KR20000043844A - Active material slurry coating apparatus of a secondary cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이차전지용 활물질 슬러리 코팅장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전극 기재에 도포되는 활물질의 두께를 일정하게 유지하면서도 고속 코팅이 가능한 이차전지용 활물질 슬러리 코팅장치에 관한 것이다.The present invention relates to an active material slurry coating apparatus for secondary batteries, and more particularly, to an active material slurry coating apparatus for secondary batteries capable of high-speed coating while maintaining a constant thickness of an active material applied to an electrode substrate.
일반적으로 이차전지는 일차전지와는 달리 부하장치에 의해 소모된 에너지를 충전기에 의해 재충전하여 반복 사용이 가능한 전지로서, 최근에는 수백회 이상의 충방전사이클 동안 특성이 양호하면서도 작은 캔사이즈에서 고용량이 실현된 제품이 출시되어 포터블 기기에 널리 사용되고 있다.In general, secondary batteries, unlike primary batteries, are batteries that can be repeatedly used by recharging energy consumed by a load device by a charger. Recently, a high capacity is realized at a small can size while having good characteristics for hundreds of charge and discharge cycles. Products have been released and are widely used in portable devices.
이차전지는 활물질이 코팅된 양극과 음극을 전해액에 함침시킨 구조여서, 부하장치를 통해 양극과 음극을 연결하게 되면 전해액과 활물질 사이에서 발생하는 전기화학적 반응에 의해 부하장치를 통해 전류가 흐르도록 되어 있다.The secondary battery is a structure in which the positive electrode and the negative electrode coated with the active material are impregnated in the electrolyte, and when the positive electrode and the negative electrode are connected through the load device, current flows through the load device by the electrochemical reaction generated between the electrolyte and the active material. have.
이차전지에 사용되는 전극은 박판의 리튬, 알루미늄, 니켈, 구리 등으로 이루어진 전극 기재(substrate) 위에 바인더, 도전제가 혼합된 활물질 슬러리를 일정두께로 도포하여 이를 고온의 로(爐)에서 건조한 후, 롤 프레싱하는 과정으로 제조된다.The electrode used in the secondary battery is applied to a predetermined thickness of an active material slurry mixed with a binder and a conductive agent on an electrode substrate made of thin lithium, aluminum, nickel, copper, and the like, and dried in a high temperature furnace. It is manufactured by the process of roll pressing.
활물질 슬러리 코팅장치는 이와 같이 활물질 슬러리를 전극 기재에 도포할 때 사용되는 장치로서, 콤마 코팅(comma coating), 형본 코팅(die coating) 또는 셔터 방식의 코팅 방식을 채택한 장치가 널리 사용되고 있다.The active material slurry coating apparatus is a device used when applying the active material slurry to the electrode base material, and a device adopting a comma coating, die coating or shutter coating method is widely used.
도 2 및 도 3 은 셔터 방식으로 노즐을 개방하여 활물질을 코팅하는 일반적인 코팅장치 및 코팅장치를 구성하는 종래의 코터헤드를 보여주고 있다.2 and 3 show a conventional coating apparatus for forming a coating apparatus and a coating apparatus for coating an active material by opening a nozzle in a shutter method.
활물질 슬러리는 혼합기(62)에서 활물질과 바인더, 도전제 및 용매를 혼합 교반하여 조제되고, 시브(sieve;64)를 통과하여 걸러진 다음, 공급라인을 따라 코팅액(8)으로서 코터 헤드(2)에 공급된다.The active material slurry is prepared by mixing and stirring the active material, the binder, the conductive agent, and the solvent in the mixer 62, filtered through a sieve 64, and then applied to the coater head 2 as the coating liquid 8 along the supply line. Supplied.
상기 코터 헤드(2)는 노즐(22)을 통해 활물질 코팅액(8)을 배출하여 이송수단에 의해 이동되는 양음극 기재(4) 위로 일정한 두께로 도포하게 된다.The coater head 2 discharges the active material coating liquid 8 through the nozzle 22 to apply a predetermined thickness onto the positive electrode substrate 4 moved by the transfer means.
상기 활물질 코팅액(8)의 배출은 코터 헤드(2)에 마련된 셔터(24)의 개방에 따라 코터 헤드(2)의 하부에 노즐(22)이 형성될 때 이루어져 전극 기재(4)에 코팅부(42)를 형성하게 되며, 반대로 상기 셔터(24)가 폐쇄될 때는 활물질 코팅액(8)의 배출이 차단되어 전극 기재(4)에 미코팅부(44)를 형성하게 된다.Discharge of the active material coating liquid 8 is performed when the nozzle 22 is formed in the lower portion of the coater head 2 as the shutter 24 is provided in the coater head 2. 42, on the contrary, when the shutter 24 is closed, the discharge of the active material coating liquid 8 is blocked, thereby forming the uncoated portion 44 on the electrode substrate 4.
그런데, 전술한 종래의 코팅장치는 도 3 의 도시와 같이 상기 코터 헤드(2)에 수용된 활물질 코팅액(8)이 대기중에 노출되는 구조였기 때문에 코팅시의 분출 압력을 대기압을 초과하는 정도로 조성해 줄 수 없어 일정속도 이상의 고속 코팅이 불가능하였다.However, the above-described conventional coating apparatus has a structure in which the active material coating liquid 8 contained in the coater head 2 is exposed to the air, as shown in FIG. There was no high speed coating over a certain speed.
이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 고안은 고속 코팅의 한계를 극복하여 원하는 코팅속도를 구현할 수 있도록 코팅액의 분출속도를 조절할 수 있는 이차전지용 활물질 슬러리 코팅장치를 제공하는 데에 그 목적을 두고 있다.The present invention devised to solve the above problems is to provide a secondary battery active material slurry coating apparatus that can control the ejection rate of the coating liquid to overcome the limitations of the high-speed coating to achieve the desired coating speed have.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부 공간에 슬러리 상태의 활물질 코팅액을 공급받아 수용하고, 이송수단에 의해 이송되는 전극 기재로 상기 활물질 코팅액을 분출하기 위한 노즐과, 상기 노즐의 개폐하기 위한 셔터를 갖춘 코터 헤드를 보유하는 이차전지용 활물질 슬러리 코팅장치에 있어서, 상기 코터 헤드의 내부 공간은 밀폐 구조인 동시에 외부 연결라인을 통해 불활성 기체를 압송하는 콤프레셔와 연결되는 구조를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a nozzle for receiving the active material coating liquid in the slurry state in the inner space, and ejects the active material coating liquid to the electrode substrate conveyed by a transfer means, and a shutter for opening and closing the nozzle In the active material slurry coating apparatus for a secondary battery having a coater head provided with, the inner space of the coater head is characterized in that it comprises a structure that is connected to a compressor for compressing the inert gas through an external connection line at the same time as a sealed structure. .
상기 외부 연결라인에는 전기적 신호에 의해 개폐상태를 제어할 수 있는 솔레노이드 밸브가 설치된다.The external connection line is provided with a solenoid valve that can control the opening and closing state by an electrical signal.
상기 콤프레셔와 솔레노이드 밸브는 프로그램 제어에 의해 동작되어 상기 코터 헤드의 내부 공간을 일정 압력으로 유지시킨다.The compressor and solenoid valve are operated by program control to maintain the internal space of the coater head at a constant pressure.
이와 같이 된 본 고안은 코터 헤드의 내부 공간에 고압을 조성할 수 있어 코팅액의 분출압력을 대기압보다 높일 수 있는 동시에 압력 조건을 일정하게 유지시킬 수 있어 고속 코팅과 동시에 균일 코팅이 가능하게 된다.In this way, the present invention can form a high pressure in the inner space of the coater head to increase the ejection pressure of the coating liquid than the atmospheric pressure and at the same time maintain a constant pressure condition to enable high-speed coating and uniform coating at the same time.
도 1 은 본 발명의 실시예에 의한 코팅장치의 구성도1 is a block diagram of a coating apparatus according to an embodiment of the present invention
도 2 는 종래의 코팅장치의 전체 구성을 보인 개략도Figure 2 is a schematic diagram showing the overall configuration of a conventional coating apparatus
도 3 은 종래의 코팅장치를 구성하는 코터 헤드의 일부 단면도3 is a partial cross-sectional view of the coater head constituting the conventional coating apparatus
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
4-전극 기재 8-활물질 코팅액4-electrode base 8-active material coating solution
12-코터 헤드 122-노즐12-coater head 122-nozzle
124-셔터 132-불활성 기체 공급부124-Shutter 132-Inert Gas Supply
134-콤프레셔 136-솔레노이드 밸브134-Compressor 136-Solenoid Valve
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 1 은 본 발명의 실시예에 의한 코팅장치의 구성도로서, 코팅장치를 구성하는 코터 헤드(12)의 단면 구조 및 이 코터 헤드(12)와 본 발명에 의해 부가된 불활성 기체 공급부(132)와의 구성을 보여주고 있다.1 is a block diagram of a coating apparatus according to an embodiment of the present invention, the cross-sectional structure of the coater head 12 constituting the coating apparatus and the coater head 12 and the inert gas supply unit 132 added by the present invention. It shows the configuration of.
코터 헤드(12)의 내부 공간은 밀폐되어 긴밀을 유지하며, 코터 헤드(12)의 내부공간은 외부 연결라인을 통해 불활성 기체 공급부(132)의 불활성 기체를 압송하는 콤프레셔(134)와 연결되는 구조로서, 도시된 실시예에서는 종래의 코터 헤드(12)의 몸체 상부에 별도의 커버(12a)를 결합하여 밀봉한 구조이다.The inner space of the coater head 12 is closed to maintain a tightness, and the inner space of the coater head 12 is connected to the compressor 134 for pumping the inert gas of the inert gas supply unit 132 through an external connection line. As shown in the illustrated embodiment, a separate cover 12a is coupled to the upper body of a conventional coater head 12 and sealed.
상기 콤프레셔(134)와 코터 헤드(12)의 사이에는 전기적 신호에 의해 개폐 상태가 제어되는 솔레노이드 밸브(136)가 설치된다. 본 발명은 이에 국한하지 않고, 상기 솔레노이드 밸브(136)를 콤프레셔(134)와 불활성 기체 공급부(132)의 사이에 설치하여 구성할 수도 있다.A solenoid valve 136 is installed between the compressor 134 and the coater head 12 to control the opening and closing state by an electrical signal. The present invention is not limited thereto, and the solenoid valve 136 may be provided between the compressor 134 and the inert gas supply unit 132.
상기 불활성 기체는 고압으로 활물질 코팅액(8)에 노출되어도 활물질 코팅액(8)의 특성 변화를 유도하지 않는 기체로서 N2가스가 적합하게 적용될 수 있다.The inert gas may be suitably applied to the N 2 gas as a gas that does not induce a change in properties of the active material coating liquid 8 even when exposed to the active material coating liquid 8 at high pressure.
이와같이 불활성 기체를 공급하는 구조를 갖게 된 본 발명의 코팅장치는 코터 헤드(12)의 내부 공간에 압송되는 불활성 기체에 의해 고압을 조성하는 동시에 이 고압을 일정하게 유지시키기 위해서는 상기 콤프레셔(134)와 솔레노이드 밸브(136)가 프로그램 제어에 의해 동작되게 함이 바람직하다. 즉, 솔레노이드 밸브(136)가 폐쇄되어 코터 헤드(12)에 일정의 고압이 조성되어진 상태에서 노즐(122)을 통해 활물질 코팅액(8)이 배출되면 코터 헤드(12)의 내부 공간에 조성된 압력은 조금씩 떨어지게 되는 바, 이러한 압력을 보상하려면 솔레노이드 밸브(136)의 개방을 적당히 제어해 주어야 한다.The coating apparatus of the present invention having the structure for supplying the inert gas as described above has the compressor 134 and the compressor to maintain the high pressure at the same time to create a high pressure by the inert gas is pumped into the inner space of the coater head 12 and Preferably, the solenoid valve 136 is operated by program control. That is, when the active material coating liquid 8 is discharged through the nozzle 122 while the solenoid valve 136 is closed and a constant high pressure is formed in the coater head 12, the pressure formed in the inner space of the coater head 12 is discharged. Is gradually dropped, to compensate for this pressure it is necessary to properly control the opening of the solenoid valve 136.
본 발명은 전술한 바와같이 코터 헤드(12)의 내부 공간에 고압을 조성해 주면, 혼합기로부터 공급되어 코터 헤드(12)의 내부 공간에 수용되는 활물질 코팅액(8)을 노즐(122)을 통해 고속 분출할 수 있게 되므로, 본 발명이 지향하는 고속 코팅을 실현할 수 있게 된다. 또, 본 발명은 전술한 바와같이 컴프레셔(134)와 솔레노이드 밸브(136)의 제어에 의해 코터 헤드(12)의 내부 공간에 조성된 압력을 일정하게 유지해 주면, 활물질 코팅액(8)의 분출량과 분출 속도가 일정하게 유지되므로, 고속의 균일 코팅을 실현할 수 있게 된다.When the high pressure is formed in the inner space of the coater head 12 as described above, the active material coating liquid 8 supplied from the mixer and accommodated in the inner space of the coater head 12 is ejected at high speed through the nozzle 122. As a result, the high-speed coating to which the present invention is directed can be realized. In addition, according to the present invention, if the pressure formed in the inner space of the coater head 12 is kept constant under the control of the compressor 134 and the solenoid valve 136, the amount of ejection of the active material coating liquid 8 and Since the spray rate is kept constant, high speed uniform coating can be realized.
이와같이 본 발명에 의해 고속 코팅을 구현할 때에도 전극 기재(4) 상의 코팅부(42)와 미코팅부(44)는 코터 헤드(12)에 마련된 셔터(124)의 개폐에 따라 구획되게 형성하는 것은 물론이다.As described above, the coating part 42 and the uncoated part 44 on the electrode substrate 4 may be partitioned according to the opening and closing of the shutter 124 provided on the coater head 12 even when the high-speed coating is implemented according to the present invention. to be.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 코터 헤드의 내부에 수용된 활물질 코팅액을 고속 분출하여 고속 코팅을 실현할 수 있으므로 생산성을 향상할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention can realize high speed coating by spraying the active material coating liquid contained inside the coater head at high speed, thereby improving productivity.
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