다.

그리고, 상기 제1 슬릿의 폭은 상기 제3 심의 폭만큼 제한되며, 상기 제2 슬릿의 폭은 상기 제4 심의 폭만큼 제한된다.

상기와 같은 구성을 구비한 본 발명의 다이 코터는 서로 다른 두 종류의 액, 예를 들어 전극 슬러리와 절연액을 동시에 토출하도록 구성되어 있으며, 특히 전극 슬러리와 절연액을 각각 토출하는 슬릿은 다이 코터에서 서로 물리적으로 분리되어 있다. 이에 따라, 본 발명의 다이 코터는 집전체 상에 서로 다른 두 종류의 액을 동시에 효과적으로 코팅하는 것을 가능케 한다.

그리고, 제3 심과 제4 심에 대해 절연액 유로 홈을 선택적으로 형성함으로써 절연액 슬릿의 위치와 개수를 자유롭게 조절할 수 있다. 이에 따라, 활물질층 모서리에서 발생하는 슬라이딩 현상을 절연액 슬릿의 위치와 개수 조절을 통해 용이하게 조절할 수 있다.

또한, 중공부가 형성된 관통볼트를 통해 절연액 유로 홈이 형성된 심에 대해서만 선택적으로 절연액을 공급할 수 있으므로, 절연액의 유로 상에서 누출 가능성이 있는 부위를 최소화할 수 있고, 이에 따라 전극 슬러리와 절연액의 내부 혼입을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.

다만, 본 발명을 통해 얻을 수 있는 기술적 효과는 상술한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 다이 코터를 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 다이 코터에 대한 분해 사시도.
도 3은 제2 바디와 제3 바디를 제거한 상태에서 제1 슬릿을 도시한 평면도.
도 4는 제3 바디를 제거한 상태에서 제2 슬릿을 도시한 평면도.
도 5는 본 발명의 다이 코터에 대한 정면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시형태를 도시한 부분 투시도.
도 7은 도 6의 "A-A" 절개선을 따른 단면도.
도 8은 본 발명의 제2 실시형태를 도시한 부분 투시도.
도 9은 도 8의 "B-B" 절개선을 따른 단면도.
도 10은 본 발명의 제3 실시형태를 도시한 부분 투시도.
도 11은 도 10의 "C-C" 절개선을 따른 단면도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 이하에서 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명에서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 기재된 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 기재된 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐만 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.

본 발명은 이차전지용 집전체 상에 서로 다른 두 종류의 액, 구체적으로는 전극 슬러리와 절연액을 동시에 다층으로 코팅할 수 있는 다이 코터에 관한 것이다. 본 발명의 다이 코터는, 전극 슬러리를 수용하는 제1 매니폴드가 구비된 제1 바디와, 전극 슬러리를 수용하는 제2 매니폴드가 구비되고, 상기 제1 매니폴드에 수용된 전극 슬러리를 토출하는 제1 슬릿을 형성하도록 상기 제1 바디에 대해 결합하는 제2 바디와, 그리고 상기 제2 매니폴드에 수용된 전극 슬러리를 토출하는 제2 슬릿을 형성하도록 상기 제2 바디에 대해 결합하는 제3 바디를 포함한다.

여기서, 상기 제1 슬릿은 상기 제1 바디와 제2 바디의 결합면 사이에 개재되는 제1 심 및 제3 심에 의해 형성되고, 상기 제2 슬릿은 상기 제2 바디와 제3 바디의 결합면 사이에 개재되는 제2 심 및 제4 심에 의해 형성되며, 상기 제3 심과 제4 심 중 적어도 어느 하나는 절연액 슬릿을 형성한다.

상기와 같은 구성을 구비한 본 발명의 다이 코터는 서로 다른 두 종류의 액, 예를 들어 전극 슬러리와 절연액을 동시에 토출하도록 구성되어 있으며, 특히 전극 슬러리와 절연액을 각각 토출하는 슬릿은 다이 코터에서 서로 물리적으로 분리되어 있다. 이에 따라, 본 발명의 다이 코터는 집전체 상에 서로 다른 두 종류의 액을 동시에 효과적으로 코팅하는 것을 가능케 한다.

그리고, 제3 심과 제4 심에 대해 절연액 유로 홈을 선택적으로 형성함으로써 절연액 슬릿의 위치와 개수를 자유롭게 조절할 수 있다. 이에 따라, 활물질층 모서리에서 발생하는 슬라이딩 현상을 절연액 슬릿의 위치와 개수 조절을 통해 용이하게 제어할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다이 코터에 대한 구체적인 실시형태에 대해 상세히 설명한다. 참고로, 이하의 설명에서 사용되는 상대적인 위치를 지정하는 전후나 상하좌우의 방향은 발명의 이해를 돕기 위한 것으로서, 특별한 정의가 없는 한 도면에 도시된 방향을 기준으로 삼는다.

[제1 실시형태]

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 다이 코터(10)를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 다이 코터(10)에 대한 분해 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 다이 코터(10)의 전체적인 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 다이 코터(10)는 이차전지용 집전체 상에 전극 슬러이와 절연액을 동시에 다층으로 코팅할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 다이 코터(10)는 제1 바디(100), 제2 바디(200) 및 제3 바디(300)의 세 개의 몸체가 결합하는 구조를 이루고 있다.

제1 바디(100)는 다이 코터(10)의 주된 몸체를 이로는 부분으로서, 전극 슬러리를 수용하는 제1 매니폴드(110)가 구비되어 있다. 제1 바디(100)의 하면에는 제1 매니폴드(110)와 연통하는 제1 슬러리 유입구(120)가 구비되어 있으며, 제1 슬러리 유입구(120)를 통해 외부로부터 공급된 전극 슬러리가 제1 매니폴드(110)에 충진된다.

제2 바디(200)는 전극 슬러리를 수용하는 제2 매니폴드(210)를 구비하며, 제1 매니폴드(110)에 수용된 전극 슬러리를 토출하는 제1 슬릿(470)을 형성하도록 제1 바디(100)에 대해 결합하고, 이에 따라 제2 바디(200)에 덮힌 제1 매니폴드(110)는 밀봉된다.

제3 바디(300)는 제2 바디(200)의 제2 매니폴드(210)에 수용된 전극 슬러리를 토출하는 제2 슬릿(480)을 형성하도록, 제2 매니폴드(210)를 덮으면서 제2 바디(200)에 결합한다. 제3 바디(300)의 상면에는 제2 매니폴드(210)와 연통하는 제2 슬러리 유입구(310)가 구비되어 있으며, 제2 슬러리 유입구(310)를 통해 공급된 전극 슬러리가 제2 매니폴드(210)에 충진된다.

이와 같이, 제1 바디(100)에 대해 제2 바디(200)와 제3 바디(300)가 순차적으로 다층으로 결합함으로써 다이 코터(10)의 몸체가 완성된다. 이에 따라, 제1 바디(100)와 제2 바디(200)의 결합면 사이에 제1 슬릿(470)이 형성되는 한편, 제2 바디(200)와 제3 바디(300)의 결합면 사이에는 제2 슬릿(480)이 형성된다. 그리고, 제1 슬릿(470)에 대해 상기 제2 슬릿(480)이 수렴하는 방향으로 모여 서로 근접하도록, 제2 바디(200)와 제3 바디(300)의 결합면은 경사를 이루고 있다. 도 5는 본 발명의 다이 코터(10)에 대한 정면도로서, 제1 슬릿(470)과 제2 슬릿(480)이 근접 배치됨에 따라 전극 슬러리의 다층 코팅이 용이하게 이루어지게 된다.

도 3은 제2 바디(200)와 제3 바디(300)를 제거한 상태에서 제1 슬릿(470)을 도시한 평면도이고, 도 4는 제3 바디(300)를 제거한 상태에서 제2 슬릿(480)을 도시한 평면도이다. 도시된 것처럼, 제1 슬릿(470)은 제1 바디(100)와 제2 바디(200)의 결합면 사이에 개재되는 제1 심(410) 및 제3 심(430)에 의해 형성되고, 제2 슬릿(480)은 제2 바디(200)와 제3 바디(300)의 결합면 사이에 개재되는 제2 심(420) 및 제4 심(440)에 의해 형성된다.

제1 심(410)과 제2 심(420)은 서로 대응하는 구조를 이루고 있으며, 제3 심(430)과 제4 심(440) 또한 서로 대응하는 유사한 형태를 이루고 있다. 여기서, 제3 심(430)과 제4 심(440)은 절연액 슬릿(490)의 유무에 따라 구별되기도 한다. 도시된 제1 실시형태에서는, 제3 심(430)에는 절연액 슬릿(490)이 형성되어 있는 반면, 제4 심(440)에는 절연액 슬릿(490)이 형성되어 있지 않다.

제1 바디(100)와 제2 바디(200) 사이에 개재되는 제1 심(410) 및 제3 심(430)은 전극 슬러리를 토출하기에 적합한 높이의 슬릿을 형성한다. 제1 심(410)과 제3 심(430)은 서로 분리된 제1 슬릿(470)과 절연액 슬릿(490)을 형성한다. 즉, 제1 심(410)은 제1 바디(100)의 제1 매니폴드(110)에 수용된 전극 슬러리를 토출하는 제1 슬릿(470)을 형성하고, 제3 심(430)은 제2 바디(200)와 제3 바디(300)를 관통하여 제공되는 절연액을 토출하는 절연액 슬릿(490)을 형성한다. 제3 심(430)에 대한 절연액의 공급경로는 해당 부분에서 상세히 설명한다.

제1 심(410)과 제3 심(430)은 동일한 높이를 가지며 상하로 중첩되지 않으므로, 제1 심(410)과 제3 심(430)은 제1 바디(100)와 제2 바디(200) 사이의 동일 평면상에 놓인다. 따라서, 제1 심(410)과 제3 심(430)은 제1 바디(100)와 제2 바디(200)의 체결, 예를 들어 볼트 체결에 의해 작용하는 가압력으로 그 상하면이 제1 바디(100)와 제1 바디(100)에 각각 밀착됨으로써 밀봉을 유지하게 된다.

제2 바디(200)와 제3 바디(300) 사이에 개재되는 제2 심(420)과 제4 심(440)의 구성은 제1 심(410)과 제3 심(430)에 관한 내용에 대응하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 다만, 제1 실시형태에서는 제4 심(440)이 절연액 슬릿(490)을 형성하지 않는다는 점에서 차이가 있는데, 후술할 다른 실시형태에 따르면 제4 심(440)에도 절연액 슬릿(490)이 형성될 수 있다.

본 발명의 다이 코터(10)는 제3 바디(300), 제4 심(440), 제2 바디(200), 및 제3 심(430)을 순차로 관통하여 제1 바디(100)에 대해 나사결합하는 관통볼트(500)를 포함한다. 관통볼트(500)는 제1 바디(100) 내지 제3 바디(300)를 상호 결합하면서 제1 심(410) 내지 제4 심(440)을 밀봉하는 체결력의 적어도 일부를 담당한다. 즉, 관통볼트(500) 외의 다른 볼트(미도시)가 제3 바디(300)와 제2 바디(200)를 제1 바디(100)에 대해 나사결합을 이룸으로써 더욱 강한 체결력을 부가할 수도 있으며, 특히 본 발명에서의 관통볼트(500)는 제4 심(440)과 제3 심(430)까지 순차로 관통한다는 것에 특징이 있다.

관통볼트(500)가 제4 심(440)과 제3 심(430)까지 순차로 관통하는 것은, 제1 바디(100)에 대한 체결력을 만들기 위함만이 아니라, 절연액 슬릿(490)이 형성된 아래쪽의 제3 심(430)으로 절연액을 공급하기 위함이기도 하다. 이를 위해, 관통볼트(500)의 길이방향을 따라 중공유로(510)가 형성되며, 외부에서 공급되는 절연액은 관통볼트(500)의 중공유로(510)를 통해 제3 심(430)에 공급된다.

도 6은 본 발명의 제1 실시형태를 도시한 부분 투시도이고, 도 7은 도 6의 "A-A" 절개선을 따른 단면도이다. 도면에 나타나 것과 같이, 관통볼트(500)는 제3 심(430)과 제4 심(440) 중 절연액 슬릿(490)을 형성하는 심, 즉 제3 심(430)에 대해 절연액을 공급하도록 중공유로(510)와 연통하는 절연액 공급홀(520)을 하부에 구비한다.

그리고, 절연액 슬릿(490)을 형성하는 제3 심(430)은, 관통볼트(500)가 통과하여 제1 바디(100)에 접근할 수 있는 관통 홀(450)을 구비하고, 또한 관통 홀(450)에 연결되어 절연액 슬릿(490)을 형성하는 절연액 유로 홈(460)을 구비한다. 절연액 유로 홈(460)은 바닥면이 있는 그루브 형태로 제3 심(430) 위에 형성되며, 절연액 유로 홈(460)의 출구가 절연액 슬릿(490)을 이루게 된다. 제3 심(430)의 관통 홀(450)을 통과하는 관통볼트(500)의 절연액 공급홀(520)은 절연액 유로 홈(460)과 연통하여 절연액을 제3 심(430)에 공급한다.

한편으로, 제3 심(430)과 제4 심(440) 중 절연액 슬릿(490)을 형성하지 않는 심, 구체적으로 제4 심(440)은 관통볼트(500)가 통과하는 관통 홀(450)만을 구비하고 있으며, 이로써 관통볼트(500)는 제4 심(440)과 제2 바디(200)를 통과하여 제3 심(430)에 다다르게 된다. 그리고, 제4 심(440)에는 절연액 슬릿(490)이 없으므로, 이에 대응하여 관통볼트(500)는 제4 심(440)에 대해서는 절연액 공급홀(520)을 구비하지 않는 것이 바람직하다. 이는 불필요한 절연액 공급홀(520)은 절연액의 유로 상에서 누출 가능성을 증가시킬 뿐이기 때문이다.

그리고, 도시된 바와 같이, 제3 심(430)의 관통 홀(450)을 통과한 관통볼트(500)의 선단은 제1 바디(100)에 나사결합된다. 이로써, 관통볼트(500)는 제3 바디(300) 및 제2 바디(200)를 제1 바디(100)에 밀착시키는 방향으로 가압력을 작용하게 되고, 이에 따라 제3 심(430)의 절연액 슬릿(490)의 립 영역(모서리 영역)에서의 밀착성이 강화되어 전극 슬러리와 절연액의 혼입이 효과적으로 억제된다.

한편, 도 3과 도 4를 참조하면, 제1 심(410)이 형성하는 제1 슬릿(470)의 폭은 제3 심(430)의 폭만큼 제한되고, 제2 심(420)이 형성하는 제2 슬릿(480)의 폭은 제4 심(440)의 폭만큼 제한된다. 이는 제3 심(430)과 제4 심(440)이 각각 그 폭만큼 제1 슬릿(470)과 제2 슬릿(480)의 전극 슬러리 유로를 가로막고 있기 때문이다.

그리고, 제1 슬릿(470) 위에 3개의 제3 심(430)이 배치(제4 심도 이에 대응하는 배치를 이룸)되어 있는데, 양측의 제3 심(430)은 한 갈래의 절연액 유로 홈(460)을 구비하는 반면, 중앙의 제3 심(430)은 두 갈래의 절연액 유로 홈(460)을 구비하고 있다. 중앙에 제3 심(430)을 배치하는 것은 제1 슬릿(470)으로 토출되는 전극 슬러리를 분할하여 한번에 2열로 활물질층을 형성하고자 함이다. 따라서, 중앙의 제3 심(430)은 두 갈래의 절연액 유로 홈(460)을 구비함으로써 양옆의 활물질층 모서리에 절연액을 도포한다.

만일 전극 슬러리를 분할하지 않는 실시형태라면, 중앙의 제3 심(430)과 제4 심(440), 그리고 중앙의 관통볼트(500)는 필요하지 않으며, 이러한 실시형태는 통상의 기술자라면 첨부된 도면만으로도 자명하게 이해할 것이다.

[제2 실시형태]

도 8은 본 발명의 제2 실시형태를 도시한 부분 투시도이고, 도 9은 도 8의 "B-B" 절개선을 따른 단면도이다.

제2 실시형태는, 제1 실시형태와는 반대로, 제4 심(440)에 절연액 유로 홈(460)이 구비되면서 제3 심(430)에는 절연액 유로 홈(460)이 없는 실시형태에 해당한다.

이런 제2 실시형태에서 제1 실시형태와 구별되는 구성은, 제3 심(430)과 제4 심(440)의 위치변경과 이에 수반하는 관통볼트(500)의 구성이므로, 이러한 차이점을 중심으로 제2 실시형태에 대해 설명하면 다음과 같다.

제1 슬릿(470) 상에 위치하는 제3 심(430)에는 절연액 유로 홈(460)이 없으면서 단지 관통볼트(500)가 통과하는 관통 홀(450)만이 형성되어 있으며, 제2 슬릿(480) 상에 배치되는 제4 심(440)에는 관통 홀(450) 및 관통 홀(450)에 연결된 절연액 유로 홈(460)이 형성되어 있다. 즉, 절연액은 다이 코터(10)의 위쪽에 위치한 제2 슬릿(480)으로 토출되는 전극 슬러리와 동일한 평면상에서 배출된다. 따라서, 제2 실시형태는, 제1 실시형태와 비교할 때, 제2 슬릿(480)에 의해 형성되는 상층 활물질층에서 슬라이딩 현상이 과하게 발생할 경우 이를 제어하는데 유리한 실시형태라 할 수 있다.

그리고, 관통볼트(500)는 제4 심(440)으로 절연액을 공급하도록 제4 심(440)의 절연액 유로 홈(460)에 대응하는 지점에 절연액 공급홀(520)이 형성되어 있으며, 제3 심(430)에 대해서는 절연액 공급홀(520)이 형성되어 있지 않다. 이러한 제2 실시형태에서의 관통볼트(500)의 구성은 앞선 도면과 비교하면 명확히 파악된다.

아울러 관통볼트(500)의 중공유로(510)는 제4 심(440)에서의 절연액 공급홀(520)과 연통하는 깊이까지만 형성되고, 그 이하(제3 심쪽)로는 형성되지 않는 것이 관통볼트(500)의 강도 측면에서 바람직할 수 있다.

[제3 실시형태]

도 10은 본 발명의 제3 실시형태를 도시한 부분 투시도이고, 도 11은 도 10의 "C-C" 절개선을 따른 단면도이다.

도시된 제3 실시형태는 제3 심(430) 및 제4 심(440) 양자 모두에 절연액 유로 홈(460)이 형성된 경우에 관한 것이다. 따라서, 제3 실시형태는 절연액이 제1 슬릿(470) 및 제2 슬릿(480)으로 토출되는 전극 슬러리와 함께 다층으로 배출되며, 이런 점에서 제3 실시형태는 상층 및 하층 활물질층 모두에 대해 슬라이딩 현상을 제어하기 위한 실시형태라 할 수 있다.

그리고, 관통볼트(500)는 제3 심(430) 및 제4 심(440) 양쪽으로 절연액을 공급하도록, 제3 심(430)과 제4 심(440)의 절연액 유로 홈(460)에 대응하는 두 지점에 절연액 공급홀(520)이 형성되어 있다. 이러한 제3 실시형태에서의 관통볼트(500)의 구성 또한 도면으로부터 명확히 파악된다.

도면상의 실시형태는, 위쪽의 제3 바디(300)에서 제1 바디(100) 쪽으로 삽입된 관통볼트(500)의 헤드부를 통해 절연액이 공급된다. 제3 실시형태에서는 위쪽의 제4 심(440)에 먼저 절연액이 공급된 이후에 남은 유량이 아래의 제3 심(430)으로 공급된다. 따라서, 더욱 균일한 유량으로 절연액이 공급되도록, 제3 심(430)에 대한 절연액 공급홀(520)의 유동 단면적보다 제4 심(440)에 대한 절연액 공급홀(520)의 유동 단면적을 작게 설계하는 것도 고려해볼 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 다이 코터(10)는 절연액 유로 홈(460)이 형성되거나 형성되지 않은 제3 심(430)과 제4 심(440)을 상황에 맞춰 적절히 선택하고 이에 대응하는 관통볼트(500)를 사용하는 것만으로도, 다이 코터(10)의 다른 중요 설계요소를 변경하지 않으면서도 다양한 양상으로 일어나는 활물질층의 슬라이딩 현상에 능동적이고 효과적으로 대응하는 것을 가능케 한다.

이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

10: 다이 코터 100: 제1 바디
110: 제1 매니폴드 120: 제1 슬러리 유입구
200: 제2 바디 210: 제2 매니폴드
300: 제3 바디 310: 제2 슬러리 유입구
410: 제1 심 420: 제2 심
430: 제3 심 440: 제4 심
450: 관통 홀 460: 절연액 유로 홈
470: 제1 슬릿 480: 제2 슬릿
490: 절연액 슬릿 500: 관통볼트
510: 중공유로 520: 절연액 공급홀

Claims (12)

1. 전극 슬러리를 수용하는 제1 매니폴드가 구비된 제1 바디;
   전극 슬러리를 수용하는 제2 매니폴드가 구비되고, 상기 제1 매니폴드에 수용된 전극 슬러리를 토출하는 제1 슬릿을 형성하도록 상기 제1 바디에 대해 결합하는 제2 바디; 및
   상기 제2 매니폴드에 수용된 전극 슬러리를 토출하는 제2 슬릿을 형성하도록 상기 제2 바디에 대해 결합하는 제3 바디;
   를 포함하고,
   상기 제1 슬릿은 상기 제1 바디와 제2 바디의 결합면 사이에 개재되는 제1 심 및 제3 심에 의해 형성되고, 상기 제2 슬릿은 상기 제2 바디와 제3 바디의 결합면 사이에 개재되는 제2 심 및 제4 심에 의해 형성되며,
   상기 제3 심과 제4 심 중 적어도 어느 하나는 절연액 슬릿을 형성하는 것을 특징으로 하는 다이 코터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 슬릿에 대해 상기 제2 슬릿이 수렴하는 방향으로, 상기 제2 바디와 제3 바디의 결합면이 경사를 이루는 것을 특징으로 하는 다이 코터.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제3 바디, 제4 심, 제2 바디, 제3 심을 순차로 관통하여 상기 제1 바디에 대해 나사결합하는 관통볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 코터.
4. 제3항에 있어서,
   상기 관통볼트의 길이방향을 따라 중공유로가 형성되고,
   외부에서 공급되는 절연액은 상기 중공유로를 통해 상기 제3 심과 제4 심 중 적어도 어느 하나에 공급되는 것을 특징으로 하는 다이 코터.
5. 제4항에 있어서,
   상기 관통볼트는,
   상기 제3 심과 제4 심 중 상기 절연액 슬릿을 형성하는 심에 대해 상기 절연액을 공급하도록 상기 중공유로와 연통하는 절연액 공급홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 다이 코터.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제3 심과 제4 심 중 상기 절연액 슬릿을 형성하는 심은, 상기 관통볼트가 통과하는 관통 홀 및 상기 관통 홀에 연결되어 상기 절연액 슬릿을 형성하는 절연액 유로 홈을 구비하고,
   상기 관통볼트의 절연액 공급홀은 상기 절연액 유로 홈과 연통하는 것을 특징으로 하는 다이 코터.
7. 제5항에 있어서,
   상기 제3 심과 제4 심 중 상기 절연액 슬릿을 형성하지 않는 심은, 상기 관통볼트가 통과하는 관통 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 다이 코터.
8. 제7항에 있어서,
   상기 관통볼트는,
   상기 제3 심과 제4 심 중 상기 절연액 슬릿을 형성하지 않는 심에 대해서는 상기 절연액 공급홀이 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 다이 코터.
9. 제6항에 있어서,
   상기 관통볼트의 중공유로는 상기 절연액 공급홀과 연통하는 깊이까지 형성되는 것을 특징으로 하는 다이 코터.
10. 제3항에 있어서,
    상기 관통볼트는,
    상기 제3 바디 및 제2 바디를 상기 제1 바디에 밀착시키는 가압력을 작용하고, 이에 따라 상기 절연액 슬릿의 립 영역에서의 밀착성을 강화하는 것을 특징으로 하는 다이 코터.
11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 슬릿의 폭은 상기 제3 심의 폭만큼 제한되는 것을 특징으로 하는 다이 코터.
12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 슬릿의 폭은 상기 제4 심의 폭만큼 제한되는 것을 특징으로 하는 다이 코터.
    

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