KR19980060808A - 전지용 극판의 결착제 코팅 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

활물질층이 형성된 전지의 극판에 결착제를 코팅 방법 및 그 장치를 개시한다. 극판 결착제의 코팅방법을 수행하기 위한 장치는 액조에 담긴 결착제를 순환수단에 의해 순환시키고, 컨베이어에 의해 이동되는 극판이 결착제에 잠기어 그 표면에 결착재가 도포되며, 결착제가 도포된 극판을 이송시키면서 건조수단에 의해 건조시키는 것에 그 특징이 있으며, 이는 극판의 결착제 도포에 따른 불량을 줄이고 장치의 가동효율을 향상시킬 수 있는 이점을 가진다.

Description

전지용 극판의 결착제 코팅 방법 및 그 장치

본 발명은 전지의 제조방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 전극의 표면에 결착제를 코팅하기 위한 코팅 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

최근에 들어 휴대용 전자기기의 급격한 수요 증가 및 이들의 소형화, 경량화, 소성능화 추세에 따라 고용량, 고에너지 밀도의 전지가 요구되고 있다.

이러한 전지는 케이스의 내부에 전극 조립체가 내부에 장착되어 구성된 것으로, 이 전극조립체는 분리용 재료층(절연층)이 삽입된 반대 극성의 두 분리된 전극으로 이루어진다. 반대 극성을 갖는 두 전극중 음전극은 압착 또는 접착방식으로 설계될 수 있는데, 이는 전기 화학적 활성 재료로 된 수소 혼합물 및 결합제가 도전성 다공성 기판의 각 면에 접착되어 이루어진다. 이와는 달리 상기 음전극과 양전극은 모두 소결방식으로 설계될 수도 있다. 예를 들면 2-3mm 의 두께의 다공성기판은 다공성 전극플레이트를 형성할 수 있도록 카르 보닐 니켈 분말층으로 소결될 수 있으며, 상기 전극플레이트는 통상적으로 전기 화학적 활성재료에 함침된다.

상술한 바와 같이 제조된 전극 조립체는 케이스의 내부에 장착되어 밀폐되므로 양극에서 발생된 산소가스를 음극에서 효과적으로 흡수하여 전극조립체가 장착된 케이스의 내부 즉, 전지의 내부의 압력이 소정의 압력 범위를 벗어나지 않도록 해야 한다.

상술한 바와 같은 전극조립체를 제조하기 위해서는 전극의 표면은 고상인 활물질의 접촉면이 증가되어야 하고, 그 표면은 접착력이 좋아야 한다. 그러나 전극의 표면은 전해액으로 젖어 기체와의 접촉이 어렵게 되어 있다. 따라서 전극의 표면에 사불화 에틸렌-육불화프로필렌 공중합 수지미립자 등의 표면 처리제를 코팅함으로써 기체와 접촉될 수 있는 계면을 확보 소수성을 부여하며 기상, 액상, 고상의 3 상이 적절하게 접촉할 수 있도록 하고 있다. 또한 집전체에 활물질의 코팅이 완료된 시점에서 결착제 수용액을 양면에 균일하게 도포하게 된다.

상기 활물질의 코팅이 완료된 극판의 표면에 결착제 수용액의 코팅은 다음과 같이 이루어진다. 먼저 단위 길이로 절단된 컨베이어에 의해 반송시키면서 그 상부에 설치된 노즐로부터 결착제 수용액을 분사하여 극판의 상면의 코팅을 완료하고, 코팅이 완료된 상태에서 상기 극판을 반전시켜 극판이 이송되는 컨베이어의 상부에 설치된 노즐로부터 결착제 수용액을 분사하여 극판의 표면을 코팅하게 된다.

상술한 상술한 바와 같이 극판의 표면에 결착제 수용액을 도포하는 것은 다음과 같은 문제점을 가진다.

첫째; 노즐이 자주막히므로 노즐의 빈번한 세정관리로 설비가동율이 떨어진다.

둘째; 노즐에 의해 분사되어 코팅되므로 분사량의 산포가 심하여 결착제의 코팅층이 일정하지 않다.

셋째; 극판의 상하면을 코팅하기 위하여 극판을 반전시켜야 하므로 작업 까다로워 불량품의 발생율이 높다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 결착제의 코팅과 건조에 따른 작업성을 향상시킬 수 있는 극판의 결착제 코팅방법 및 그 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전지용 극판의 결착제 코팅 장치 도시한 단면도,

도 2는 이송수단에 의해 극판에 이송되면서 결착제에 잠기어 코팅되는 상태를 도시한 사시도,

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21; 프레임 22; 액조

30; 이송수단 40; 건조수단

50; 순환수단

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 활물질층이 형성된 극판에 결착제를 코팅 방법에 있어서, 액조에 담긴 결착제를 순환시키는 제1단계와, 이동되는 극판이 결착제에 잠기어 그 표면에 결착재가 도포되는 제2단계와, 결착제가 도포된 극판을 이송시키면서 건조시키는 제3단계를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 극판의 결착제 코팅장치는, 프레임과, 상기 프레임에 설치되며 결착재가 담긴 액조와, 일부가 상기 결착조에 잠기도록 설치되어 극판을 이송시키는 이송수단과, 이송수단의 출구측에 설치되어 이송수단에 의해 이송되는 극판을 건조시키는 건조수단과, 상기 액조에 담긴 결착재를 순환시키면서 이물을 필터링하는 순환수단을 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 결착제의 코팅 방법은 액조에 담긴 결착제를 순환시키고(제1단계), 이 이동되는 극판이 결착제에 잠기어 그 표면에 결착재가 도포되도록 한다(제2단계). 여기에서 상기 극판의 이동은 컨베이어에 의해 이루어진다. 상기와 같이 결착제의 도포가 완료되면 상기 극판을 이송시키면서 건조시킨다.(제3단계). 상기 극판의 건조는 송풍되는 열풍에 의해 이루어진다.

상기 방법을 실시하기 위한 본 발명에 따른 극판의 결착제 코팅 장치를 도 1에 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 프레임(21)과, 상기 프레임(21)에 설치되며 결착재가 담긴 액조(22)와, 일부가 상기 액조(22)에 잠기도록 설치되어 극판을 이송시키는 이송수단(30)과, 이송수단(30)의 출구측에 설치되어 이송수단(30)에 의해 이송되는 극판(100)을 건조시키는 건조수단(40)과, 상기 액조(22)에 담긴 결착재를 순환시키면서 이물을 필터링하는 순환수단(50)으로 대별된다.

상수한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 결착제 코팅장치를 구성요소 별로 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 액조(22)는 프레임에 설치되어 결착제 수용액이 담기는 것으로, 상부가 개방되어 있다.

상기 이송수단(30)은 액조(22)가 설치된 프레임(21)에 설치되어 극판(100)을 액조(22)의 내부와 건조수단(40)으로 이송시키는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 제1,2 컨베이어가 이용된다. 상기 제1컨베이어는 액조(22) 상단의 양측에 설치된 제1롤로(31)과 이 제1롤러(31)와 동일 높이로 프레임의 양측에 각각 지지되는 제2롤러(32)와, 상기 액조(22) 하부의 프레임(21)에 소정의 간격으로 설치되는 제3롤러(33)와, 상기 각 롤러(31)(32)(33)에 걸리는 무한 궤도상의 제1벨트(34)를 포함한다.

그리고 상기 제2컨베이어는 액조(22)의 상부에 설치되어 제1컨베이어에 의해 이송되는 극판(100)이 액조(22)의 담긴 견착제 수용액의 통과시 뜨거나 제1밸트(34)로부터 이탈되는 것을 방지하는 것으로, 프레임(21)에 지지되며 액조(22)의 내부에 위치되는 복수개의 제4롤러(36)과, 상기 제4롤러(36) 상부의 프레임(21)에 지지되는 복수개의 제5롤러(37)과, 상기 제4롤러(36)과 제5롤러(37)에 걸리는 제2벨트(38)를 포함하다. 여기에서 상기 제4롤러(36)는 제2밸트가 걸림과 아울러 제1벨트(34)를 눌러주는 역할을 수행하고, 상기 제1,2 벨트(34)(38)은 매쉬벨트가 사용된다. 그리고 상기 제1,2 컨베이어의 각 롤러구동부에 의해 구동되는데, 이 구동부는 각 롤러의 구동축에 걸리는 벨트 또는 체인과, 이 벨트 또는 체인을 구동시키기 위한 구동모우터(39)를 포함한다. 상기 구동모우터(39)는 기어드 모우터가 사용됨이 바람직하며 회전축에는 상기 벨트 또는 체인과 걸리는 풀리나 스프로킷이 설치된다.

상기 건조수단(40)은 컨베이어에 의해 이송되면서 결착재가 도포된 극판을 건조시키는 것으로, 상기 프레임(21)의 하부에 송풍홴(41)이 설치되고, 이 송풍홴(41)의 토출구는 그 토출구가 상기 제1밸트(34)의 하부에 위치되는 덕트(42)와 연결된다. 그리고 상기 덕트(42)의 내부에는 송풍되는 공기를 가열하기 위한 가열 히이터(43)가 설치되고, 상기 덕트(42)의 출구 상부에는 배기덕트(44)가 설치된다.

상기 순환수단(50)은 액조(22)내의 결착제 수용액을 순환시키면서 수용액의 내부에 함유된 이물을 제거하는 것으로, 액조(22) 하부의 프레임(21)에 설치되는 교반탱크(51)와 액조(22)의 일측면이 공급관(52)에 의해 연결되고, 상기 교반탱크와 상기 액조(22)의 타측면은 회수관(53)에 의해 연결된다. 그리고 상기 공급관(52)에는 공급관을 통과하는 결착제 수용액으로부터 이물을 제거하기 위한 필터(55)와, 교반탱크(51)로부터 결착제 수용액을 액조(22)로 공급하기 위한 펌프(56)이 설치된다. 상기 교반탱크(51)에는 결착제 수용액을 교반시키기 위한 교반기(57)가 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 극판의 결착제 코팅장치의 작용과, 이 작용을 통하여 본 발명에 따른 극판에 결착제 코팅방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

극판에 결착제를 코팅하기 위해서는 제1,2컨베이어를 구동시키기 위한 구동부를 작동시킨다. 이와 같이 하면 제1,2,3롤러(31)(32)(33)에 의해 지지된 제1벨트(34)가 회전되고, 상기 제4,5롤러(36)(37)에 의해 제2벨트(35)가 회전된다. 이때에 상기 무한 궤도상의 제2벨트(38)의 하부는 액조(22)의 내부에 위치되며 상기 상기 제1벨트(34)의 일부를 누르게 됨으로써 액조(22)의 내부에서는 제1,2벨트(34)(38)가 중첩되어 이송된다. 상술한 바와 같이 이송수단이 작동되는 상기 펌프(56)가 작동되어 교반기(57)에 의해 교반되고 있는 교반탱크(51) 내의 결착제 수용액을 액조(22)의 내부로 펌핑하여 상기 접촉되어 이동되는 제1,2 밸트(34)(38)가 잠기도록 한다. 이 상태에서 상기 펌프는 계속 작동되어 교반탱크(51)와 액조(22) 사이에서 격착제 수용액을 순환시키게 된다.

상술한 바와 같이 이송수단(30)과 순환수단(40)이 작동되면 상기 제1벨트(34)의 상면에 결착제를 코팅하고자하는 극판(100)을 올려 놓는다. 이와 같이 하면 상기 극판은 제1밸트(34)에 의해 이송되고, 상기 액조(22)의 상면영역에서는 제1,2벨트(34)(38)의 사이에 물리게 됨과 아울러 액조(22) 내의 결착제 수용액에 잠기게 된다. 따라서 극판(100)에는 결착제가 고팅된다.

상기와 같이 결착제가 코팅된 극판(100)은 액조 영역을 벗어나면서 제1,2벨트(34)(38)의 사이로부터 벗어나 제2벨트(34)에 의해 이송되고 건조수단(40)의 덕트(42) 상부를 통과하게 되는데, 이때에 상기 건조수단의 송풍기(41)로부터 송풍되어 덕트 내부에 설치된 히이터를 통과하면서 가열된 온풍에 노출됨으로써 건조된 후 배출된다. 이러한 연속적은 작동으로 극판의 표면에 결착제가 도포되는데, 상기 결차제가 극판에 도포되면서 극판으로부터 떨어지는 이물은 결착제 수용액이 순환되면서 필터링된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 극판의 결착제 코팅 방법 및 그 장치는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째; 극판을 결착제 수용액에 담가 코팅하게 되므로 극판에 균일한 코팅층을 형성할 수 있다.

둘째; 결착제 수용액을 교반시킴과 아울려 교반탱크와 액조 사이에서 순환시키게 되므로 결착제 수용액의 농도분포를 일정하게 할 수 있다.

셋째; 종래와 같이 별도로 노즐을 관리할 필요가 없으므로 장치의 가동효율을 향상시킬 수 있다.

넷째; 코팅시간을 줄일 수 있다.

본 발명은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고 본원 발명이 속하는 기술적 범위내에서 변형 가능함은 물론이다.

Claims (6)

1. 활물질층이 형성된 극판에 결착제를 코팅 방법에 있어서,

   액조에 담긴 결착제를 순환시키는 제1단계와,

   이동되는 극판이 결착제에 잠기어 그 표면에 결착재가 도포되는 제2단계와,

   결착제가 도포된 극판을 이송시키면서 건조시키는 제3단계를 포함하여 된 것을 특징으로 전지용 극판의 결착제 코팅방법.
2. 프레임과, 상기 프레임에 설치되며 결착재가 담긴 액조와, 일부가 상기 결착조에 잠기도록 설치되어 극판을 이송시키는 이송수단과,

   이송수단의 출구측에 설치되어 이송수단에 의해 이송되는 극판을 건조시키는 건조수단과,

   상기 액조에 담긴 결착재를 순환시키면서 이물을 필터링하는 순환수단을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 전지용 극판의 결착제 코팅장치.
3. 상기 이송수단이

   상기 액조의 양측에 설치되는 제1롤러와, 상기 프레임의 양측에 설치되는 제2롤러와, 상기 액조의 하부에 설치되는 제3롤러와, 상기 제1,2,3롤러에 걸리는 제1벨트를 포함하는 제1컨베이어와,

   상기 제1컨베이어의 상부에 위치되는 것으로 상기 액조의 내부에 설치되어 상기 제1밸트가 액정의 내부에 잠기도록 하는 복수개의 제4롤러와, 상기 제4롤러의 상부의 프레임에 설치되는 제5롤러와, 상기 제4롤러와 상기 제5롤러에 걸리는 제2벨트를 포함하는 제2컨베이어와,

   상기 제1,2컨베이어의 적어도 하나의 각 롤러를 구동시키는 구동수단을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 전지용 극판의 결착제 코팅장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1,2벨트를 메쉬벨트인 것을 특징으로 하는 전지용 극판의 결착제 코팅장치
5. 상기 건조수단은 프레임에 설치되는 송풍홴과, 이 송풍홴의 토출구와 연결되며 그 출구가 상기 제1벨트의 하부에 위치되는 덕트와, 상기 덕트의 내부에 설치되는 히이터와, 상기 덕트 출구의 상부에 설치되는 배기덕트를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 전지용 극판의 결착제 코팅장치.
6. 상기 순환수단은 상기 액조와 회수관 및 공급관에 의해 연결되는 교반탱크와, 이 교반탱크에 설치되는 교반기와, 상기 공급관에 설치되는 필터와 펌프를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 전지용 극판의 결착제 코팅장치.