KR20060025274A - 전극활물질 슬러리의 분사량을 균일화한 전극활물질슬러리 다이 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 전극활물질 슬러리 다이는 전극활물질 슬러리가 수용가능한 내부공간과, 내부공간에 수용된 전극활물질 슬러리가 분사되는 분사구를 갖는 고정부, 및 고정부에 전극활물질 슬러리를 유입하는 슬러리 유입구를 구비하고, 분사구는 전극활물질 슬러리의 분사방향으로 갈수록 그 폭이 점점 넓어지도록 경사지게 형성된다.

분사구는 내부공간의 좌우측벽으로부터 연장되는 동시에, 전극활물질 슬러리의 분사방향으로 갈수록 그 폭이 점점 넓어지도록 경사지게 형성되는 것이 좋다. 또한, 고정부의 내부공간의 좌우측벽이 분사구의 경사 각도와 동일한 각도로 경사지게 형성되는 것도 좋다.

분사구의 경사 각도는 전극활물질 슬러리의 분사량이 분사구에서의 각 위치마다 실질적으로 균일하도록 결정된다. 또한, 분사구의 경사 각도는 사용되는 전극활물질 슬러리의 종류에 따라 달라질 수 있다.

전극활물질 슬러리 다이, 분사구

Description

전극활물질 슬러리의 분사량을 균일화한 전극활물질 슬러리 다이{ELECTRODE ACTIVE MATERIAL SLURRY DIE FOR EQUALIZING EMITTING AMOUNT OF ELECTRODE ACTIVE MATERIAL SLURRY}

도1 은 리튬 2차 전지의 제조 공정 중 전극 활물질 슬러리의 코팅공정을 나타낸 도면.

도2 는 종래의 전극활물질 슬러리 다이의 단면 구조도.

도3 은 본 발명에 의한 전극활물질 슬러리 다이의 단면 구조도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11: 전극집전체 12: 프리롤(pre roll)

13: 닙롤(nip roll) 14: 코팅롤(coating roll)

15: 전극활물질 슬러리 다이 21: 고정부

22: 내부공간 23: 슬러리 유입구

24: 분사구

본 발명은 리튬 2차 전지의 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 전극활물질 슬러리를 전극집전체에 코팅하는 공정에서 사용되는 전극활물질 슬러리 다이에 관한 것이다.

먼저, 리튬 2차 전지의 제조 방법에 대해서 간략히 설명한다. 긴 시트 형상의 양극 집전체 및 음극 집전체를 준비한다. 일반적으로, 양극집전체로서는 알루미늄이 사용되고, 음극집전체로는 동이 사용되며, 집전체의 형상은 박, 망상, 익스팬디드 메탈 등으로 형성 된다.

다음, 양극 활물질 슬러리 및 음극 활물질 슬러리의 용액을 준비하고, 양극집전체의 양면에 양극 활물질 슬러리의 용액을 코팅하여 양극판을 제조하고, 음극집전체의 양면에 음극 활물질 슬러리의 용액을 코팅하여 음극판을 제조한다.

이러한 전극 활물질 슬러리의 코팅 공정을 도1 을 참조하여 좀더 상세히 설명한다. 도1 은 리튬 2차 전지의 제조 공정 중 전극 활물질 슬러리의 코팅공정을 나타낸 도면이다.

양극 집전체 또는 음극 집전체인 전극집전체(11)가 프리롤(pre roll)(12) 및 닙롤(nip roll)(13)을 거쳐 코팅롤(coating roll)(14)로 유도된다. 전극집전체(11)가 코팅롤(14)을 통과하는 동안, 전극활물질 슬러리 다이(15)로부터 전극활물질 슬러리가 배출되어 전극집전체(11)에 전극활물질의 코팅이 이루어진다.

이러한 코팅 공정에 의해 양극판 및 음극판이 완성되면, 이를 일정 길이와 폭을 갖는 단위 극판으로 절단하고, 이후 단위 음극판, 세퍼레이터, 단위 양극판의 순서대로 적층하여 1개의 전극 셀을 완성하게 된다.

이상과 같은 리튬 2차 전지의 제조공정에서 사용되고 있는 종래의 전극활물 질 슬러리 다이에 대해 도2 를 참조하여 좀더 상세히 설명한다. 도2 는 종래에 사용되고 있는 전극활물질 슬러리 다이의 단면도이다.

도2 에 나타낸 바와 같이, 종래의 전극활물질 슬러리 다이는, 전극활물질 슬러리가 수용가능한 내부공간(22) 및 수용된 슬러리가 분사되는 분사구(24)를 갖는 고정부(21)와, 이 고정부(21)에 전극활물질 슬러리를 유입하는 슬러리 유입구(23)를 구비하고 있다.

전극활물질 슬러리는 슬러리 유입구(23)를 통해 고정부 내부의 내부공간(22)에 수용되게 되며, 수용된 전극 활물질 슬러리는 이후 전극집전체로의 코팅공정 시 분사구(24)를 통해 분사된다.

그러나, 이상과 같은 종래의 전극활물질 슬러리 다이에는 문제점이 있었다. 즉, 전극활물질 슬러리가 전극활물질 슬러리 다이의 분사구(24)를 통해 분사되는 동안, 분사되는 전극활물질 슬러리의 양이 분사구(24)에서의 각 위치에 따라 차이가 있다. 도2 에 나타낸 바와 같이, 분사구(24)의 중앙부에서는 전극활물질 슬러리의 분사량이 많은 반면, 분사구(24)의 주변부에서 분사되는 전극활물질 슬러리의 양은 상대적으로 적었다.

이렇게 분사구에서의 각 위치에 따라 전극활물질 슬러리의 분사량이 차이가 남으로 인해서, 전극활물질의 코팅공정 시 코팅의 두께 편차가 발생하였으며 이는 코팅 품질의 악화를 야기하였다.

본 발명은 이상과 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 전 극활물질 슬러리 다이의 분사구를 변형함으로써 분사구의 각 위치에서의 슬러리의 분사량을 균일화시켜, 전극활물질의 코팅 품질을 향상시키는 전극활물질 슬러리 다이를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 전극활물질의 코팅 품질을 향상시킴으로써 리튬 2차 전지의 품질을 향상시킬 수 있는 전극활물질 슬러리 다이를 제공하는데 또다른 목적이 있다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 전극활물질 슬러리 다이는 전극활물질 슬러리가 수용가능한 내부공간과, 내부공간에 수용된 전극활물질 슬러리가 분사되는 분사구를 갖는 고정부, 및 고정부에 전극활물질 슬러리를 유입하는 슬러리 유입구를 구비하고, 분사구는 전극활물질 슬러리의 분사방향으로 갈수록 그 폭이 점점 넓어지도록 경사지게 형성된다.

바람직하게는, 분사구는 내부공간의 좌우측벽으로부터 연장되는 동시에, 전극활물질 슬러리의 분사방향으로 갈수록 그 폭이 점점 넓어지도록 경사지게 형성되는 것이 좋다.

또한, 고정부의 내부공간의 좌우측벽이 분사구의 경사 각도와 동일한 각도로 경사지게 형성되는 것도 좋다.

바람직하게는, 분사구의 경사 각도는 전극활물질 슬러리의 분사량이 분사구에서의 각 위치마다 실질적으로 균일하도록 결정된다.

또한, 분사구의 경사 각도는 사용되는 전극활물질 슬러리의 종류에 따라 달 라질 수 있다.

이로써, 본 발명에 의한 전극활물질 슬러리 다이는 분사구의 각 위치에서의 슬러리의 분사량을 균일화시켜, 전극활물질의 전극집전체로의 코팅 품질을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도3 은 본 발명에 의한 전극활물질 슬러리 다이의 단면 구조도이다. 도3 에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 전극활물질 슬러리 다이는, 전극활물질 슬러리가 수용가능한 내부공간(32) 및 수용된 전극활물질 슬러리가 분사되는 분사구(34)를 갖는 고정부(31)와, 이 고정부(31)에 전극활물질 슬러리를 유입하는 슬러리 유입구(33)를 구비하고 있다는 점에서는 종래의 전극활물질 슬러리 다이와 동일하다.

그러나, 본 발명에 의한 전극활물질 슬러리 다이의 분사구(34)는, 내부공간(32)의 좌우측벽으로부터 연장되는 한편, 분사방향으로 갈수록 그 폭이 점점 넓어지도록 경사지게 형성되어 있다.

이때, 분사구(34)의 최대폭은 전극활물질의 코팅폭 보다 약간 큰 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 분사구(34)가 내부공간(32)의 좌우측벽으로부터 연장되어 형성되고 있으나, 반드시 내부공간의 좌우측벽으로부터 연장될 필요는 없으며 분사방향으로 갈수록 그 폭이 점점 넓어지도록 형성되면 된다.

또한, 본 실시예에서는 내부공간(32)의 좌우측벽이 분사구(34)의 경사 각도 와 동일한 각도로 경사지게 형성되어 있으나, 반드시 동일한 경사 각도로 형성하여야만 하는 것은 아니며, 다른 경사 각도로 형성할 수도 있다.

분사구(34)의 최적 경사각도는 실험에 의해 정해질 수 있으며, 이때 최적 경사각도는 전극활물질 슬러리의 분사량이 분사구(34)에서의 각 위치마다 실질적으로 균일하여 코팅 시 두께 편차가 가장 작게 나타나는 경사 각도를 의미한다.

본 발명에 의한 전극활물질 슬러리 다이를 이용한 코팅공정은 종래에 주지된 코팅공정과 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

한편, 전극활물질 슬러리로는 전극활물질, 도전제, 결합제 및 용매를 함유하는 전극활물질 조성물이 사용되나, 경우에 따라서는 물리브덴산 나트륨 등과 같은 디플로큐레이션화제를 더 포함하여 사용할 수도 있다. 한편, 코팅 공정 이후에 이루어지는 전해액 주입을 위한 공극형성, 및 작업성을 높이기 위한 전극판에의 유연성 부여를 위해 전극활물질 조성물에 가소제를 더 부가하여 사용할 수도 있다.

이때, 양극 활물질로는 리튬코발트 산화물, 리튬망간 산화물,리튬니켈 산화물 등과 같은 리튬산화물을 사용할 수 있으며, 음극 활물질로는 카본, 그래파이트 등을 사용할 수 있다.

본 발명에 의한 전극활물질 슬러리 다이의 분사구 형상은 이상과 같은 전극활물질 슬러리의 종류 및 구성성분에 따라서도 달라질 수 있다. 즉, 양극활물질 슬러리 인지 음극활물질 슬러리인지에 따라서, 또한 각 전극활물질 슬러리의 구성성분이 달라짐에 따라 최적 경사각도는 달라질 수 있다.

본 발명자의 실험에 따르면, 전극활물질 슬러리 다이를 도3 과 같은 형상으 로 형성한 경우, 분사구의 각 위치에서의 슬러리의 분사량이 실질적으로 균일하게 되어 전극활물질의 전극집전체로의 코팅 두께의 편차가 작아짐을 알 수 있었다.

또한, 이러한 코팅 두께의 편차가 작아짐으로 인해서, 코팅의 품질이 향상되었다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

본 발명에 의한 전극활물질 슬러리 다이에 의하면, 분사구의 각 위치에서의 슬러리의 분사량을 균일화시켜, 전극활물질의 전극집전체로의 코팅 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 전극활물질 슬러리 다이는 전극활물질의 전극집전체로의 코팅 품질을 향상시킴으로써 리튬 2차 전지의 품질을 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 전극활물질을 전극집전체에 코팅하기 위해 사용하는 전극활물질 슬러리 다이로서,

   상기 전극활물질 슬러리가 수용가능한 내부공간과, 상기 내부공간에 수용된 상기 전극활물질 슬러리가 분사되는 분사구를 갖는 고정부; 및

   상기 고정부에 상기 전극활물질 슬러리를 유입하는 슬러리 유입구를 구비하고,

   상기 분사구는, 상기 전극활물질 슬러리의 분사방향으로 갈수록 그 폭이 점점 넓어지도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 전극활물질 슬러리 다이.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 분사구는, 상기 내부공간의 좌우측벽으로부터 연장되는 동시에, 상기 전극활물질 슬러리의 분사방향으로 갈수록 그 폭이 점점 넓어지도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 전극활물질 슬러리 다이.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 내부공간의 좌우측벽이, 상기 분사구의 경사 각도와 동일한 각도로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 전극활물질 슬러리 다이.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 분사구의 경사 각도는, 상기 전극활물질 슬러리의 분사량이 상기 분사구에서의 각 위치마다 실질적으로 균일하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 전극활물질 슬러리 다이.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 분사구의 경사 각도는, 사용되는 상기 전극활물질 슬러리의 종류에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 전극활물질 슬러리 다이.

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