KR102658725B1 - Electrode slurry coating device and method forming active material double layers - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극 슬러리 코팅 장치 및 방법에 관한 것으로, 슬러리를 토출하는 제1 및 제2 슬롯 다이 헤드의 밸브 개폐 시점을 제어함으로써, 집전체 상에 이중층 구조의 활물질층을 형성하는 공정 효율을 높이고 제조 비용을 낮출 수 있다. The present invention relates to an electrode slurry coating device and method, which improves the process efficiency of forming an active material layer with a double-layer structure on a current collector by controlling the opening and closing timing of the valves of the first and second slot die heads that discharge slurry. Costs can be lowered.

Description

활물질 이중층을 형성하는 전극 슬러리 코팅 장치 및 방법{ELECTRODE SLURRY COATING DEVICE AND METHOD FORMING ACTIVE MATERIAL DOUBLE LAYERS}Electrode slurry coating device and method for forming an active material double layer {ELECTRODE SLURRY COATING DEVICE AND METHOD FORMING ACTIVE MATERIAL DOUBLE LAYERS}

본 발명은 이중층 구조의 활물질층을 형성하는 전극 슬러리 코팅 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an electrode slurry coating device and method for forming an active material layer with a double-layer structure.

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. As technology development and demand for mobile devices increase, demand for secondary batteries is also rapidly increasing. Among them, lithium secondary batteries are widely used as an energy source for various mobile devices as well as various electronic products because they have high energy density and operating voltage and excellent preservation and lifespan characteristics.

또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로 주목받고 있다. 전기자동차의 에너지원으로 적용하기 위해서는 고출력의 전지가 필요하다.In addition, secondary batteries are attracting attention as an energy source for electric vehicles or hybrid electric vehicles, which are being proposed as a solution to air pollution from existing gasoline and diesel vehicles that use fossil fuels. To apply it as an energy source for electric vehicles, high-output batteries are required.

이차전지의 성능 개선을 위하여 집전체 상에 이층 구조의 활물질층들이 형성된 전극 구조 개발이 주목받고 있다. 이러한 이층 구조의 활물질층들을 집전체 상에 형성하는 방법은, 금속 박막 형태의 집전체 상에 하부 및 상부 활물질층을 형성하는 슬러리를 순차적으로 코팅하는 것이다. 그러나, 활물질층에 대한 코팅을 개시 또는 종료하는 시점에서 각 토출 노즐들을 일시에 개방 또는 폐쇄하게 되면, 토출 노즐들의 이격 거리로 인해 하부 및 상부 활물질층 중 어느 하나의 층이 제대로 형성되지 못하는 영역이 발생한다. 이러한 영역은 불량 영역으로 판정되어 폐기된다. To improve the performance of secondary batteries, the development of an electrode structure in which two-layer active material layers are formed on a current collector is attracting attention. The method of forming the active material layers of this two-layer structure on a current collector is to sequentially coat a slurry for forming the lower and upper active material layers on the current collector in the form of a metal thin film. However, if each discharge nozzle is opened or closed at the same time at the time of starting or ending coating of the active material layer, there will be an area where either the lower or upper active material layer is not properly formed due to the separation distance between the discharge nozzles. Occurs. These areas are determined to be defective areas and are discarded.

따라서, 활물질 이중층 구조의 전극 제조시, 전극 슬러리 코팅 과정에서 폐기되는 영역을 최소화할 수 있는 기술 개발이 요구된다. Therefore, when manufacturing electrodes with a double-layer active material structure, there is a need to develop technology that can minimize the area discarded during the electrode slurry coating process.

일본등록특허공보 제6367133호Japanese Patent Publication No. 6367133

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 공정 효율을 개선한 이중층 구조의 활물질층을 형성하는 전극 슬러리 코팅 장치 및 방법을 제공함을 목적으로 한다. The present invention was created to solve the above problems, and its purpose is to provide an electrode slurry coating device and method for forming an active material layer with a double-layer structure with improved process efficiency.

본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 장치는, 상판, 중판 및 하판으로 구성된 다이를 포함하는 전극 슬러리 코팅 장치에 있어서, 하판 및 중판 사이에 위치하며, 하부 활물질층을 형성하는 슬러리를 컨베이어에 의해 이동되는 집전체 상에 토출하는 제1 슬롯 다이 헤드; 상기 제1 슬롯 다이 헤드와 코팅 방향의 하류쪽으로 이격되어 중판 및 상판 사이에 위치하며, 상부 활물질층을 형성하는 슬러리를 상기 집전체의 하부 활물질층 상에 토출하는 제2 슬롯 다이 헤드; 상기 제1 슬롯 다이 헤드의 토출을 개폐하는 제1 밸브; 상기 제2 슬롯 다이 헤드의 토출을 개폐하는 제2 밸브; 및 상기 제1 및 제2 밸브의 개폐를 제어하는 제어부;를 포함한다. The electrode slurry coating device according to the present invention includes a die consisting of an upper plate, a middle plate, and a lower plate, and is located between the lower plate and the middle plate, and the slurry forming the lower active material layer is moved by a conveyor. a first slot die head for discharging over the entire surface; a second slot die head spaced downstream of the first slot die head in the coating direction, positioned between the middle plate and the top plate, and discharging slurry forming an upper active material layer onto the lower active material layer of the current collector; a first valve that opens and closes discharge of the first slot die head; a second valve that opens and closes discharge of the second slot die head; and a control unit that controls opening and closing of the first and second valves.

하나의 예에서, 상기 제어부는, 전극 슬러리 코팅 종료시, 제1 밸브가 폐쇄되면서 제1 슬롯 다이 헤드를 통한 슬러리의 토출이 중단되어 하부 활물질층의 두께가 감소되는 지점(R1)과, 제2 밸브가 폐쇄되면서 제2 슬롯 다이 헤드를 통한 슬러리의 토출이 중단되어 상부 활물질층의 두께가 감소되는 지점(R2)이 서로 대응되도록 제1 및 제2 밸브의 폐쇄 시각을 제어한다. In one example, the control unit, at the end of the electrode slurry coating, sets a point (R 1 ) at which the first valve is closed and discharge of the slurry through the first slot die head is stopped and the thickness of the lower active material layer is reduced, and a second As the valve is closed, the discharge of slurry through the second slot die head is stopped and the closing times of the first and second valves are controlled so that the points (R 2 ) at which the thickness of the upper active material layer decreases correspond to each other.

또 다른 하나의 예에서, 상기 제어부는, 전극 슬러리 코팅 시작시, 제1 밸브가 개방되면서 제1 슬롯 다이 헤드를 통한 슬러리의 토출이 개시되어 하부 활물질층이 형성되는 지점과, 제2 밸브가 개방되면서 제2 슬롯 다이 헤드를 통한 슬러리의 토출이 개시되어 상부 활물질층이 형성되는 지점이 서로 대응되도록 제1 및 제2 밸브의 개방 시각을 제어하는 것도 가능하다.In another example, when electrode slurry coating starts, the control unit opens the first valve and starts discharging the slurry through the first slot die head to form a lower active material layer, and the second valve opens. It is also possible to control the opening times of the first and second valves so that the points at which the slurry is ejected through the second slot die head and the upper active material layer is formed correspond to each other.

하나의 예에서, 상기 제어부는 전극 슬러리 코팅 종료시, 제2 밸브를 폐쇄하기 시작하는 시각(TT2)을 제1 밸브를 폐쇄하기 시작하는 시각(TT1)보다 하기 식 1에 따른 폐쇄 지연 시간(TdT) 만큼 지연한다. In one example, at the end of electrode slurry coating, the control unit sets the time (T T2 ) at which the second valve begins to close to a closing delay time (T T2 ) according to Equation 1 below rather than the time (T T1 ) at which the first valve begins to close. Delay by T dT ).

[식 1][Equation 1]

폐쇄 지연 시간(TdT, sec) = (하판과 중판의 판간 거리(a) +중판의 길이(b)) / 컨베이어에 의한 집전체의 이동 속도(mm/sec).Closing delay time (T dT , sec) = (distance between the lower and middle plates (a) + length of the middle plate (b)) / moving speed of the current collector by the conveyor (mm/sec).

또 다른 하나의 예에서, 상기 각 밸브에서 밸브가 100% 개방상태에서 100% 폐쇄 상태로 전환되기까지 소요된 폐쇄 시간(TT1' - TT1 또는 TT2' - TT2 ) 은 상기 각 밸브에서 밸브가 100% 폐쇄상태에서 100% 개방 상태로 전환되기 까지 소요된 개방 시간(TS1' - TS1 또는 TS2' - TS2)보다 더 짧거나 같도록 조절되는 것을 특징으로 한다.In another example, the closing time (T T1' - T T1 or T T2' - T T2 ) required for the valve to change from a 100% open state to a 100% closed state in each valve is It is characterized by being adjusted to be shorter or equal to the opening time (T S1' - T S1 or T S2' - T S2 ) required for the valve to change from a 100% closed state to a 100% open state.

하나의 예에서, 상기 개방 시간(TS1' - TS1 또는 TS2' - TS2)은 폐쇄 시간(TT1' - TT1 또는 TT2' - TT2 ) 대비 1 내지 10배, 바람직하게는 2배 내지 10배, 더욱 바람직하게는 5배 내지 10배인 것을 특징으로 한다. In one example, the opening time (T S1' - T S1 or T S2' - T S2 ) is 1 to 10 times the closing time (T T1' - T T1 or T T2' - T T2 ), preferably It is characterized by being 2 to 10 times, more preferably 5 to 10 times.

또 다른 하나의 예에서, 상기 제어부는 전극 슬러리 코팅 시작시, 제2 밸브의 개방 시작 시각(TS2')을 제1 밸브의 개방 시작 시각(TS1')보다 하기 식 2에 따른 개방 지연 시간(TdS) 만큼 지연하는 것도 가능하다.In another example, when the electrode slurry coating starts, the control unit sets the opening start time (T S2' ) of the second valve to an opening delay time according to Equation 2 below than the opening start time (T S1' ) of the first valve. It is also possible to delay by (T dS ).

구체적인 예에서, 집전체의 표면과 제1 슬롯 다이 헤드의 이격거리(DH1)는, 제1 슬롯 다이 헤드를 통해 토출된 슬러리에 의해 형성된 하부 활물질층의 평균 두께(D1)의 70 내지 150% 범위이다. In a specific example, the separation distance (D H1 ) between the surface of the current collector and the first slot die head is 70 to 150 degrees of the average thickness (D 1 ) of the lower active material layer formed by the slurry discharged through the first slot die head. % range.

또 다른 구체적인 예에서, 집전체의 표면과 제1 슬롯 다이 헤드의 이격거리(DH1)와 집전체의 표면과 제2 슬롯 다이 헤드의 이격거리(DH2)의 차이(DH2 - DH1)는, 제1 슬롯 다이 헤드를 통해 토출된 슬러리에 의해 형성된 하부 활물질층의 평균 두께(D1)의 60 내지 110% 범위이다. In another specific example, the difference between the separation distance (D H1 ) between the surface of the current collector and the first slot die head and the separation distance (D H2 ) between the surface of the current collector and the second slot die head (D H2 - D H1 ) is in the range of 60 to 110% of the average thickness (D 1 ) of the lower active material layer formed by the slurry discharged through the first slot die head.

하나의 예에서, 제1 슬롯 다이 헤드를 통해 토출된 슬러리에 의해 형성된 하부 활물질층의 평균 두께(D1)와 제2 슬롯 다이 헤드를 통해 토출된 슬러리에 의해 형성된 상부 활물질층의 평균 두께(D2)의 비율은 30~70:70~30 범위(D1 : D2)이다. In one example, the average thickness of the lower active material layer formed by the slurry discharged through the first slot die head (D 1 ) and the average thickness of the upper active material layer formed by the slurry discharged through the second slot die head (D 2 ), the ratio is in the range of 30~70:70~30 (D 1 : D 2 ).

예를 들어, 상기 전극 슬러리 코팅 장치는 이차전지용 양극 슬러리 코팅 장치이다. For example, the electrode slurry coating device is a positive electrode slurry coating device for secondary batteries.

또한, 본 발명은 앞서 설명한 장치를 이용한 전극 슬러리 코팅 방법을 제공한다. Additionally, the present invention provides an electrode slurry coating method using the device described above.

상기 전극 슬러리 코팅 방법은, 상판, 중판 및 하판으로 구성된 다이를 이용한 전극 슬러리 코팅 방법에 있어서, 집전체 상에 하판과 중판 사이 위치하는 제1 슬롯 다이 헤드를 통해 슬러리를 토출하여 하부 활물질층을 형성하는 단계; 및 하부 활물질층 상에 상기 제1 슬롯 다이 헤드와 코팅 방향의 하류쪽으로 이격되어 중판 및 상판 사이에 위치하는 제2 슬롯 다이 헤드를 통해 슬러리를 토출하여 상부 활물질층을 형성하는 단계를 포함한다. The electrode slurry coating method uses a die consisting of an upper plate, a middle plate, and a lower plate, and the slurry is discharged through a first slot die head located between the lower plate and the middle plate on the current collector to form a lower active material layer. steps; and forming an upper active material layer by discharging the slurry on the lower active material layer through a second slot die head spaced apart from the first slot die head in a downstream direction in the coating direction and positioned between the middle plate and the upper plate.

하나의 예에서, 전극 슬러리 코팅 종료시, 슬러리의 토출이 중단되어 하부 활물질층의 두께가 감소되는 지점(R1)과, 슬러리의 토출이 중단되어 상부 활물질층의 두께가 감소되는 지점(R2)가 서로 대응되도록 제1 및 제2 슬롯 다이 헤드의 토출 종료 시각을 제어한다. In one example, at the end of electrode slurry coating, a point at which discharge of the slurry is stopped and the thickness of the lower active material layer is reduced (R 1 ), and a point at which the discharge of the slurry is stopped and the thickness of the upper active material layer is reduced (R 2 ) Control the ejection end times of the first and second slot die heads so that they correspond to each other.

또 다른 하나의 예에서, 전극 슬러리 코팅 시작시, 슬러리의 토출이 개시되어 하부 활물질층이 형성되는 지점과, 슬러리의 토출이 개시되어 상부 활물질층이 형성되는 지점이 서로 대응되도록 제1 및 제2 슬롯 다이 헤드의 토출 개시 시각을 제어하는 것도 가능하다.In another example, when the electrode slurry coating starts, the first and second electrodes are formed so that the point at which the discharge of the slurry starts to form the lower active material layer and the point at which the discharge of the slurry starts to form the upper active material layer correspond to each other. It is also possible to control the ejection start time of the slot die head.

구체적인 예에서, 전극 슬러리 코팅 종료시, 상부 활물질층을 형성하는 슬러리의 토출을 중단하는 시작 시각(TT2)을 하부 활물질층을 형성하는 슬러리의 토출을 중단하는 시작 시각(TT1)보다 하기 식 1에 따른 토출 지연 시간(TdT) 만큼 지연한다. In a specific example, at the end of electrode slurry coating, the starting time (T T2 ) to stop discharging the slurry forming the upper active material layer is set to the starting time (T T1 ) to stop discharging the slurry forming the lower active material layer. It is delayed by the discharge delay time (T dT ) according to .

[식 1][Equation 1]

토출 지연 시간(TdT, sec) = (하판과 중판의 판간 거리(a) +중판의 길이(b)) / 컨베이어에 의한 집전체의 이동 속도(mm/sec).Discharge delay time (T dT , sec) = (distance between the lower and middle plates (a) + length of the middle plate (b)) / moving speed of the current collector by the conveyor (mm/sec).

하나의 예에서, 상기 각 슬러리 토출이 중단되기 시작하여 각 밸브가 완전 폐쇄되기 까지의 토출 종료 시간(TT1' - TT1 또는 TT2' - TT2 ) 은 상기 각 슬러리 토출이 개시되기 시작하여 각 밸브가 완전 개방되기까지의 토출 개시 시간(TS1 - TS1' 또는 TS2 - TS2')보다 더 짧거나 같도록 조절되는 것을 특징으로 한다.In one example, the discharge end time (T T1' - T T1 or T T2' - T T2 ) from when the discharge of each slurry begins to stop until each valve is completely closed is from the start of the discharge of each slurry. It is characterized by being adjusted to be shorter or equal to the discharge start time (T S1 - T S1' or T S2 - T S2' ) until each valve is fully opened.

하나의 예에서, 상기 토출 개시 시간(TS1 - TS1' 또는 TS2 - TS2')은 토출 종료 시간(TT1' - TT1 또는 TT2' - TT2 ) 대비 1 내지 10배, 바람직하게는 2배 내지 10배, 더욱 바람직하게는 5배 내지 10배인 것을 특징으로 한다. In one example, the discharge start time (T S1 - T S1' or T S2 - T S2' ) is 1 to 10 times the discharge end time (T T1' - T T1 or T T2' - T T2 ), preferably It is preferably 2 to 10 times, more preferably 5 to 10 times.

이는 밸브의 개방 시에는 슬러리가 일시에 왈칵 쏟아져 나와 활물질층 앞단이 볼록하게 솟는 형상이 형성되고, 폐쇄 시에는 슬러리양이 점점 감소하면서 끌리는 형상이 형성된다. 이에, 개방 시에는 천천히 개방하는 것이 필요하고, 폐쇄 시에는 급격하게 닫아주는 것이 효과적이기 때문이다.When the valve is opened, the slurry pours out all at once, forming a convex shape at the front of the active material layer, and when the valve is closed, the amount of slurry gradually decreases, forming a dragging shape. Therefore, it is necessary to open slowly when opening, and it is effective to close rapidly when closing.

또 다른 하나의 예에서, 상기 제어부는 전극 슬러리 코팅 시작시, 제2 밸브의 개방 시작 시각(TS2)을 제1 밸브의 개방 시작 시각(TS1)보다 개방 지연 시간(TdS) 만큼 지연하는 것도 가능하다.In another example, when the electrode slurry coating starts, the control unit delays the opening start time (T S2 ) of the second valve by the opening delay time (T dS ) from the opening start time (T S1 ) of the first valve. It is also possible.

또 다른 예에서, 하부 활물질층의 평균 두께(D1)와 상부 활물질층의 평균 두께(D2)의 비율은 30~70: 70~30 범위(D1 : D2)이다. In another example, the ratio of the average thickness of the lower active material layer (D 1 ) and the average thickness of the upper active material layer (D 2 ) is in the range of 30-70:70-30 (D 1 :D 2 ).

본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 장치 및 방법은 집전체 상에 이중층 구조의 활물질층 형성시 공정 효율을 높이고 제조 비용을 낮출 수 있다. The electrode slurry coating device and method according to the present invention can increase process efficiency and reduce manufacturing costs when forming an active material layer with a double-layer structure on a current collector.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 슬러리 코팅 장치를 이용한 슬러리 코팅 과정을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 슬러리 코팅 장치의 시간에 따른 제1 및 제2 밸브의 개폐 시점을 나타낸 그래프이다.
도 3은 종래의 전극 슬러리 코팅 방법에 따라 제조된 전극의 단면을 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 슬러리 코팅 방법에 따라 제조된 전극의 단면을 나타낸 모식도이다. Figure 1 is a schematic diagram showing a slurry coating process using an electrode slurry coating device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph showing the opening and closing timing of the first and second valves over time of the electrode slurry coating device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a schematic diagram showing a cross section of an electrode manufactured according to a conventional electrode slurry coating method.
Figure 4 is a schematic diagram showing a cross section of an electrode manufactured according to an electrode slurry coating method according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor must appropriately use the concept of the term to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined clearly.

본 발명에서, "코팅 종료"는 전극 슬러리 코팅을 종료하는 경우 뿐만 아니라 일시적으로 슬러리 코팅을 중단하는 경우를 포괄하는 의미이다. 구체적으로, 전극 슬러리 코팅 장치의 가동을 종료하거나 일시적으로 중단하는 경우를 포함하며, 예를 들어, 패턴화된 활물질층 형성을 위하여 슬러리 코팅의 진행과 중단을 반복하는 경우, 상기 슬러리 코팅을 중단하는 경우를 포함한다. In the present invention, “coating completion” is meant to encompass not only the case of finishing the electrode slurry coating but also the case of temporarily stopping the slurry coating. Specifically, it includes cases where the operation of the electrode slurry coating device is terminated or temporarily stopped. For example, when the slurry coating is repeated and stopped to form a patterned active material layer, the slurry coating is stopped. Includes cases.

본 발명에서, "코팅 시작"는 전극 슬러리 코팅을 개시하는 경우 뿐만 아니라 일시적으로 중단된 슬러리 코팅을 재개하는 경우를 포괄하는 의미이다. 구체적으로, 전극 슬러리 코팅 장치의 가동을 개시하거나 일시적으로 중단된 가동을 재개하는 경우를 포함하며, 예를 들어, 패턴화된 활물질층 형성을 위하여 슬러리 코팅의 진행과 중단을 반복하는 경우, 상기 슬러리 코팅을 진행하는 경우를 포함한다. In the present invention, “coating start” is meant to encompass not only the case of starting electrode slurry coating but also the case of resuming slurry coating that was temporarily stopped. Specifically, this includes the case of starting the operation of the electrode slurry coating device or resuming the temporarily suspended operation, for example, when repeating the progress and interruption of slurry coating to form a patterned active material layer, the slurry This includes cases where coating is carried out.

또한, 본 발명에서, 특정 두 지점이 "대응"한다는 것은, 상기 두 지점이 동일 선상 또는 그 유사 범위 내에 위치하는 경우를 포괄하는 의미이다. 상기 두 지점이 동일 선상에 위치하는 것은, 물리적으로 동일 선상에 위치하는 경우 뿐만 아니라 설비 내지 측정 장비의 오차 범위 또는 일정 수준의 버퍼 영역을 포함한 범위 내에 존재하는 경우를 포함한다.Additionally, in the present invention, the fact that two specific points “correspond” means encompassing cases where the two points are located on the same line or within a similar range. The fact that the two points are located on the same line includes not only the case where they are physically located on the same line, but also the case where they exist within a range including an error range of equipment or measuring equipment or a certain level of buffer area.

본 발명은 전극 슬러리 코팅 장치에 관한 것으로, 상판, 중판 및 하판으로 구성된 다이를 포함하는 전극 슬러리 코팅 장치에 있어서, 하판 및 중판 사이에 위치하며, 하부 활물질층을 형성하는 슬러리를 컨베이어에 의해 이동되는 집전체 상에 토출하는 제1 슬롯 다이 헤드; 상기 제1 슬롯 다이 헤드와 코팅 방향의 하류쪽으로 이격되어 중판 및 상판 사이에 위치하며, 상부 활물질층을 형성하는 슬러리를 상기 집전체의 하부 활물질층 상에 토출하는 제2 슬롯 다이 헤드; 상기 제1 슬롯 다이 헤드의 토출을 개폐하는 제1 밸브; 상기 제2 슬롯 다이 헤드의 토출을 개폐하는 제2 밸브; 및 상기 제1 및 제2 밸브의 개폐를 제어하는 제어부;를 포함한다. The present invention relates to an electrode slurry coating device, which includes a die consisting of an upper plate, a middle plate, and a lower plate, wherein the slurry forming the lower active material layer is moved by a conveyor, located between the lower plate and the middle plate. a first slot die head discharging onto the current collector; a second slot die head spaced downstream of the first slot die head in the coating direction, positioned between the middle plate and the top plate, and discharging slurry forming an upper active material layer onto the lower active material layer of the current collector; a first valve that opens and closes discharge of the first slot die head; a second valve that opens and closes discharge of the second slot die head; and a control unit that controls opening and closing of the first and second valves.

하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 장치에서, 상기 제어부는, 전극 슬러리 코팅 종료시, 제1 밸브가 폐쇄되면서 제1 슬롯 다이 헤드를 통한 슬러리의 토출이 중단되어 하부 활물질층의 두께가 감소되는 지점(R1)과, 제2 밸브가 폐쇄되면서 제2 슬롯 다이 헤드를 통한 슬러리의 토출이 중단되어 상부 활물질층의 두께가 감소되는 지점(R2)이 서로 대응되도록 제1 및 제2 밸브의 폐쇄 시각을 제어한다. In one embodiment, in the electrode slurry coating device according to the present invention, the control unit, at the end of the electrode slurry coating, closes the first valve and stops discharging the slurry through the first slot die head to reduce the thickness of the lower active material layer. The first and second surfaces correspond to each other so that the point at which the decrease (R 1 ) and the point at which the discharge of the slurry through the second slot die head is stopped as the second valve is closed (R 2 ) are reduced and the thickness of the upper active material layer is reduced correspond to each other. Controls the closing time of the valve.

이중층 구조의 활물질을 전극 상에 코팅하는 전극 슬러리 코팅 장치의 경우, In the case of an electrode slurry coating device that coats an active material with a double layer structure on an electrode,

먼저, 상판, 중판 및 하판으로 구성된 코팅 다이(130)를 포함한다. 도 1을 참고하면, 하판(131), 중판(132) 및 상판(133)이 코팅 다이(130)를 구성하고 있다. First, it includes a coating die 130 consisting of an upper plate, a middle plate, and a lower plate. Referring to FIG. 1, a lower plate 131, a middle plate 132, and an upper plate 133 constitute a coating die 130.

하판(131)과 중판(132) 사이의 제1 슬롯 다이 헤드(110)를 통하여 집전체 상에 하부 활물질층이 형성되고, 중판(132)과 상판(133) 사이의 제2 슬롯 다이 헤드(120)를 통하여 상기 하부 활물질층 상에 상부 활물질층이 형성된다.A lower active material layer is formed on the current collector through the first slot die head 110 between the lower plate 131 and the middle plate 132, and the second slot die head 120 between the middle plate 132 and the upper plate 133. ), an upper active material layer is formed on the lower active material layer.

정리하면, 컨베이어에 의해 빠른 속도로 이동하는 집전체 상에 하부 및 상부 활물질층을 형성하는 슬러리를 순차적으로 코팅하게 된다. 각 활물질층은 코팅 방향으로 이격 배치된 제1 및 제2 슬롯 다이 헤드에서 각각 활물질 슬러리를 각각 토출하여 형성한다. 전극 슬러리 코팅을 일시적으로 중단하거나 종료하는 경우, 각 슬롯 다이 헤드의 토출을 제어하는 밸브를 이용하여 제1 및 제2 슬롯 다이 헤드의 토출을 일시에 차단하는 것이 일반적이다. In summary, the slurry forming the lower and upper active material layers is sequentially coated on a current collector moving at high speed by a conveyor. Each active material layer is formed by discharging active material slurries from first and second slot die heads spaced apart in the coating direction. When temporarily stopping or ending electrode slurry coating, it is common to temporarily block the discharge of the first and second slot die heads using a valve that controls the discharge of each slot die head.

이 경우, 상기 제1 및 제2 슬롯 다이 헤드의 이격 거리로 인해 집전체 상에 형성된 하부 및 상부 활물질층의 코팅 종료 시점이 달라진다. 즉, 제1 및 제2 슬롯 다이 헤드에 슬러리를 공급하는 밸브가 동시에 닫히는 경우, 집전체 상에 상부 활물질층의 코팅이 먼저 종료된 후, 일정 간격을 두고 하부 활물질층의 코팅이 종료된다. 이러한 각 활물질층의 코팅 종료 시점의 차이는, 로딩 꺼짐 구간을 야기함에 따라 폐기되는 잉여 부분의 증가를 유발하며, 이는 공정 효율의 저하 및 제조 비용의 증가를 초래한다. 상기 로딩 꺼짐 구간이란 슬러리 토출 중단에 의해 활물질층의 두께가 감소되는 지점에서부터 토출된 슬러리의 말단부까지의 의미한다.In this case, the coating completion time of the lower and upper active material layers formed on the current collector varies due to the separation distance between the first and second slot die heads. That is, when the valves that supply slurry to the first and second slot die heads are closed simultaneously, coating of the upper active material layer on the current collector is completed first, and then coating of the lower active material layer is completed at a certain interval. This difference in the coating end point of each active material layer causes a loading off section and increases the surplus portion to be discarded, which results in a decrease in process efficiency and an increase in manufacturing cost. The loading off section refers to the period from the point where the thickness of the active material layer is reduced by stopping slurry discharge to the distal end of the discharged slurry.

본 발명에서는, 전극 슬러리 코팅 종료시, 하부 활물질층의 두께가 감소되는 지점(R1)과, 상부 활물질층의 두께가 감소되는 지점(R2)이 서로 대응되도록 제어함으로써, 폐기되는 잉여 부분을 최소화하게 된다. In the present invention, at the end of electrode slurry coating, the point at which the thickness of the lower active material layer is reduced (R 1 ) and the point at which the thickness of the upper active material layer is reduced (R 2 ) are controlled to correspond to each other, thereby minimizing the surplus portion to be discarded. I do it.

본 발명의 또 다른 하나의 실시예에서, 상기 제어부는, 전극 슬러리 코팅 시작시, 제1 밸브가 개방되면서 제1 슬롯 다이 헤드를 통한 슬러리의 토출이 개시되어 하부 활물질층이 형성되는 지점과, 제2 밸브가 개방되면서 제2 슬롯 다이 헤드를 통한 슬러리의 토출이 개시되어 상부 활물질층이 형성되는 지점이 서로 대응되도록 제1 및 제2 밸브의 개방 시각을 제어하는 것도 가능하다. In another embodiment of the present invention, the control unit controls a point where, when electrode slurry coating starts, the first valve is opened and discharge of the slurry through the first slot die head is started to form a lower active material layer, and the first valve is opened. It is also possible to control the opening times of the first and second valves so that when the second valve is opened, the points at which the slurry is ejected through the second slot die head and the upper active material layer is formed correspond to each other.

전극 슬러리 코팅 시작 시, 상기 제1 및 제2 밸브를 동시에 개방하게 되면, 서로 이격된 제1 및 제2 슬롯 다이 헤드를 통한 슬러리의 토출이 같은 시각에 개시된다. 이로 인해, 하부 활물질층이 형성되는 지점과 상부 활물질층이 형성되는 지점이 달라지게 되고, 이는 폐기되는 잉여 부분의 증가를 유발한다.When electrode slurry coating starts, if the first and second valves are opened simultaneously, the discharge of slurry through the first and second slot die heads spaced apart from each other starts at the same time. As a result, the point at which the lower active material layer is formed and the point at which the upper active material layer is formed are different, which causes an increase in the surplus portion to be discarded.

따라서, 상부 활물질층이 형성되는 제2 슬롯 다이 헤드를 통해 슬러리가 토출되는 시간을 지연시킴으로 이를 통해, 하부 활물질층 상에 상부 활물질층이 안정적으로 형성되도록 제어하게 된다. Accordingly, by delaying the time at which the slurry is discharged through the second slot die head in which the upper active material layer is formed, the upper active material layer is controlled to be stably formed on the lower active material layer.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 슬러리 코팅 장치를 이용한 활물질 슬러리 코팅 과정을 나타낸 모식도이다. 도 1을 참조하면, 상기 전극 슬러리 코팅 장치는, 하판 (131) 및 상판 (133)을 포함하며, 상기 하판과 상판(131, 133) 사이에는 중판(132)이 개재된 구조이다. 상기 하판과 중판(131, 132) 사이의 유로를 따라 슬러리가 유체이동하며 제1 슬롯 다이 헤드(110)를 통해 하부 활물질층(111)을 형성하는 슬러리를 토출한다. 상기 중판과 상판(132, 133) 사이의 유로를 따라 슬러리가 유체이동하며 제2 슬롯 다이 헤드(120)를 통해 상부 활물질층(121)을 형성하는 슬러리를 토출한다. 또한, 상기 제1 및 제2 슬롯 다이 헤드(110, 120)와 일정 거리를 이격하여 집전체(101)을 이동시키는 컨베이어(미도시)가 위치한다. 상기 제1 슬롯 다이 헤드(110)를 통해 토출된 슬러리는 집전체(101) 상에 평균 두께 D1인 하부 활물질층(111)을 형성하고, 제2 슬롯 다이 헤드(120)를 통해 토출된 슬러리는 하부 활물질층(111) 상에 평균 두께 D2인 상부 활물질층(121)을 형성한다. Figure 1 is a schematic diagram showing an active material slurry coating process using an electrode slurry coating device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the electrode slurry coating device includes a lower plate 131 and an upper plate 133, and has a middle plate 132 interposed between the lower plate and the upper plates 131 and 133. The slurry fluid moves along the flow path between the lower plate and the middle plate 131 and 132, and the slurry forming the lower active material layer 111 is discharged through the first slot die head 110. The slurry fluid moves along the flow path between the middle plate and the upper plate 132 and 133, and the slurry forming the upper active material layer 121 is discharged through the second slot die head 120. In addition, a conveyor (not shown) for moving the current collector 101 is positioned at a certain distance from the first and second slot die heads 110 and 120. The slurry discharged through the first slot die head 110 forms a lower active material layer 111 with an average thickness D 1 on the current collector 101, and the slurry discharged through the second slot die head 120 Forms an upper active material layer 121 having an average thickness D 2 on the lower active material layer 111 .

구체적으로, 본 발명에서, 상기 제어부는 전극 슬러리 코팅 종료시, 제2 밸브를 폐쇄하기 시작하는 시각(TT2)을 제1 밸브를 폐쇄하기 시작하는 시각(TT1)보다 하기 식 1에 따른 폐쇄 지연 시간(TdT) 만큼 지연한다.Specifically, in the present invention, when the electrode slurry coating is completed, the control unit delays the closing of the second valve (T T2 ) according to Equation 1 below from the starting time (T T1 ) of the first valve. Delay by time (T dT ).

[식 1][Equation 1]

폐쇄 지연 시간(TdT, sec) = (하판과 중판의 판간 거리(a) +중판의 길이(b)) / 컨베이어에 의한 집전체의 이동 속도(mm/sec).Closing delay time (T dT , sec) = (distance between the lower and middle plates (a) + length of the middle plate (b)) / moving speed of the current collector by the conveyor (mm/sec).

본 발명에서는, 전극 슬러리 코팅 종료시, 제2 밸브를 폐쇄하기 시작하는 시각(TT2)을 제1 밸브를 폐쇄하기 시작하는 시각(TT1)보다 특정 지연 시간(TdT) 만큼 지연함으로써, 하부 활물질층의 두께가 감소되는 지점(R1)과 상부 활물질층의 두께가 감소되는 지점(R2)이 서로 대응되도록 제어하게 된다.In the present invention, at the end of electrode slurry coating, the time at which the second valve begins to close (T T2 ) is delayed by a specific delay time (T dT ) from the time at which the first valve begins to close (T T1 ), so that the lower active material The point where the thickness of the layer is reduced (R 1 ) and the point where the thickness of the upper active material layer is reduced (R 2 ) are controlled to correspond to each other.

또 다른 구체예에서, 상기 각 밸브에서 밸브가 100% 개방상태에서 100% 폐쇄 상태로 전환되기까지 소요된 폐쇄 시간(TT1' - TT1 또는 TT2' - TT2 ) 은 상기 각 밸브에서 밸브가 100% 폐쇄상태에서 100% 개방 상태로 전환되기 까지 소요된 개방 시간(TS1' - TS1 또는 TS2 '- TS2)보다 더 짧거나 같도록 조절한다.In another embodiment, the closing time (T T1' - T T1 or T T2' - T T2 ) required for the valve to change from a 100% open state to a 100% closed state in each valve is Adjust so that it is shorter or equal to the opening time (T S1' - T S1 or T S2 ' - T S2 ) required to change from a 100% closed state to a 100% open state.

도 2를 참고하면, 각 밸브에서 밸브가 100% 폐쇄 상태에서 100% 개방상태로의 전환에 소요되는 시간은 길고, 밸브의 100% 개방상태에서 100% 폐쇄 상태로의 전환에 소요되는 시간은 짧은 것을 알 수 있다.Referring to Figure 2, the time it takes for each valve to transition from a 100% closed state to a 100% open state is long, and the time it takes to transition from a 100% open state to a 100% closed state is short. You can see that

이는 밸브의 개방 시에는 슬러리가 일시에 왈칵 쏟아져 나와 활물질층 앞단이 볼록하게 솟는 형상이 형성되고, 폐쇄 시에는 슬러리양이 점점 감소하면서 끌리는 형상이 형성된다. 이에, 개방 시에는 천천히 개방하는 것이 필요하고, 폐쇄 시에는 급격하게 닫아주는 것이 효과적이기 때문이다.When the valve is opened, the slurry pours out all at once, forming a convex shape at the front of the active material layer, and when the valve is closed, the amount of slurry gradually decreases, forming a dragging shape. Therefore, it is necessary to open slowly when opening, and it is effective to close rapidly when closing.

구체적으로, 상기 개방 시간(TS1' - TS1 또는 TS2' - TS2)은 폐쇄 시간(TT1' - TT1 또는 TT2' - TT2 ) 대비 1 내지 10배, 바람직하게는 2배 내지 10배, 더욱 바람직하게는 5배 내지 10배인 것이 좋다.Specifically, the opening time (T S1' -T S1 or T S2' -T S2 ) is 1 to 10 times, preferably 2 times, the closing time (T T1' -T T1 or T T2' -T T2 ). to 10 times, more preferably 5 to 10 times.

일반적으로 밸브의 개폐는 밸브와 연결된 실린더를 이용하여, 실린더의 이동을 통하여 밸브를 개폐시킨다. 이러한 실린더의 이동은 별도로 연결된 펌프를 통해 이루어진다. 현재 펌프는 유압식과 전기식이 있으며, 유압식에 비하여 전기식이 펌프의 속도 조절이 더욱 유리한 점이 있다. 이를 통해 폐쇄 속도를 더욱 빠르게 조절 할 수 있다. Generally, a valve is opened and closed using a cylinder connected to the valve, and the valve is opened and closed by moving the cylinder. The movement of these cylinders is accomplished through a separately connected pump. Currently, there are hydraulic and electric pumps, and the speed control of the electric pump is more advantageous than the hydraulic pump. This allows the closing speed to be adjusted more quickly.

또 다른 구체예에서, 상기 제어부는 전극 슬러리 코팅 시작시, 제2 밸브를 개방하기 시작하는 시각(TS2)을 제1 밸브를 개방하기 시작하는 시각(TS1)보다 지연시키는 것도 가능하다. 이를 통해 전극 슬러리 코팅 시작시, 제2 밸브의 개방을 시작하는 시각(TS2)을 제1 밸브의 개방을 시작하는 시각(TS1)보다 특정 지연 시간(TdS) 만큼 지연시킬 수 있다.In another embodiment, the control unit may delay the start time (T S2 ) of opening the second valve from the start time (T S1 ) of opening the first valve when coating the electrode slurry begins. Through this, when electrode slurry coating starts, the time to start opening of the second valve (T S2 ) can be delayed by a specific delay time (T dS ) from the time to start opening of the first valve (T S1 ).

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 슬러리 코팅 장치의 시간에 따른 제1 및 제2 밸브의 개폐 시점을 나타낸 그래프이다. 도 2를 참조하면, 전극 슬러리 코팅 시작 시, 제1 밸브를 100% 폐쇄된 상태(TS1)에서 100% 개방된 상태(TS1')로 변경하고, 지연 시간(TdS)만큼 경과한 후에 제2 밸브를 100% 폐쇄된 상태(TS2)에서 100% 개방된 상태(TS2')로 변경한다. 이를 통해, 하부 활물질층 상에 상부 활물질층이 안정적으로 형성되도록 제어하게 된다. 이 경우, 두 밸브 각각이 100% 폐쇄된 상태에서 100% 개방된 상태로 가기까지 걸리는 밸브 개방 시간(TS1' - TS1 또는 TS2' - TS2)은 동일하다.Figure 2 is a graph showing the opening and closing timing of the first and second valves over time of the electrode slurry coating device according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 2, at the start of electrode slurry coating, the first valve is changed from a 100% closed state (T S1 ) to a 100% open state (T S1' ), and after the delay time (T dS ) has elapsed Change the second valve from a 100% closed state (T S2 ) to a 100% open state (T S2' ). Through this, the upper active material layer is controlled to be stably formed on the lower active material layer. In this case, the valve opening time (T S1' - T S1 or T S2' - T S2 ) that it takes for each of the two valves to go from a 100% closed state to a 100% open state is the same.

또한, 전극 슬러리 코팅 종료 시, 제1 밸브를 100% 개방된 상태(TT1)에서 100% 폐쇄된 상태(TT1')로 변경하고, 지연 시간(TdT)만큼 경과한 후에 제2 밸브를 100% 개방된 상태(TT2)에서 100% 폐쇄된 상태(TT2')로 변경한다. 이 경우, 하부 활물질층 코팅이 먼저 종료되고, 지연 시간(TdT)만큼 진행된 후, 상기 하부 활물질층 위의 상부 활물질층 코팅이 종료된다. 이를 통해, 하부 활물질층의 두께가 감소되는 지점(R1)과 상부 활물질층의 두께가 감소되는 지점(R2)이 서로 대응되도록 제어하게 된다. In addition, at the end of electrode slurry coating, the first valve is changed from a 100% open state (T T1 ) to a 100% closed state (T T1' ), and the second valve is opened after the delay time (T dT ) has elapsed. Change from 100% open state (T T2 ) to 100% closed state (T T2' ). In this case, coating of the lower active material layer is completed first, and after the delay time (T dT ) is completed, coating of the upper active material layer on the lower active material layer is completed. Through this, the point at which the thickness of the lower active material layer is reduced (R 1 ) and the point at which the thickness of the upper active material layer is reduced (R 2 ) are controlled to correspond to each other.

도 3을 참고하면, 상부 활물질층의 두께가 감소되는 시점(R2')에서부터 코팅 종료 지점(RT') 까지의 거리는 로딩 꺼짐 구간으로 폐기되는 잉여 부분으로 작용하며, 이는 공정 효율의 저하 및 제조 비용의 증가를 초래한다. 상기 로딩 꺼짐 구간이란 슬러리 토출 중단에 의해 활물질층의 두께가 감소되는 지점에서부터 토출된 슬러리의 말단부까지의 의미한다.Referring to FIG. 3, the distance from the point at which the thickness of the upper active material layer is reduced (R 2' ) to the coating end point (R T' ) acts as a surplus portion discarded in the loading off section, which reduces process efficiency and It causes an increase in manufacturing costs. The loading off section refers to the period from the point where the thickness of the active material layer is reduced by stopping slurry discharge to the distal end of the discharged slurry.

그러나, 본 발명에서와 같이 제2 밸브의 폐쇄를 시작하는 시점을 제 1 밸브의 폐쇄 시점보다 지연시킴으로 상부 및 하부 활물질층의 두께가 감소되는 지점(R1, R2)을 대응되도록 하여, 도 4에서 볼 수 있듯이, 로딩 꺼짐 구간이 줄어드는 것을 알 수 있다.However, as in the present invention, the timing of starting the closing of the second valve is delayed from the closing timing of the first valve so that the points (R 1 , R 2 ) at which the thickness of the upper and lower active material layers are reduced correspond to each other. As can be seen in Figure 4, the loading off section is reduced.

본 발명의 하나의 실시예에서, 집전체의 표면과 제1 슬롯 다이 헤드의 이격거리(DH1)는, 제1 슬롯 다이 헤드를 통해 토출된 슬러리에 의해 형성된 하부 활물질층의 평균 두께(D1)의 70 내지 150% 범위이다. 본 발명에서는, 형성하고자 하는 하부 활물질층의 평균 두께(D1) 보다 제1 슬롯 다이 헤드의 높이(DH1)를 일정 수준 높게 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 이격거리(DH1)는, 하부 활물질층의 평균 두께(D1) 대비, 80 내지 130% 범위, 90 내지 110% 범위이다. 본 발명은 제1 슬롯 다이 헤드를 통해 토출된 슬러리에 의해 집전체 상에 하부 활물질층을 형성한다. 그런 다음, 제2 슬롯 다이 헤드를 통해 토출된 슬러리에 의해 하부 활물질층 상에 상부 활물질층을 형성한다. 상기 상부 활물질층을 형성할 때, 본 발명은 제2 슬롯 다이 헤드를 통해 토출된 슬러리가 하부 활물질층을 일정 수준 가압하도록 설계한다. 이를 통해, 본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 장치는 층간 계면 접합력을 높이고, 하부 및 상부 활물질층 사이에 기포 형성을 억제할 수 있으며, 나아가 각 활물질층의 평활도를 증가시킬 수 있다.In one embodiment of the present invention, the separation distance (D H1 ) between the surface of the current collector and the first slot die head is the average thickness (D 1 ) of the lower active material layer formed by the slurry discharged through the first slot die head. ) is in the range of 70 to 150%. In the present invention, the height (D H1 ) of the first slot die head can be formed to be a certain level higher than the average thickness (D 1 ) of the lower active material layer to be formed. Specifically, the separation distance (D H1 ) is in the range of 80 to 130% and 90 to 110% of the average thickness (D 1 ) of the lower active material layer. In the present invention, a lower active material layer is formed on a current collector using slurry discharged through a first slot die head. Then, an upper active material layer is formed on the lower active material layer by the slurry discharged through the second slot die head. When forming the upper active material layer, the present invention is designed so that the slurry discharged through the second slot die head pressurizes the lower active material layer to a certain level. Through this, the electrode slurry coating device according to the present invention can increase the interfacial bonding force between layers, suppress the formation of bubbles between the lower and upper active material layers, and further increase the smoothness of each active material layer.

또한, 본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 장치는, 제1 슬롯 다이 헤드의 높이 보다 제2 슬롯 다이 헤드의 높이를 높게 설정한다. 이로 인해, 집전체의 표면과 제1 슬롯 다이 헤드의 이격거리(DH1)와 집전체의 표면과 제2 슬롯 다이 헤드의 이격거리(DH2) 사이에 높이 차이(DH2 - DH1)가 발생한다. 상기 집전체의 표면과 제1 슬롯 다이 헤드의 이격거리(DH1)와 집전체의 표면과 제2 슬롯 다이 헤드의 이격거리(DH2)의 차이(DH2 - DH1)는, 하부 활물질층의 평균 두께(D1)의 60 내지 110% 범위이다. 구체적으로, 상기 이격거리(DH2)의 차이(DH2 - DH1)는, 하부 활물질층의 평균 두께(D1) 대비, 70 내지 110% 범위, 80 내지 100% 범위이다. 이는 상기 제2 슬롯 다이 헤드를 통해 토출된 슬러리가 하부 활물질층을 일정 수준 가압하는 것을 고려한 설계이다. In addition, the electrode slurry coating device according to the present invention sets the height of the second slot die head higher than the height of the first slot die head. Due to this, the height difference (D H2 - D H1 ) is between the separation distance (D H1 ) between the surface of the current collector and the first slot die head and the separation distance (D H2 ) between the surface of the current collector and the second slot die head. Occurs. The difference (D H2 - D H1 ) between the separation distance (D H1 ) between the surface of the current collector and the first slot die head and the separation distance (D H2 ) between the surface of the current collector and the second slot die head is the lower active material layer. It ranges from 60 to 110% of the average thickness (D 1 ). Specifically, the difference (D H2 - D H1 ) of the separation distance (D H2 ) is in the range of 70 to 110% and 80 to 100% of the average thickness (D 1 ) of the lower active material layer. This is a design that takes into account that the slurry discharged through the second slot die head pressurizes the lower active material layer to a certain level.

또 다른 하나의 실시예에서, 제1 슬롯 다이 헤드를 통해 토출된 슬러리에 의해 형성된 하부 활물질층의 평균 두께(D1)와 제2 슬롯 다이 헤드를 통해 토출된 슬러리에 의해 형성된 상부 활물질층의 평균 두께(D2)의 비율은 30~70:70~30 범위(D1 : D2)이다. 구체적으로, 상기 두께 비율(D1 : D2)은 40~60:60~40범위, 45~55 : 55~45 범위이다. 상기 두께 비율은 각 층의 두께 방향 길이의 평균치를 상대적으로 표시한 것이다. In another embodiment, the average thickness (D 1 ) of the lower active material layer formed by the slurry discharged through the first slot die head and the average of the upper active material layer formed by the slurry discharged through the second slot die head The ratio of thickness (D 2 ) is in the range of 30~70:70~30 (D 1 : D 2 ). Specifically, the thickness ratio (D 1 : D 2 ) is in the range of 40-60:60-40 and 45-55:55-45. The thickness ratio is a relative representation of the average value of the length of each layer in the thickness direction.

하나의 예에서, 본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 장치는 이차전지의 전극 제조를 위해 적용 가능하며, 예를 들어, 이차전지용 양극 슬러리 코팅 장치이다. In one example, the electrode slurry coating device according to the present invention is applicable for manufacturing electrodes for secondary batteries, for example, a positive electrode slurry coating device for secondary batteries.

본 발명은 또한 앞서 설명한 장치를 이용한 전극 슬러리 코팅 방법을 제공한다. 장치에 대한 설명에서 언급한 상세한 설명 내지 구체적인 수치 범위 한정 중에서 중복되는 부분은 이하 전극 슬러리 코팅 방법에 대한 설명에서는 생략한다. The present invention also provides an electrode slurry coating method using the previously described device. Overlapping parts in the detailed description or specific numerical range limitations mentioned in the description of the device will be omitted in the description of the electrode slurry coating method below.

상기 전극 슬러리 코팅 방법은, 상판, 중판 및 하판으로 구성된 다이를 이용한 전극 슬러리 코팅 방법에 있어서, 컨베이어 벨트에 의해 이동되는 집전체 상에 하판과 중판 사이 위치하는 제1 슬롯 다이 헤드를 통해 슬러리를 토출하여 하부 활물질층을 형성하는 단계; 및 하부 활물질층 상에 상기 제1 슬롯 다이 헤드와 코팅 방향의 하류쪽으로 이격되어 중판 및 상판 사이에 위치하는 제2 슬롯 다이 헤드를 통해 슬러리를 토출하여 상부 활물질층을 형성하는 단계를 포함한다. The electrode slurry coating method uses a die consisting of an upper plate, a middle plate, and a lower plate, and the slurry is discharged through a first slot die head located between the lower plate and the middle plate on a current collector moved by a conveyor belt. forming a lower active material layer; and forming an upper active material layer by discharging the slurry on the lower active material layer through a second slot die head spaced apart from the first slot die head in a downstream direction in the coating direction and positioned between the middle plate and the upper plate.

하나의 예에서, 상기 전극 슬러리 코팅 방법은, 전극 슬러리 코팅 종료시, 슬러리의 토출이 중단되어 하부 활물질층의 두께가 감소되는 지점(R1)과, 슬러리의 토출이 중단되어 상부 활물질층의 두께가 감소되는 지점(R2)가 서로 대응되도록 제1 및 제2 슬롯 다이 헤드의 토출 종료 시각을 제어한다. In one example, the electrode slurry coating method is, at the end of the electrode slurry coating, a point (R 1 ) at which the discharge of the slurry stops and the thickness of the lower active material layer decreases, and the discharge of the slurry stops and the thickness of the upper active material layer decreases. The ejection end times of the first and second slot die heads are controlled so that the decreasing points (R 2 ) correspond to each other.

즉, 상부 활물질층을 형성하는 슬러리의 토출을 중단하는 시작 시각(TT2)을 하부 활물질층을 형성하는 슬러리의 토출을 중단하는 시작 시각(TT1)보다 하기 식 1에 따른 폐쇄 지연 시간(TdT) 만큼 지연한다. That is, the start time (T T2 ) to stop discharging the slurry forming the upper active material layer is set to a closing delay time (T Delay by dT ).

[식 1][Equation 1]

폐쇄 지연 시간(TdT, sec) = (하판과 중판의 판간 거리(a) +중판의 길이(b)) / 컨베이어에 의한 집전체의 이동 속도(mm/sec).Closing delay time (T dT , sec) = (distance between the lower and middle plates (a) + length of the middle plate (b)) / moving speed of the current collector by the conveyor (mm/sec).

또 다른 하나의 예에서, 상기 전극 슬러리 코팅 방법은, 전극 슬러리 코팅 시작시, 슬러리의 토출이 개시되어 하부 활물질층이 형성되는 지점과, 슬러리의 토출이 개시되어 상부 활물질층이 형성되는 지점이 서로 대응되도록 제1 및 제2 슬롯 다이 헤드의 토출 개시 시각을 제어하는 것도 가능하다. In another example, in the electrode slurry coating method, when the electrode slurry coating starts, the point at which discharge of the slurry starts to form the lower active material layer and the point at which discharge of the slurry starts to form the upper active material layer are at each other. It is also possible to control the ejection start times of the first and second slot die heads to correspond.

도 3은 종래의 전극 슬러리 코팅 방법에 따라 제조된 전극의 단면을 나타낸 모식도이다. 도 3을 참조하면, 컨베이어에 의해 이동하는 집전체(201) 상에 하부 및 상부 활물질층(211, 221)이 코팅되는 구조이다. 구체적으로는, 이격되어 배치된 제1 및 제2 슬롯 다이 헤드로부터 각각 슬러리가 상기 집전체(201) 상에 토출되면서 하부 및 상부 활물질층(211, 221)이 순차적으로 형성되는 구조이다. 전극 슬러리 코팅을 종료하는 경우, 제1 및 제2 슬롯 다이 헤드의 토출을 개폐하는 각 유로 밸브들은 동시에 차단된다. 제1 및 제2 슬롯 다이 헤드가 차단되면, 각 슬러리의 토출량은 감소되다가 종료된다. 이 때, 각 활물질층(211, 221)은 슬러리의 토출량이 감소되는 시점에 형성 두께가 얇아지기 시작하고, 슬러리의 토출이 종료되면 상기 각 활물질층(211, 221)은 더 이상 형성되지 않는다.Figure 3 is a schematic diagram showing a cross section of an electrode manufactured according to a conventional electrode slurry coating method. Referring to FIG. 3, the structure is such that lower and upper active material layers 211 and 221 are coated on a current collector 201 moving by a conveyor. Specifically, the structure is such that the lower and upper active material layers 211 and 221 are sequentially formed while slurry is discharged onto the current collector 201 from the first and second slot die heads disposed apart from each other. When finishing the electrode slurry coating, each flow valve that opens and closes the discharge of the first and second slot die heads is blocked at the same time. When the first and second slot die heads are blocked, the discharge amount of each slurry decreases and then stops. At this time, the thickness of each active material layer 211 and 221 begins to become thinner when the discharge amount of slurry decreases, and when the discharge of slurry ends, each active material layer 211 and 221 is no longer formed.

구체적으로, 제1 슬롯 다이 헤드의 슬러리 토출이 차단되면, 하부 활물질층(211)은 R1' 지점부터 두께가 얇아지고 RT' 지점에서 그 형성이 종료된다. 또한, 제2 슬롯 다이 헤드가 차단되면, 상부 활물질층(221)은 R2' 지점부터 두께가 얇아지다가 일정 거리가 지나면 그 형성이 종료된다. 이 경우, 제조된 전극에서 R2' 지점부터 RT' 지점 사이는 활물질층(211, 221) 형성이 불량이므로, 해당 구간은 폐기되는 잉여 부분, 즉 로딩 꺼짐 구간이 된다. 특히, R2' 지점부터 R1' 지점 사이는, 하부 활물질층(211)은 정상적으로 형성됨에도 불구하고 상부 활물질층(221)의 형성 불량으로 인하여 폐기되는 영역이다. Specifically, when slurry discharge from the first slot die head is blocked, the thickness of the lower active material layer 211 becomes thinner from the point R 1' and its formation ends at the point R T' . Additionally, when the second slot die head is blocked, the upper active material layer 221 becomes thinner starting from point R 2' and its formation ends after a certain distance. In this case, since the formation of the active material layers 211 and 221 is poor between the point R 2' and the point R T' in the manufactured electrode, the corresponding section becomes a surplus portion to be discarded, that is, a loading-off section. In particular, between the point R 2' and the point R 1' , although the lower active material layer 211 is formed normally, the area is discarded due to poor formation of the upper active material layer 221.

이에 대해, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 슬러리 코팅 방법에 따라 제조된 전극의 단면을 나타낸 모식도이다. 도 4를 참조하면, 컨베이어에 의해 이동하는 집전체(301) 상에 하부 및 상부 활물질층(311, 321)이 순차적으로 코팅된다. 전극 슬러리 코팅을 종료하는 경우, 제1 및 제2 슬롯 다이 헤드의 슬러리 토출을 개폐하는 각 유로 밸브들은 동시에 차단된다. 제1 슬롯 다이 헤드가 차단되면, 하부 활물질층(311)은 R1 지점부터 두께가 얇아지고 일정 거리가 지나면 그 형성이 종료된다. 또한, 제2 슬롯 다이 헤드가 차단되면, 상부 활물질층(321)은 R2 지점부터 두께가 얇아지다가 RT 지점에서 그 형성이 종료된다. 본 실시예에서는, 상기 R1 및 R2 지점이 동일 위치에 형성되도록 제어한다. 이 경우, 제조된 전극에서 R1 및 R2 지점 중 앞선 지점부터 RT 지점 사이는 폐기되는 잉여 부분이 된다. 본 발명은 상기 R1 및 R2 지점을 동일 내지 유사한 위치에 형성하는 것을 기술적 특징으로 한다. 하부 활물질층(311)의 형성 종료 지점과 상부 활물질층(321)의 형성 종료 지점의 선후는 특별히 제한되지 않는다. 다만, 집전체(301)와 각 슬롯 다이 헤드 사이의 거리 그리고 토출되는 슬러리의 점도 등을 고려하면, 상부 활물질층(321)의 형성 종료 지점이 하부 활물질층(311)의 형성 종료 지점 보다 뒤쪽에 위치하는 것이 일반적이다. In this regard, Figure 4 is a schematic diagram showing a cross section of an electrode manufactured according to an electrode slurry coating method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the lower and upper active material layers 311 and 321 are sequentially coated on the current collector 301 moving by a conveyor. When the electrode slurry coating is completed, each flow valve that opens and closes the slurry discharge of the first and second slot die heads is blocked at the same time. When the first slot die head is blocked, the lower active material layer 311 becomes thinner starting from point R 1 and its formation ends after a certain distance. Additionally, when the second slot die head is blocked, the upper active material layer 321 becomes thinner starting from the point R 2 and its formation ends at the point R T. In this embodiment, the points R 1 and R 2 are controlled to be formed at the same location. In this case, the portion between the first point and the R T point among the points R 1 and R 2 in the manufactured electrode becomes a surplus part to be discarded. The present invention has a technical feature in that the points R 1 and R 2 are formed at the same or similar positions. The sequence of the formation end point of the lower active material layer 311 and the formation end point of the upper active material layer 321 is not particularly limited. However, considering the distance between the current collector 301 and each slot die head and the viscosity of the discharged slurry, the formation end point of the upper active material layer 321 is behind the formation end point of the lower active material layer 311. It is common to be located

구체적인 예에서, 전극 슬러리 코팅 종료시, 상부 활물질층을 형성하는 슬러리의 토출을 중단하는 시작 시각(TT2)을 하부 활물질층을 형성하는 슬러리의 토출을 중단하는 시작 시각(TT1)보다 하기 식 1에 따른 지연 시간(TdT) 만큼 지연한다. In a specific example, at the end of electrode slurry coating, the starting time (T T2 ) to stop discharging the slurry forming the upper active material layer is set to the starting time (T T1 ) to stop discharging the slurry forming the lower active material layer. It is delayed by the delay time (T dT ) according to .

[식 1][Equation 1]

폐쇄 지연 시간(TdT, sec) = (하판과 중판의 판간 거리(a) +중판의 길이(b)) / 컨베이어에 의한 집전체의 이동 속도(mm/sec).Closing delay time (T dT , sec) = (distance between the lower and middle plates (a) + length of the middle plate (b)) / moving speed of the current collector by the conveyor (mm/sec).

또 다른 구체적인 예에서, 상기 각 슬러리 토출이 중단되기 시작하여 각 밸브가 완전 폐쇄되기 까지의 토출 종료 시간(TT1' - TT1 또는 TT2' - TT2 ) 은 상기 각 슬러리 토출이 개시되기 시작하여 각 밸브가 완전 개방되기까지의 토출 개시 시간(TS1 - TS1' 또는 TS2 - TS2')보다 더 짧거나 같도록 조절할 수 있으며, 이 때 상기 토출 개시 시간(TS1 - TS1' 또는 TS2 - TS2')은 토출 종료 시간(TT1' - TT1 또는 TT2' - TT2 ) 대비 1 내지 10배인 것이 바람직하다.In another specific example, the discharge end time (T T1' - T T1 or T T2' - T T2 ) from when each slurry discharge begins to stop until each valve is completely closed is when each slurry discharge begins. Therefore, it can be adjusted to be shorter than or equal to the discharge start time (T S1 - T S1' or T S2 - T S2' ) until each valve is fully opened, and in this case, the discharge start time (T S1 - T S1') Or T S2 - T S2' ) is preferably 1 to 10 times the discharge end time (T T1' - T T1 or T T2' - T T2 ).

다른 하나의 구체적인 예에서, 전극 슬러리 코팅 시작시, 하부 활물질층을 형성하는 슬러리의 토출 개시 시각(TS1)을 하부 활물질층을 형성하는 슬러리의 토출 개시 시각(TS2)보다 지연시키는 것도 가능하다.In another specific example, at the start of electrode slurry coating, it is also possible to delay the discharge start time (T S1 ) of the slurry forming the lower active material layer from the discharge start time (T S2 ) of the slurry forming the lower active material layer. .

예를 들어, 본 발명의 전극 슬러리 코팅 방법은 이차전지의 양극 제조에 적용된다. 상기 양극은 집전체 상에 하부 활물질층과 상부 활물질층이 순차 적층된 구조이다. 상기 하부 활물질층은 고함량의 도전재를 함유하고, 상부 활물질층은 상대적으로 저함량의 도전재를 함유한다. 이 경우, 하부 활물질층은 도전재 함량을 0.5 내지 5 중량% 범위에서 조절 가능하다. 상부 활물질층은 도전재의 함량을 줄임으로써, 전극 표면에서 활물질 함량을 높이고 전기 전도성을 일정 수준 낮출 수 있다. 특히, 상부 활물질층의 도전재 함량을 0.02 중량% 이하의 매우 낮은 수준으로 제어할 경우, 셀 내부 단락시 발열반응을 감소시킬 수 있다.For example, the electrode slurry coating method of the present invention is applied to the production of anodes for secondary batteries. The positive electrode has a structure in which a lower active material layer and an upper active material layer are sequentially stacked on a current collector. The lower active material layer contains a high content of a conductive material, and the upper active material layer contains a relatively low content of a conductive material. In this case, the conductive material content of the lower active material layer can be adjusted in the range of 0.5 to 5% by weight. By reducing the content of the conductive material in the upper active material layer, the active material content on the electrode surface can be increased and the electrical conductivity can be lowered to a certain level. In particular, when the content of the conductive material in the upper active material layer is controlled to a very low level of 0.02% by weight or less, the exothermic reaction during short circuit inside the cell can be reduced.

또 다른 예에서, 하부 활물질층을 형성하는 활물질의 평균 입경(P1)은 상부 활물질층을 형성하는 활물질의 평균 입경(P2)의 50 내지 95% 범위이다. 이 경우는, 하부 활물질층에 상대적으로 작은 입경의 활물질을 적용하는 것이다. 상부 활물질층에는 상대적으로 큰 입경의 활물질을 적용함으로써, 전해액 함침을 용이하게 하고 이온 내지 정공의 원활한 이동을 유도할 수 있다. In another example, the average particle diameter (P 1 ) of the active material forming the lower active material layer is in the range of 50 to 95% of the average particle diameter (P 2 ) of the active material forming the upper active material layer. In this case, an active material with a relatively small particle size is applied to the lower active material layer. By applying an active material with a relatively large particle size to the upper active material layer, impregnation of the electrolyte solution can be facilitated and smooth movement of ions and holes can be induced.

또 다른 예에서, 하부 활물질층의 평균 두께(D1)와 상부 활물질층의 평균 두께(D2)의 비율은 30~70:70~30 범위(D1 : D2) 범위이다. 상기 두께 비율은 각 층의 두께 방향 길이를 상대적으로 표시한 것이다. 본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 방법은 하부 활물질층을 상부 활물질층 보다 두껍게 형성하는 경우에 유리하게 적용 가능하다.In another example, the ratio of the average thickness of the lower active material layer (D 1 ) and the average thickness of the upper active material layer (D 2 ) is in the range of 30-70:70-30 (D 1 : D 2 ). The thickness ratio is a relative representation of the length of each layer in the thickness direction. The electrode slurry coating method according to the present invention is advantageously applicable when the lower active material layer is formed thicker than the upper active material layer.

이하, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through drawings and examples.

(실시예 1)(Example 1)

도 1에 도시된 전극 슬러리 코팅 장치를 이용하여 리튬 이차전지용 양극을 제조하였다. 구체적으로, 컨베이어를 따라 이동하는 집전체(101)의 표면과 제1 슬롯 다이 헤드(110)의 이격거리(DH1)는 100 ㎛이고, 컨베이어를 따라 이동하는 집전체(101)의 표면과 제1 슬롯 다이 헤드(110)의 이격거리(DH1)와 상기 집전체(101)의 표면과 제2 슬롯 다이 헤드(120)의 이격거리(DH2)의 차이(DH2 - DH1)는, 100 ㎛이다. 상기 전극 슬러리 코팅 장치를 통해 코팅된 활물질 이중층의 전체 평균 두께는 200 ㎛이며, 이 중에서 하부 활물질층(D1)의 평균 두께는 100 ㎛이고, 상부 활물질층(D2)의 평균 두께는 100 ㎛이다.A positive electrode for a lithium secondary battery was manufactured using the electrode slurry coating device shown in Figure 1. Specifically, the separation distance (D H1 ) between the surface of the current collector 101 moving along the conveyor and the first slot die head 110 is 100 ㎛, and the surface of the current collector 101 moving along the conveyor and the first slot die head 110 are 100 ㎛. The difference (D H2 - D H1 ) between the separation distance (D H1 ) of the 1 slot die head 110 and the separation distance (D H2 ) between the surface of the current collector 101 and the second slot die head 120 is, It is 100 ㎛. The overall average thickness of the active material double layer coated through the electrode slurry coating device is 200 ㎛, of which the average thickness of the lower active material layer (D 1 ) is 100 ㎛, and the average thickness of the upper active material layer (D 2 ) is 100 ㎛. am.

전극 슬러리 코팅 종료시, 제2 밸브의 폐쇄를 시작하는 시각(TT2)을 제1 밸브의 폐쇄를 시작하는 시각(TT1)보다 하기 식 1에 따른 폐쇄 지연 시간(TdT) 만큼 지연하였다. 구체적으로, 컨베이어에 의한 집전체의 이동 속도는 50 m/min이고, 중판의 길이는 1mm, 하판과 중판의 판간 거리는 2mm이다. 이를 아래 식 1에 적용하면 다음과 같다.At the end of the electrode slurry coating, the time to start closing the second valve (T T2 ) was delayed from the time to start closing the first valve (T T1 ) by the closing delay time (T dT ) according to Equation 1 below. Specifically, the moving speed of the current collector by the conveyor is 50 m/min, the length of the middle plate is 1 mm, and the distance between the lower plate and the middle plate is 2 mm. Applying this to Equation 1 below, we get:

[식 1] [Equation 1]

폐쇄 지연 시간(TdT, sec) = (하판과 중판의 판간거리+중판의 길이) / 컨베이어에 의한 집전체의 이동 속도(mm/sec).Closing delay time (T dT , sec) = (inter-plate distance between the lower and middle plates + length of the middle plates) / moving speed of the current collector by the conveyor (mm/sec).

제1 및 제2 슬롯 다이 헤드의 이격거리(mm)인 하판과 중판의 판간거리 및 중판의 길이의 합은 2 (mm)이다. 또한, 컨베이어에 의한 집전체의 이동 속도(mm/sec)는 50 (m/min)이고, 이를 단위 환산하면 833.3 (mm/sec)이다. 식 1에 따라 산출하면, 지연 시간(TdT)을 2.4x10-3 (sec) 즉 2.4 ms(milliseconds)이다. The sum of the inter-plate distance between the lower plate and the middle plate, which is the separation distance (mm) between the first and second slot die heads, and the length of the middle plate, is 2 (mm). Additionally, the moving speed (mm/sec) of the current collector by the conveyor is 50 (m/min), which when converted to units is 833.3 (mm/sec). When calculated according to Equation 1, the delay time (T dT ) is 2.4x10 -3 (sec), that is, 2.4 ms (milliseconds).

따라서, 전극 슬러리 코팅 종료시, 제2 밸브의 폐쇄를 시작하는 시각(TT2)을 제1 밸브의 폐쇄를 시작하는 시각(TT1)보다 2.4 ms 만큼 지연하였다. 이 경우, 제조된 전극은 도 4에 도시된 바와 같다. 도 4에서, 하부 활물질층(311)의 두께가 얇아지는 R1 지점과 상부 활물질층(321)의 두께가 얇아지는 R2 지점이 실질적으로 일치됨을 알 수 있다. Therefore, at the end of the electrode slurry coating, the time to start closing the second valve (T T2 ) was delayed by 2.4 ms from the time to start closing the first valve (T T1 ). In this case, the manufactured electrode is as shown in Figure 4. In FIG. 4 , it can be seen that the point R 1 where the thickness of the lower active material layer 311 becomes thinner and the point R 2 where the thickness of the upper active material layer 321 becomes thinner substantially coincide.

또한, 각 밸브의 폐쇄 시간은 1.5ms였으며, 개방 시간은 3.0ms였다.Additionally, the closing time of each valve was 1.5 ms, and the opening time was 3.0 ms.

(실시예 2)(Example 2)

도 1에 도시된 전극 슬러리 코팅 장치를 이용하여 리튬 이차전지용 양극을 제조하였다. 장치에 대한 구체적인 설명은, 제1 실시 형태와 중복되므로 생략한다. A positive electrode for a lithium secondary battery was manufactured using the electrode slurry coating device shown in Figure 1. A detailed description of the device is omitted as it overlaps with the first embodiment.

집전체의 이동 속도를 40m/min로 변경한 것을 제외하고는 제1 실시형태와 동일하게 실시하였다. The same procedure as in the first embodiment was performed except that the moving speed of the current collector was changed to 40 m/min.

제1 및 제2 슬롯 다이 헤드의 이격거리(mm)인 하판과 중판의 판간거리 및 중판의 길이의 합은 2 (mm)이다. 또한, 컨베이어에 의한 집전체의 이동 속도(mm/sec)는 40 (m/min)이고, 이를 환산하면 666.7 (mm/sec)이다. 식 1에 따라 산출하면, 지연 시간(TdT)을 3.0x10-3 (sec) 즉 3.0 ms(milliseconds)이다. The sum of the inter-plate distance between the lower plate and the middle plate, which is the separation distance (mm) between the first and second slot die heads, and the length of the middle plate, is 2 (mm). In addition, the moving speed (mm/sec) of the current collector by the conveyor is 40 (m/min), which is converted to 666.7 (mm/sec). When calculated according to Equation 1, the delay time (T dT ) is 3.0x10 -3 (sec), that is, 3.0 ms (milliseconds).

따라서, 전극 슬러리 코팅 종료시, 제2 밸브의 폐쇄를 시작하는 시각(TT2)을 제1 밸브의 폐쇄를 시작하는 시각(TT1)보다 3.0 ms 만큼 지연하였다.Therefore, at the end of the electrode slurry coating, the time to start closing the second valve (T T2 ) was delayed by 3.0 ms from the time to start closing the first valve (T T1 ).

또한, 각 밸브의 폐쇄 시간은 1.5ms였으며, 개방 시간은 3.0ms였다.Additionally, the closing time of each valve was 1.5 ms, and the opening time was 3.0 ms.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

전극 슬러리 코팅 종료 시 폐쇄 지연을 하지 않고 동시에 제1 및 제2 밸브를 폐쇄하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.The same procedure as in Example 1 was performed except that the first and second valves were closed simultaneously without a closing delay at the end of electrode slurry coating.

또한, 각 밸브의 폐쇄 시간은 1.5ms였으며, 개방 시간은 3.0ms였다.Additionally, the closing time of each valve was 1.5 ms, and the opening time was 3.0 ms.

상기 실시예 1 및 2와 비교예 1에서 활물질층의 로딩 꺼짐 구간을 자로 측정하여 그 측정 거리를 표 1에 표기하였다.In Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the loading-off section of the active material layer was measured with a ruler, and the measured distances are shown in Table 1.

구분division 로딩 꺼짐 구간 거리Loading Off Segment Distance 실시예1Example 1 4.0mm4.0mm 실시예2Example 2 4.5mm4.5mm 비교예1Comparative Example 1 5.5mm5.5mm

상기 실시예 1 및 2는 비교예 1에 비하여, 제2 밸브에서의 슬러리 토출을 지연시킴으로써(밸브의 폐쇄를 지연시킴으로써) 로딩 꺼짐 구간 거리를 더욱 좁힐 수 있었으며, 이를 통해 폐기 되는 영역을 줄이는 효과가 입증되었다.Compared to Comparative Example 1, Examples 1 and 2 were able to further narrow the loading-off section distance by delaying slurry discharge from the second valve (by delaying the closing of the valve), which had the effect of reducing the discarded area. It has been proven.

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.Above, the present invention has been described in more detail through drawings and examples. However, since the configurations described in the drawings or examples described in this specification are only one embodiment of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, at the time of filing this application, various equivalents and It should be understood that variations may exist.

101, 201, 301: 집전체
110: 제1 슬롯 다이 헤드
111, 211, 311: 하부 슬러리층
120: 제2 슬롯 다이 헤드
121, 221, 321: 상부 슬러리층
130: 코팅 다이
131: 하판
132: 중판
133: 상판
a : 하판과 중판의 판간 거리
b : 중판 길이 101, 201, 301: the entire house
110: first slot die head
111, 211, 311: lower slurry layer
120: second slot die head
121, 221, 321: upper slurry layer
130: coating die
131: lower plate
132: Medium edition
133: top plate
a: Distance between lower and middle plates
b: middle plate length

Claims (12)

상판, 중판 및 하판으로 구성된 다이를 포함하는 전극 슬러리 코팅 장치에 있어서,
하판 및 중판 사이에 위치하며, 하부 활물질층을 형성하는 슬러리를 컨베이어에 의해 이동되는 집전체 상에 토출하는 제1 슬롯 다이 헤드;
상기 제1 슬롯 다이 헤드와 코팅 방향의 하류쪽으로 이격되어 중판 및 상판 사이에 위치하며, 상부 활물질층을 형성하는 슬러리를 상기 집전체의 하부 활물질층 상에 토출하는 제2 슬롯 다이 헤드;
상기 제1 슬롯 다이 헤드의 토출을 개폐하는 제1 밸브;
상기 제2 슬롯 다이 헤드의 토출을 개폐하는 제2 밸브; 및
상기 제1 및 제2 밸브의 개폐를 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는, 전극 슬러리 코팅 종료시,
제1 밸브가 폐쇄되면서 제1 슬롯 다이 헤드를 통한 슬러리의 토출이 중단되어 하부 활물질층의 두께가 감소되는 지점(R1)과, 제2 밸브가 폐쇄되면서 제2 슬롯 다이 헤드를 통한 슬러리의 토출이 중단되어 상부 활물질층의 두께가 감소되는 지점(R2)이 서로 대응되도록 제1 및 제2 밸브의 폐쇄 시각을 제어하되,
상기 제어부는 전극 슬러리 코팅 종료시, 제2 밸브를 폐쇄하기 시작하는 시각(TT2)을 제1 밸브를 폐쇄하기 시작하는 시각(TT1)보다 하기 식 1에 따른 폐쇄 지연 시간(TdT) 만큼 지연하는 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 장치:
[식 1]
폐쇄 지연 시간(TdT, sec) = (하판과 중판의 판간 거리(a) +중판의 길이(b)) / 컨베이어에 의한 집전체의 이동 속도(mm/sec).
In the electrode slurry coating device including a die consisting of an upper plate, a middle plate, and a lower plate,
A first slot die head located between the lower plate and the middle plate and discharging the slurry forming the lower active material layer onto the current collector moved by the conveyor;
a second slot die head spaced downstream of the first slot die head in the coating direction, positioned between the middle plate and the top plate, and discharging slurry forming an upper active material layer onto the lower active material layer of the current collector;
a first valve that opens and closes discharge of the first slot die head;
a second valve that opens and closes discharge of the second slot die head; and
It includes a control unit that controls the opening and closing of the first and second valves,
The control unit, upon completion of electrode slurry coating,
As the first valve closes, the discharge of the slurry through the first slot die head stops and the thickness of the lower active material layer decreases (R 1 ), and as the second valve closes, the slurry is discharged through the second slot die head. Control the closing times of the first and second valves so that the points (R 2 ) at which this stops and the thickness of the upper active material layer decreases correspond to each other,
At the end of electrode slurry coating, the control unit delays the time at which it starts to close the second valve (T T2 ) from the time at which it starts to close the first valve (T T1 ) by the closing delay time (T dT ) according to Equation 1 below. Electrode slurry coating device characterized in that:
[Equation 1]
Closing delay time (T dT , sec) = (distance between the lower and middle plates (a) + length of the middle plate (b)) / moving speed of the current collector by the conveyor (mm/sec).
 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 각 밸브에서 밸브가 100% 개방상태에서 100% 폐쇄 상태로 전환되기까지 소요된 폐쇄 시간(TT1' - TT1 또는 TT2' - TT2 ) 은
상기 각 밸브에서 밸브가 100% 폐쇄상태에서 100% 개방 상태로 전환되기 까지 소요된 개방 시간(TS1' - TS1 또는 TS2' - TS2)보다 더 짧거나 같도록 조절하는 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 장치.
According to claim 1,
The closing time (T T1' - T T1 or T T2' - T T2 ) required for the valve to change from 100% open to 100% closed for each valve is
Characterized in that each valve is adjusted to be shorter or equal to the opening time (T S1' - T S1 or T S2' - T S2 ) required for the valve to change from a 100% closed state to a 100% open state. Electrode slurry coating device.
 제 3 항에 있어서,
상기 개방 시간(TS1' - TS1 또는 TS2' - TS2)은 폐쇄 시간(TT1' - TT1 또는 TT2' - TT2 ) 대비 1 내지 10배인 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 장치.
According to claim 3,
The open time (T S1' - T S1 or T S2' - T S2 ) is an electrode slurry coating device, characterized in that 1 to 10 times the closing time (T T1' - T T1 or T T2' - T T2 ).
 제 1 항에 있어서,
집전체의 표면과 제1 슬롯 다이 헤드의 이격거리(DH1)는, 제1 슬롯 다이 헤드를 통해 토출된 슬러리에 의해 형성된 하부 활물질층의 평균 두께(D1)의 70 내지 150% 범위인 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 장치.
According to claim 1,
The separation distance (D H1 ) between the surface of the current collector and the first slot die head is in the range of 70 to 150% of the average thickness (D 1 ) of the lower active material layer formed by the slurry discharged through the first slot die head. Characterized by an electrode slurry coating device.
 제 1 항에 있어서,
집전체의 표면과 제1 슬롯 다이 헤드의 이격거리(DH1)와 집전체의 표면과 제2 슬롯 다이 헤드의 이격거리(DH2)의 차이(DH2 - DH1)는 제1 슬롯 다이 헤드를 통해 토출된 슬러리에 의해 형성된 하부 활물질층의 평균 두께(D1)의 60 내지 110% 범위인 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 장치.
According to claim 1,
The difference (D H2 - D H1 ) between the separation distance (D H1 ) between the surface of the current collector and the first slot die head and the separation distance (D H2 ) between the surface of the current collector and the second slot die head is An electrode slurry coating device, characterized in that the average thickness (D 1 ) of the lower active material layer formed by the slurry discharged through is in the range of 60 to 110%.
 제 1 항에 있어서,
제1 슬롯 다이 헤드를 통해 토출된 슬러리에 의해 형성된 하부 활물질층의 평균 두께(D1)와 제2 슬롯 다이 헤드를 통해 토출된 슬러리에 의해 형성된 상부 활물질층의 평균 두께(D2)의 비율은 30~70:70~30 범위(D1 : D2)인 전극 슬러리 코팅 장치.
According to claim 1,
The ratio of the average thickness (D 1 ) of the lower active material layer formed by the slurry discharged through the first slot die head and the average thickness (D 2 ) of the upper active material layer formed by the slurry discharged through the second slot die head is Electrode slurry coating device in the range of 30~70:70~30 (D 1 : D 2 ).
 상판, 중판 및 하판으로 구성된 다이를 이용한 전극 슬러리 코팅 방법에 있어서,
집전체 상에 하판과 중판 사이 위치하는 제1 슬롯 다이 헤드를 통해 슬러리를 토출하여 하부 활물질층을 형성하는 단계; 및
하부 활물질층 상에 상기 제1 슬롯 다이 헤드와 코팅 방향의 하류쪽으로 이격되어 중판 및 상판 사이에 위치하는 제2 슬롯 다이 헤드를 통해 슬러리를 토출하여 상부 활물질층을 형성하는 단계를 포함하며,
전극 슬러리 코팅 종료시,
슬러리의 토출이 중단되어 하부 활물질층의 두께가 감소되는 지점(R1)과, 슬러리의 토출이 중단되어 상부 활물질층의 두께가 감소되는 지점(R2)가 서로 대응되도록 제1 및 제2 슬롯 다이 헤드의 토출 종료 시각을 제어하되,
상부 활물질층을 형성하는 슬러리의 토출 중단 시각(TT2)을 하부 활물질층을 형성하는 슬러리의 토출 중단 시각(TT1)보다 하기 식 1에 따른 폐쇄 지연 시간(TdT) 만큼 지연하는 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 방법:
[식 1]
폐쇄 지연 시간(TdT, sec) = (하판과 중판의 판간 거리(a) +중판의 길이(b)) / 컨베이어에 의한 집전체의 이동 속도(mm/sec).
In the electrode slurry coating method using a die consisting of an upper plate, a middle plate, and a lower plate,
Forming a lower active material layer by discharging slurry through a first slot die head located between the lower plate and the middle plate on the current collector; and
Forming an upper active material layer by discharging slurry on the lower active material layer through a second slot die head positioned between the middle plate and the upper plate and spaced downstream in the coating direction from the first slot die head,
At the end of electrode slurry coating,
The first and second slots so that the point (R 1 ) at which the discharge of the slurry is stopped and the thickness of the lower active material layer is reduced corresponds to the point (R 2 ) at which the discharge of the slurry is stopped and the thickness of the upper active material layer is reduced. Control the discharge end time of the die head,
The discharging stop time (T T2 ) of the slurry forming the upper active material layer is delayed from the discharge stopping time (T T1 ) of the slurry forming the lower active material layer by the closing delay time (T dT ) according to Equation 1 below. Electrode slurry coating method:
[Equation 1]
Closing delay time (T dT , sec) = (distance between the lower and middle plates (a) + length of the middle plate (b)) / moving speed of the current collector by the conveyor (mm/sec).
 삭제delete 제 8 항에 있어서,
제1 슬롯 다이 헤드를 통한 슬러리 토출은 제1 밸브의 개폐로 제어하고,
제2 슬롯 다이 헤드를 통해 슬러리 토출은 제2 밸브의 개폐로 제어하고,
제1 및 제2 밸브에서 밸브가 100% 개방상태에서 100% 폐쇄 상태로 전환되기까지 소요된 폐쇄 시간(TT1' - TT1 또는 TT2' - TT2 ) 은
제1 및 제2 밸브에서 밸브가 100% 폐쇄상태에서 100% 개방 상태로 전환되기 까지 소요된 개방 시간(TS1' - TS1 또는 TS2' - TS2)보다 더 짧거나 같도록 조절하는 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 방법.
According to claim 8,
Slurry discharge through the first slot die head is controlled by opening and closing the first valve,
Slurry discharge through the second slot die head is controlled by opening and closing the second valve,
In the first and second valves, the closing time (T T1' - T T1 or T T2' - T T2 ) required for the valve to change from 100% open to 100% closed is
Adjusting the first and second valves to be shorter or equal to the opening time (T S1' - T S1 or T S2' - T S2 ) required for the valve to change from 100% closed to 100% open. Characterized electrode slurry coating method.
 제 10 항에 있어서,
상기 개방 시간(TS1' - TS1 또는 TS2' - TS2)은 폐쇄 시간(TT1' - TT1 또는 TT2' - TT2 ) 대비 1 내지 10배인 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 방법.
According to claim 10,
The open time (T S1' - T S1 or T S2' - T S2 ) is an electrode slurry coating method, characterized in that 1 to 10 times the closing time (T T1' - T T1 or T T2' - T T2 ).
 제 8 항에 있어서,
하부 활물질층의 평균 두께(D1)와 상부 활물질층의 평균 두께(D2)의 비율은 30~70:70~30 범위(D1 : D2)인 전극 슬러리 코팅 방법.According to claim 8,
An electrode slurry coating method in which the ratio of the average thickness of the lower active material layer (D 1 ) and the average thickness of the upper active material layer (D 2 ) is in the range of 30~70:70~30 (D 1 : D 2 ).
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