KR20070092385A - Method of drying slurry for electrode of rechargeable battery and apparatus for the same - Google Patents
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Abstract
Description
도1은 종래에 전극 집전체에 슬러리를 도포하는 방법을 설명하기 위한 개략적 사시도이며, 1 is a schematic perspective view for explaining a method of applying a slurry to an electrode current collector in the prior art,
도2는 종래의 열풍 건조 장치의 기본 구성을 나타내는 개략적인 단면도,2 is a schematic cross-sectional view showing the basic configuration of a conventional hot air drying apparatus;
도3은 본 발명의 슬러리 건조 장치 일 실시예를 나타내는 개략적 구성도이며, Figure 3 is a schematic diagram showing an embodiment of a slurry drying apparatus of the present invention,
도4는 본 발명 슬러리 건조 장치의 다른 일 실시예를 개념적으로 나타내는 개략적 구성도, 4 is a schematic structural diagram conceptually showing another embodiment of the slurry drying apparatus of the present invention;
도5는 본 발명 방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도이다. 5 is a flow diagram illustrating one embodiment of the method of the present invention.
본 발명은 이차 전지의 전극 형성 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이차 전지의 전극 활물질층 형성용 슬러리의 건조 방법 및 그 방법 실시에 적합한 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for forming an electrode of a secondary battery, and more particularly, to a method for drying a slurry for forming an electrode active material layer of a secondary battery and an apparatus suitable for implementing the method.
하나의 물질층(기재) 위에 다른 물질층을 적층하기 위해 도포 방법을 사용하는 경우가 많다. 도포를 위해서는 적층되는 물질이 용액이나, 슬러리 형태로 용매나 분산매에 의해 액상을 이루게 된다. 용액이나 슬러리를 넓은 면적에 비교적 얇게 도포하는 장비로 다이 코터(DIE COATER) 등이 사용될 수 있고, 다이 코터에는 일방으로 길게 형성되는 슬롯 다이가 사용될 수 있다. 이런 슬롯 다이는 일정 폭으로 기재에 물질층을 형성할 수 있도록 한다. The application method is often used to deposit another material layer on one material layer (substrate). For application, the stacked materials form a liquid phase with a solvent or a dispersion medium in the form of a solution or slurry. A die coater (DIE COATER) or the like may be used as a device for relatively thinly applying a solution or slurry to a large area, and a slot die formed in one direction may be used as the die coater. These slot dies allow for forming a layer of material on the substrate at a constant width.
통상, 슬롯 다이는 만년필에서 잉크가 펜촉 끝단으로 나오듯이 슬롯 다이의 두 쪽으로 나뉜 끝단의 틈으로 슬러리(이하 용액을 포함하는 넓은 의미의 도포액 개념으로 사용한다)가 배출되도록 하여 슬롯 다이 자체가 움직이거나, 기재를 움직이도록 하면서 기재 상당 면에 슬러리를 도포하게 된다. 슬롯 다이를 사용한 도포 방법은 유지보수 및 생산성 측면에서 여타의 코팅방법에 비하여 우수하여 현재까지 평판 디스플레이 장치의 패널 제조나 이차 전지의 전극에서 집전체에 활물질 도포를 하기 위해 사용될 수 있다.Typically, the slot die moves the slot die itself by allowing the slurry (which is used in the broader sense of application liquid concept including the solution) to be discharged into the gap between the two ends of the slot die, as ink flows from the fountain pen to the tip of the pen. Alternatively, the slurry is applied to the surface corresponding to the substrate while the substrate is moved. The coating method using the slot die is superior to other coating methods in terms of maintenance and productivity, and can be used to manufacture active materials on current collectors in panels of flat panel display devices or electrodes of secondary batteries.
리튬 이차 전지에서 전극 조립체가 최대의 충전 용량을 가지기 위해서는 활물질이 좁은 공간에 많이 포함되도록 하여야 하고, 동일한 활물질 양이 내장되어도 충방전 효율을 높이기 위해 활물질이 두 전극의 대향 면에 고른 두께로 형성되어야 한다. 한편으로 리튬 전지의 생산에 있어서 효율성을 높일 수 있는 방안이 계속 요구되고 있다. 생산 효율을 높이기 위해 슬롯 다이의 대형화 및 도포 공정의 고속화가 이루어지고 있다.In the lithium secondary battery, the electrode assembly has to have a large amount of active material in a narrow space in order to have the maximum charging capacity, and even if the same amount of active material is embedded, the active material should be formed on the opposite side of the two electrodes in even thickness to increase the charge and discharge efficiency. do. On the other hand, there is a continuous demand for a method for improving efficiency in the production of lithium batteries. In order to increase the production efficiency, the slot die is enlarged and the application process is speeded up.
리튬 이차 전지에서 전극은 금속박이나 금속 메시(mesh)로 이루어진 집전체 표면에 전극 활물질을 포함하는 슬러리를 도포함으로써 이루어지는 경우가 많다. 슬러리는 통상 용매와 가소제, 전극 활물질, 바인더 등을 섞는 방법으로 형성된다. 전극 집전체로는 음극의 경우 구리가 양극의 경우 알미늄이 주로 사용되며, 바인더로는 PVDF(poly vinylidene fluoride)와 SBR(stylene butadiene rubber), 용매로는 아세톤, NMP(N-메칠프롤리돈) 등이 사용될 수 있고, 물이 사용될 수도 있다. In lithium secondary batteries, electrodes are often formed by applying a slurry containing an electrode active material to the surface of a current collector made of metal foil or a metal mesh. The slurry is usually formed by mixing a solvent, a plasticizer, an electrode active material, a binder and the like. As the current collector, copper is used for the cathode, and aluminum is used for the anode. Polyvinylidene fluoride (PVDF) and stylene butadiene rubber (SBR) are used as binders, acetone and NMP (N-methylprolidone) as solvents. Etc. may be used, and water may be used.
통상, 전극 기재에 활물질 슬러리 도포가 이루어지면, 슬러리가 도포된 기재는 다시 롤 상태로 보관되고, 이후 슬릿팅 공정을 통해 개별 전극 조립체 형성에 적합한 상태를 이루게 된다. In general, when the active material slurry is applied to the electrode substrate, the substrate to which the slurry is applied is stored again in a roll state, and is then in a state suitable for forming an individual electrode assembly through a slitting process.
그런데, 슬러리는 용매를 많이 포함하는 유동 상태이므로 슬러리 도포 후에는 롤 형태로 취급하기 위해 슬러리에 포함된 용매를 제거하여 활물질층이 손상되지 않도록 하여야 한다. 따라서, 전극 생산을 위한 활물질 도포가 고속으로 이루어지기 위해서는 슬러리의 용매 성분을 단시간에 효율적으로 제거할 수 있는 건조 공정이 이루어져야 한다. However, since the slurry is a fluid state containing a large amount of solvent, after the slurry is applied, the solvent contained in the slurry should be removed so as not to damage the active material layer. Therefore, in order to apply the active material for producing the electrode at high speed, a drying process for efficiently removing the solvent component of the slurry in a short time should be performed.
또한, 집전체에 활물질층이 안정적으로 부착되고, 내부 저항을 줄여 전극의 품위를 높이고, 전지 특성을 향상시키기 위해서 도포된 슬러리에서 용매 성분을 제거하는 건조 공정은 적절한 조건으로 이루어져야 한다.In addition, in order to stably attach the active material layer to the current collector, reduce the internal resistance, improve the quality of the electrode, and improve the battery characteristics, a drying process of removing the solvent component from the applied slurry should be performed under appropriate conditions.
도1은 종래에 전극 집전체에 슬러리를 도포하는 방법을 설명하기 위한 개략적 사시도이며, 도2는 종래의 열풍 건조 장치의 기본 구성을 나타내는 개략적인 단면도이다. 1 is a schematic perspective view illustrating a conventional method of applying a slurry to an electrode current collector, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the basic configuration of a conventional hot air drying apparatus.
도면을 참조하면, 권출기(미도시)에서 통상 롤 형으로 감겨 일정 너비로 공 급되는 전극 집전체(10)가 평면상으로 풀리면서 슬롯 다이(20:slot die) 하부, 건조기(50)를 거쳐 권취기(미도시)에서 다시 감기게 된다. 슬롯 다이(20)는 슬러리 탱크(미도시)에서 슬러리를 공급받아 다이에 길게 형성된 슬롯을 통해 슬러리를 기재에 고르게 도포하는 역할을 한다. 슬롯 다이(20) 아래로 전극 집전체(10)가 일정하게 지나가므로 전극 집전체(10) 표면에는 일정 두께의 슬러리층(30)이 부착 형성된다. Referring to the drawings, the electrode
통상, 활물질 슬러리 건조에는 열풍 건조 방법이 사용된다. 건조기(50)에서는 열풍을 보내 슬러리의 용매를 휘발시켜 제거하고, 슬러리는 바인더의 작용으로 전극 집전체에 상당 강도로 부착된다. 열풍은 송풍기(110)로 공기의 흐름을 만들고 건조기의 송풍구 부분에 히터를 설치하여 형성할 수 있다. 송풍기와 반대편에 증발된 용매를 함유하는 기체를 배출하는 배기 덕트(120)가 설치된다. Usually, the hot air drying method is used for drying an active material slurry. In the
슬러리 건조 방법에는 열풍 건조 방법과 적외선 램프로 빛을 조사하는 방법이 있다. The slurry drying method includes a hot air drying method and a method of irradiating light with an infrared lamp.
열풍 건조에서는, 열풍의 흐름 방향에 따라 건조기 내의 건조 속도가 부위별로 상이할 수 있다. 또한, 집전체 표면에 일부 열을 전달한 열풍은 증발된 용매 및 상당량의 열에너지와 함께 배출되어 열풍 건조의 에너지 효율이 높지 못하다. 그리고, 충분한 슬러리 건조를 위해 건조기 설치 공간이 많이 필요하고, 공정 시간이 길어지는 문제도 있다. In hot air drying, the drying speed in a dryer may differ for each part according to the flow direction of hot air. In addition, hot air, which has transferred some heat to the surface of the current collector, is discharged together with the evaporated solvent and a considerable amount of heat energy, so that the energy efficiency of hot air drying is not high. In addition, a dryer installation space is required for sufficient slurry drying, and there is also a problem in that the process time is long.
건조 시간을 줄이기 위해 더 높은 온도의 열풍을 이용할 경우, 슬러리가 표면부터 건조되는 경향이 커지므로 용매에 녹은 바인더가 용매의 이동을 따라 슬러 리 표면으로 집중되는 현상이 발생한다. 따라서, 활물질층과 전극 집전체의 부착 강도가 떨어지고, 활물질층이 집전체 표면에서 박리되는 문제를 일으킬 수 있다. When using a higher temperature hot air to reduce the drying time, the slurry tends to dry from the surface, so that the binder dissolved in the solvent concentrates on the slurry surface as the solvent moves. Therefore, the adhesive strength of an active material layer and an electrode collector falls, and a problem may arise that an active material layer peels from the surface of an electrical power collector.
또한, 슬러리가 표면부터 건조되면 내부의 용매가 경화된 표면을 잘 통과하지 못하고 갇혀서 충분히 건조되지 못하거나, 건조시간을 오히려 늘려야 하는 문제가 발생할 수 있다.In addition, when the slurry is dried from the surface, a solvent may not pass through the hardened surface well and may not be sufficiently dried due to confinement, or may cause a problem in that the drying time should be increased.
한편, 적외선 조사 방법은 에너지 효율이 높으나, 쉽게 슬러리 온도가 고온이 될 수 있고, 가령, 170도씨 이상에서는 활물질층의 건조품질이 떨어져 전극판에 지속적으로 높은 출력의 근적외선 조사를 계속하기 어렵다. 적외선 램프의 출력을 시간별 위치별로 조절하는 경우, 그에 따라 전극의 부위별 건조도가 동일하지 않을 수 있다. 또한, 용량이 높은 램프를 높은 밀도로 배치하게 됨에 따라 램프의 냉각이 충분히 이루어지지 못하고, 램프의 수명이 저하되어 장비 유지 비용이 높아지는 문제가 있으며, 공정 과정에서 일부의 램프가 손상되는 일이 빈번해지면 공정의 조건이 달라져 슬러리 건조 공정의 신뢰성, 효과성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.On the other hand, the infrared irradiation method is high energy efficiency, but the slurry temperature can be easily high temperature, for example, at 170 degrees Celsius or more, the quality of the active material layer is poor, it is difficult to continue the near-infrared irradiation of the continuous high output to the electrode plate. When the output of the infrared lamp is adjusted for each time position, the dryness for each part of the electrode may not be the same accordingly. In addition, as the high-capacity lamp is placed at a high density, there is a problem that the lamp is not sufficiently cooled, the life of the lamp is reduced, and the cost of equipment maintenance is high, and some lamps are frequently damaged during the process. When the process conditions are different, the reliability and effectiveness of the slurry drying process may be degraded.
본 발명은 상술하는 종래의 이차 전지 전극 형성 과정에서의 슬러리 건조 방법의 문제점을 경감시키기 위한 것으로, The present invention is to alleviate the problems of the slurry drying method in the conventional secondary battery electrode forming process described above,
건조 공정 조건을 고르게 유지할 수 있는 이차 전지의 전극 슬러리 건조 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for drying an electrode slurry of a secondary battery capable of maintaining drying process conditions evenly.
장비의 부분적 이상 발생에 의한 건조 공정 불량 발생을 방지할 수 있는 이 차 전지의 전극 슬러리 건조 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for drying electrode slurry of a secondary battery, which can prevent occurrence of a defective drying process due to partial abnormality of equipment.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 방법은, 집전체에 용매를 포함하는 활물질 슬러리를 도포하고, 건조실 공간에서 슬러리가 도포된 전극 집전체를 가열하여 용매를 제거하는 단계를 구비하여 이루어지는 이차 전지의 전극 슬러리 건조 방법에 있어서, The method of the present invention for achieving the above object, the electrode of the secondary battery comprising the step of applying an active material slurry containing a solvent to the current collector, and heating the electrode current collector with the slurry applied in a drying chamber space to remove the solvent. In the slurry drying method,
슬러리가 도포된 전극 집전체에 열풍이 공급되면서 적외선 램프가 슬러리 상방에서 적외선을 조사하며,As the hot air is supplied to the electrode collector on which the slurry is applied, an infrared lamp irradiates infrared rays from above the slurry,
상기 건조실의 분위기 온도를 측정하는 간접 온도 측정과 상기 집전체에 도포된 슬러리의 표면 온도를 측정하는 직접 온도 측정이 동시에 이루어지는 것을 특징으로 한다. Indirect temperature measurement for measuring the ambient temperature of the drying chamber and direct temperature measurement for measuring the surface temperature of the slurry applied to the current collector is characterized in that it is made at the same time.
본 발명의 방법에 의하면, 직접 온도 측정은 비접촉식 온도 센서에 의하여 이루어질 수 있다. According to the method of the invention, the direct temperature measurement can be made by means of a non-contact temperature sensor.
본 발명의 방법에 의하면, 간접 온도 측정과 직접 온도 측정의 결과는 소정의 프로그램에 의해 적외선 램프 모듈과 열풍기 운용에 피드백되어 건조실 분위기 온도와 슬러리 표면 온도 관리에 이용될 수 있다. According to the method of the present invention, the results of the indirect temperature measurement and the direct temperature measurement can be fed back to the infrared lamp module and the hot air fan operation by a predetermined program and used for managing the drying chamber atmosphere temperature and the slurry surface temperature.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 슬러리가 도포된 집전체가 통과하도록 이루어진 건조실, 송풍기 및 히터를 구비하여 슬러리에 열풍을 공급하도록 이루어진 열풍 공급 장치, 적외선 램프 모듈, 기화된 용매 등이 건조실 외부로 배출되도록 이루어지는 배기 장치, 슬러리 표면 온도를 측정하는 직접 온도 센서 및 건조실 내부의 공기 온도를 측정하는 간접 온도 센서를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. The apparatus of the present invention for achieving the above object is provided with a drying chamber, a blower and a heater to pass through the current collector coated with the slurry, a hot air supply device configured to supply hot air to the slurry, infrared lamp module, vaporized solvent, etc. It is characterized by comprising an exhaust device to be discharged to the outside, a direct temperature sensor for measuring the surface temperature of the slurry and an indirect temperature sensor for measuring the air temperature inside the drying chamber.
본 발명 장치에서, 직접 온도 센서 및 간접 온도 센서의 측정 결과가 입력되는 콘트롤러가 더 구비되고, 콘트롤러는 각 온도 센서의 측정 결과값을 소정의 프로그램에 의해 처리하여 열풍 공급 장치 및 적외선 램프 모듈의 출력을 조절하도록 이루어질 수 있다. In the device of the present invention, a controller for inputting the measurement results of the direct temperature sensor and the indirect temperature sensor is further provided, and the controller processes the measurement result values of each temperature sensor by a predetermined program to output the hot air supply device and the infrared lamp module. It can be made to adjust.
본 발명에서 적외선 램프 모듈은 복수의 개별 램프가 정렬되어 이루어지고, 본 발명 장치에는 각 램프 모듈을 조절할 수 있는 콘트롤러가 각 개별 램프의 동작 여부를 감지할 수 있도록 이루어질 수 있다. In the present invention, the infrared lamp module is formed by aligning a plurality of individual lamps, and in the present invention, a controller capable of adjusting each lamp module may be configured to detect whether each individual lamp is operated.
이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도3은 본 발명의 슬러리 건조 장치 일 실시예를 나타내는 개략적 구성도이며, 도4는 본 발명 슬러리 건조 장치의 다른 일 실시예를 개념적으로 나타내는 개략적 구성도, 도5는 본 발명 방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도이다. Figure 3 is a schematic block diagram showing an embodiment of the slurry drying apparatus of the present invention, Figure 4 is a schematic block diagram conceptually showing another embodiment of the slurry drying apparatus of the present invention, Figure 5 is an embodiment of the method of the present invention It is a flow chart showing.
본 발명의 슬러리 건조 장치는 전극 제조 장비에서 롤러에 의해 이송되는 전극 집전체의 이동 경로를 기준으로, 슬러리를 도포하는 구간의 뒷 부분에 설치된다. The slurry drying apparatus of the present invention is installed at the rear of the section for applying the slurry, based on the movement path of the electrode current collector conveyed by the roller in the electrode manufacturing equipment.
도3,4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에서, 건조 장치는 슬러리가 도포된 전극 집전체를 인입하고 반출하는 입출구를 제외한 주변을 차단하는 벽체(260)와, 전극 집전체가 인출되는 측의 벽체에 전극 집전체가 인입되는 측을 향해 열풍을 공 급하도록 설치되는 열풍 공급용 송풍기(210), 열풍 공급용 송풍기(210) 반대편 벽체에 열풍을 포집하여 배출하는 배기 덕트(220), 건조 대상인 슬러리가 도포된 반대편에서 전극판을 향하여 열풍을 공급하는 배면 열풍 공급 노즐(250), 건조 대상인 슬러리가 도포된 전극판 면을 향해 적외선을 조사하도록 배열되는 적외선 램프(232), 적외선 램프에 냉각 에어를 공급하는 에어 샤워 유닛(234)을 구비하여 형성된다. 집전체에 슬러리가 도포되어 형성된 전극판은 롤러(240)를 통해 이동될 수 있다. 3 and 4, in embodiments of the present invention, the drying apparatus is a
따라서, 슬러리(30)가 도포된 전극 집전체(10)가 건조 장치의 인입구를 통해 들어오면 반대편 벽체에서 공급되는 열풍에 의해 열을 전달받게 된다. 벽체(260)는 외부로 내부의 열에너지가 전달되어 열 손실이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 단열재로 이루어지는 것이 바람직하다. Therefore, when the electrode
열풍은 섭씨 80도 내지 120도 정도의 온도를 가진다. 인입되는 초기 전극판의 슬러리(30)는 다소 온도가 낮아진 열풍에 닿게 되어 표면 경화에 따른 내부 용매 증발 방해가 줄고, 배출되는 전극판의 슬러리(30)는 더 높은 온도의 열풍에 닿게 되어 잔여 용매의 증발, 배출이 지속될 수 있도록 한다. Hot air has a temperature of about 80 to 120 degrees Celsius.
열풍 공급 장치의 송풍기(210)는 모터에 의해 팬을 돌려 외부 공기를 일정 압력으로 공급하는 일반 송풍기의 공기 출구 측에 공기를 가열할 히터(미도시)를 설치하여 형성할 수 있다. 송풍기의 공기 출구인 송풍구(214)에는 열풍의 방향을 제어할 수 있도록 평행하게 복수의 에어 핀(212)이 설치된다. 에어 핀(212)은 열풍이 다소 하향하면서 전극 집전체가 공정 중에 움직이는 방향과 반대 방향으로 전극 집전체 표면에 도포된 슬러리를 스쳐지나도록 기울어져 있다. The
열풍은 상대적으로 비중이 낮아 약간씩 상승하므로 슬러리(30) 표면에서 거의 전극 집전체(10) 면과 평행하게 흐르게 된다. 그 과정에서 열풍은 가지고 있는 열을 슬러리에 전달하면서 슬러리 온도를 높인다. 슬러리 내의 용매는 열에 의해 기화되어 증기 형태로 슬러리 밖으로 배출되며, 배출됨과 동시에 열풍 공기에 포함되어 함께 이동하여 배기 덕트(220)를 통해 건조 장치 밖으로 배출된다. 열풍은 슬러리 표면을 일정 상대속도로 스치게 되므로 슬러리 표면에는 상대속도가 높을수록 압력이 낮아져 증발된 용매가 슬러리로부터 배출되는 작용을 원활하게 할 수 있다. 또한, 슬러리(30) 밖으로 배출된 용매 성분을 계속적으로 건조 장치 밖으로 배출하여 용매 분압을 낮추므로 용매가 증발되는 것을 돕는 작용도 한다. 한편, 적외선 램프(232)가 전극판이 흐르는 위로 배열된 상태에서 열풍은 공기의 흐름에 따라 건조 장치 내부의 온도 균일도를 높이는 역할을 할 수 있다. Since hot air has a relatively low specific gravity and rises slightly, the hot air flows almost parallel to the surface of the electrode
한편, 건조 장치 내부의 온도 균일성을 향상시키고, 슬러리에 열을 공급하는 수단의 일부로서 건조 대상인 슬러리가 도포된 전극판의 배면을 향해 배면 열풍 공급 노즐(250)을 통해 열풍을 공급하는 배면 열풍 공급 장치도 구비되어 있다. On the other hand, the back hot wind which improves the temperature uniformity inside a drying apparatus and supplies hot air through the back hot
슬러리는 또한, 적외선 램프(232)로부터 적외선을 받는다. 적외선 램프는 복수 개가 열을 지어 설치되며, 일정 간격과 전극판으로부터의 거리를 유지하도록 배열될 수 있다. 램프의 과열 및 파손을 방지하기 위해 주변에 케이스가 설치되고, 냉각 에어를 공급하는 에어 샤워 유닛(234)이 설치되어 적외선 램프(232)는 모듈화된 형태를 가지게 된다. The slurry also receives infrared light from
도3의 실시예에는 기재 위쪽에 기재에 도포된 슬러리의 표면 온도를 측정하기 위한 직접 온도 센서(321)가 설치되고, 건조실 내부 공간에는 건조실의 공기 중의 분위기 온도를 측정하기 위한 간접 온도 센서(311)가 설치된다.In the embodiment of Fig. 3, a
직접 온도 센서는 기재에 전달되는 에너지량과 기재 온도 혹은 슬러리 표면 등을 측정하기 위한 적외선 온도계 형태로 적외선 램프 모듈에 부착될 수 있다. 센서가 슬러리의 표면에 직접 닿는 것은 공정 품위를 위해서도 바람직하지 않으므로 직접 온도 센서로는 다양한 형태의 비접촉 센서를 이용할 수 있다. The direct temperature sensor may be attached to the infrared lamp module in the form of an infrared thermometer for measuring the amount of energy delivered to the substrate and the substrate temperature or the surface of the slurry. Direct contact of the sensor to the surface of the slurry is also undesirable for process quality, so various types of non-contact sensors can be used as direct temperature sensors.
도5의 흐름도를 함께 참조하여 설명하면, 슬러리 건조 공정의 시작과 함께, 이들 센서들은 온도 측정을 하게 되고, 이들 센서에 의한 온도 측정 결과는 신호선을 통해 콘트롤러(330)로 보내지고, 콘트롤러는 내장된 프로그램을 통해 적정 온도와의 비교 및 그 차이를 검출하고, 그 값에 따라 신호선(216,236)을 통해 적외선 램프 모듈이나 열풍 공급 장치의 히터에 투입되는 전력을 변환시켜 슬러리 표면의 온도나 건조실 내부 온도를 변화시킬 수 있다. 건조실 내에 기재가 공급되는 이상 혹은 책정된 시간동안 계속 이러한 과정이 피드백 식으로 이루어지고, 정해진 시간이 경과하거나, 기재가 건조실 내에 투입되지 않으면 이를 별도 수단으로 감지하여 적외선 램프 모듈이나 열풍 공급 장치가 가동을 중단하고, 공정이 끝나게 된다.Referring to the flowchart of FIG. 5 together, at the beginning of the slurry drying process, these sensors perform temperature measurement, and the temperature measurement results by these sensors are sent to the
적외선 램프 모듈이나, 열풍 공급 장치 모두가 슬러리 표면의 온도 및 건조실 내부 온도에 기여하나, 적외선 램프 모듈은 열효율이 높고, 슬러리에 직접 급속한 온도 변화를 이룰 수 있으며, 열풍 공급 장치는 간접적으로 건조실 분위기에 기여하는 바가 크다. 따라서, 슬러리 표면 온도가 규정 온도보다 높거나 낮을 때에는 일단 적외선 램프 모듈의 적외선 램프에 공급되는 콘트롤러를 통해 전력량을 우선 조절하고, 건조실 분위기 온도가 규정 온도보다 높거나 낮을 때에는 먼저 열풍 공급 장치의 히터에 대한 전력량을 조절하는 방법을 사용할 수 있다.While both the infrared lamp module and hot air supply contribute to the temperature of the slurry surface and the temperature inside the drying chamber, the infrared lamp module is highly thermally efficient and can make rapid temperature changes directly in the slurry, and the hot air supply indirectly It contributes a lot. Therefore, when the slurry surface temperature is higher or lower than the specified temperature, the power amount is first controlled through the controller supplied to the infrared lamp of the infrared lamp module, and when the drying chamber atmosphere temperature is higher or lower than the specified temperature, the heater of the hot air supply device is first applied. It is possible to use a method of adjusting the amount of power.
본 실시예에서 직접 온도 센서와 간접 온도 센서는 하나씩 도시되나 각각이 복수개로 설치될 수도 있다. 이런 경우, 더 섬세한 건조 조건 온도 조절이 가능하게 된다. 가령, 직접 온도 센서를 램프 위치마다 설치하여, 건조실 내의 기준 분위기 온도를 베이스로 하여, 슬러리가 젖은 상태에서 건조될 때까지의 실시간으로 변화하는 슬러리 표면온도를 기준으로 건조 조건을 최적화함으로써, 건조효율 및 건조속도를 향상시킬 수 있다. In this embodiment, the direct temperature sensor and the indirect temperature sensor are shown one by one, but each may be provided in plural. In this case, more delicate drying conditions can be temperature controlled. For example, by installing a direct temperature sensor for each lamp position, the drying efficiency is optimized by optimizing the drying conditions based on the slurry surface temperature which changes in real time from the wet state to the dry state based on the reference ambient temperature in the drying chamber. And drying speed.
구체적 방법 실시예의 하나로서, 열풍과 적외선을 함께 이용하는 복합 건조실 내에 비접촉센서와 써모커플을 설치하여 건조실 내부의 분위기 온도와 슬러리 표면의 온도를 동시에 측정한다. 슬러리 표면온도와 분위기 온도와의 상관관계를 연산하는 온도연산 알고리즘을 통하여 슬러리 표면온도를 제어한다. 동시에, 적외선을 통한 열량 증가에 따른 슬러리 표면온도 상승을 억제하기 위하여 열풍 온도를 제어하여 분위기 온도를 승온(혹은 냉각) 시킨다. As a specific method embodiment, a non-contact sensor and a thermocouple are installed in a combined drying chamber using both hot air and infrared rays to simultaneously measure the temperature of the atmosphere inside the drying chamber and the surface of the slurry. The slurry surface temperature is controlled through a temperature calculation algorithm that calculates the correlation between the slurry surface temperature and the ambient temperature. At the same time, the temperature of the atmosphere is raised (or cooled) by controlling the hot air temperature in order to suppress the increase in the surface temperature of the slurry due to the increase in the amount of heat through infrared rays.
한편, 도4의 실시예에는 각 램프(232)별로 출력 전력을 조절하는 신호선(238)과 램프(232)의 동작 여부를 감지하는 센서(미도시) 및 신호선(237)이 설치되어 있다. 콘트롤러에 램프에 입력되는 전력량을 검출할 수 있는 수단이 있다면 별도의 동작 여부 감지 센서는 필요하지 않을 수도 있다. 이런 구성을 가진 실시예에서는 서로 나란히 복수개가 배치된 램프 가운데 어느 하나의 램프가 공정 중에 기 능을 발휘하지 못하게 되는 경우, 신호선(237)을 통해 특정 램프의 이상을 감지하고, 콘트롤러(330')에 신호를 전송하여 경보 장치가 경보를 발할 수 있고, 주변의 램프에 들어가는 전력량을 늘여 해당 공정에서 적외선 조사량을 보상하여 공정 불량이 생기지 않도록 할 수 있다. On the other hand, in the embodiment of Figure 4 is provided with a
건조 과정을 보면, 적외선은 슬러리 내부로 침투하여 용매에 직접 작용하면서 용매 분자를 진동시켜 그 열에 의해 용매가 증발하도록 한다. 따라서, 적외선 램프 건조는 효율이 높으며, 슬러리 내부에도 작용하게 된다. 건조 장치 내의 전 구간에 램프가 배열되어 건조 장치를 지나는 동안 슬러리의 용매는 계속 적외선과 작용하여 슬러리 밖으로 증발, 배출된다. 이때 적외선 램프의 냉각용 공기도 일종의 열풍으로서의 역할을 할 수 있다. In the drying process, infrared light penetrates into the slurry and acts directly on the solvent, vibrating the solvent molecules, causing the solvent to evaporate by the heat. Thus, infrared lamp drying is highly efficient and also acts inside the slurry. As the lamps are arranged in all sections of the drying device, the solvent in the slurry continues to work with infrared light to evaporate and discharge out of the slurry while passing through the drying device. At this time, the cooling air of the infrared lamp may also serve as a kind of hot air.
결과적으로 슬러리의 용매는 열풍과 적외선에 의해 동시에 에너지를 받아 증발되어 슬러리 밖으로 배출된다. 건조 초기부터 적외선의 영향을 주로 받아 슬러리 내부에서도 활발히 용매가 제거되므로 고온 열풍 건조와 달리 슬러리 표면이 굳어 내부 용매 배출을 방해하는 문제는 많지 않다. 또한, 열풍에 의해 건조 장치 내의 분위기가 일정한 온도와 압력으로 조절될 수 있으며, 용매 성분이 원활히 슬러리를 벗어나, 이동되어 건조 장치 밖으로 배출되므로 열풍은 슬러리 건조 효율을 상승적으로 높이는 작용을 한다. 또한, 열풍은 건조 장치 후반부에 슬러리에 잔류한 용매 성분을 지속적으로 특히 슬러리 표면에서 활발히 제거하는 작용을 하게 된다. As a result, the solvent of the slurry is energized by hot air and infrared light at the same time to be evaporated and discharged out of the slurry. Since the solvent is actively removed from the inside of the slurry mainly by the influence of infrared rays from the beginning of drying, unlike the high temperature hot air drying, the surface of the slurry is hardened and there is not much problem of preventing internal solvent discharge. In addition, the atmosphere in the drying apparatus can be adjusted to a constant temperature and pressure by the hot air, and the hot air acts to synergistically increase the slurry drying efficiency since the solvent component is smoothly moved out of the slurry and moved out of the drying apparatus. The hot air also acts to continuously remove the solvent components remaining in the slurry in the latter part of the drying apparatus, particularly from the slurry surface.
슬러리는 내부와 표층에서 건조가 이루어져, 단시간 내에 잔류 용매 성분이 별로 없는 상태가 되고, 바인더의 편중이 없어 집전체 표면에 활물질층이 잘 붙은 상태를 유지하게 된다.The slurry is dried in the inside and the surface layer, so that there is little residual solvent component within a short time, and there is no bias of the binder to maintain the active material layer on the surface of the current collector.
건조 장치에서 열풍과 증발된 용매의 원활한 배출을 위해 배기 덕트(220)에는 적정한 용량의 배기 팬이 설치되는 것이 통상적이다. 열풍이 흡입되는 배기 덕트의 배기구(224)에는 송풍구(214)의 에어 핀(212)과 같은 조절판(222)이 존재하여 배기 흐름을 일정한 층류를 이루고 원활히 배출되도록 조절할 수 있다. In order to smoothly discharge the hot air and the evaporated solvent in the drying apparatus, an exhaust fan having an appropriate capacity is usually installed. In the
본 발명에 따르면, 전극판의 슬러리 온도와 건조실 분위기 온도를 동시에 공정에 적합하게 조절할 수 있으므로 건조 공정을 통해 이루어지는 이차 전지 전극의 품위를 높일 수 있고, 건조공정의 질뿐만 아니라 건조 효율도 높일 수 있다.According to the present invention, since the slurry temperature of the electrode plate and the drying chamber atmosphere temperature can be appropriately controlled at the same time, the quality of the secondary battery electrode made through the drying process can be increased, and the drying efficiency as well as the drying efficiency can be improved. .
또한, 발명의 일 측면에 따르면, 적외선 램프 일부에 이상이 발생하여도 공정을 멈추기 않고 계속하면서 적외선 조사량을 조절하여 공정 불량을 방지할 수 있고, 문제 발생을 빨리 감지하여 다음번의 공정에서는 필요한 보수가 즉시 이루어질 수 있도록 할 수 있다. In addition, according to one aspect of the invention, even if an error occurs in a part of the infrared lamp, the process can be prevented by adjusting the amount of infrared radiation while continuing without stopping the process, the problem is detected quickly, the next maintenance process is necessary It can be done immediately.
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Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012118244A1 (en) * | 2011-02-28 | 2012-09-07 | (주)엠오텍 | Vacuum drying apparatus of electrode plate for secondary battery and drying method therefor |
WO2013172576A1 (en) * | 2012-05-15 | 2013-11-21 | 주식회사 엘지화학 | Automatic intake air flow control device for electrode drying ovens for manufacturing secondary batteries |
KR101415825B1 (en) * | 2012-10-30 | 2014-07-08 | 얼라이드레이테크놀로지 주식회사 | A thin film battery heat treatment apparatus using nir |
KR101467640B1 (en) * | 2011-12-28 | 2014-12-01 | 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 | Method and apparatus for drying electrode |
KR101477870B1 (en) * | 2011-12-28 | 2014-12-30 | 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 | Method for drying electrode, control method for drying electrode, apparatus for drying electrode and control apparatus for drying electrode |
CN104993156A (en) * | 2015-06-05 | 2015-10-21 | 赖昭宏 | Air electrode multilayer coating manufacturing process and equipment |
WO2018128277A1 (en) * | 2017-01-03 | 2018-07-12 | 주식회사 엘지화학 | System equipped with scratch tester for producing electrode for secondary battery |
CN109490467A (en) * | 2017-09-13 | 2019-03-19 | 河北银隆新能源有限公司 | The prior-warning device and method for early warning of NMP concentration over-standard in lithium titanate battery coating process |
KR20190029305A (en) * | 2017-09-12 | 2019-03-20 | 주식회사 엘지화학 | Drying control system of coating layer |
US10424781B2 (en) | 2012-04-17 | 2019-09-24 | Lg Chem, Ltd. | Cathode active material and lithium secondary battery comprising the same |
WO2023277471A1 (en) * | 2021-06-29 | 2023-01-05 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Secondary battery lamination device using infrared lamps |
CN115839607A (en) * | 2021-10-29 | 2023-03-24 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Battery baking equipment and control method thereof |
CN117232247A (en) * | 2023-11-13 | 2023-12-15 | 江苏维尤纳特精细化工有限公司 | Slurry heating and drying system and method |
SE2250852A1 (en) * | 2022-07-06 | 2024-01-07 | Northvolt Ab | A drying chamber assembly for drying battery electrodes |
KR20240040919A (en) | 2022-09-22 | 2024-03-29 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Electrode drying device and electrode drying method |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102245127B1 (en) * | 2018-01-08 | 2021-04-28 | 주식회사 엘지화학 | Method and apparatus for monitering of dry condition of electrode substrate |
US20230175776A1 (en) * | 2020-11-18 | 2023-06-08 | Lg Energy Solution, Ltd. | Automatic Electrode Drying Control System and Automatic Electrode Drying Control Method |
WO2022114797A1 (en) * | 2020-11-27 | 2022-06-02 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Electrode drying system and electrode drying method |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0773873A (en) * | 1993-09-06 | 1995-03-17 | Toshiba Battery Co Ltd | Manufacture of paste type negative electrode for nickel hydrogen secondary battery |
GB2306090B (en) * | 1995-09-15 | 1999-10-06 | English Country Furniture Limi | Drying of timber |
-
2006
- 2006-03-09 KR KR1020060022433A patent/KR101286003B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012118244A1 (en) * | 2011-02-28 | 2012-09-07 | (주)엠오텍 | Vacuum drying apparatus of electrode plate for secondary battery and drying method therefor |
CN102884656A (en) * | 2011-02-28 | 2013-01-16 | 莫泰克有限公司 | Vacuum drying apparatus of electrode plate for secondary battery and drying method therefor |
KR101467640B1 (en) * | 2011-12-28 | 2014-12-01 | 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 | Method and apparatus for drying electrode |
KR101477870B1 (en) * | 2011-12-28 | 2014-12-30 | 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 | Method for drying electrode, control method for drying electrode, apparatus for drying electrode and control apparatus for drying electrode |
US10424781B2 (en) | 2012-04-17 | 2019-09-24 | Lg Chem, Ltd. | Cathode active material and lithium secondary battery comprising the same |
WO2013172576A1 (en) * | 2012-05-15 | 2013-11-21 | 주식회사 엘지화학 | Automatic intake air flow control device for electrode drying ovens for manufacturing secondary batteries |
KR101475429B1 (en) * | 2012-05-15 | 2014-12-23 | 주식회사 엘지화학 | Flow Controller of Drying Oven with Automatic Air Charge for Manufacturing Secondary Battery |
CN104285115A (en) * | 2012-05-15 | 2015-01-14 | 株式会社Lg化学 | Automatic intake air flow control device for electrode drying ovens for manufacturing secondary batteries |
KR101415825B1 (en) * | 2012-10-30 | 2014-07-08 | 얼라이드레이테크놀로지 주식회사 | A thin film battery heat treatment apparatus using nir |
CN104993156A (en) * | 2015-06-05 | 2015-10-21 | 赖昭宏 | Air electrode multilayer coating manufacturing process and equipment |
CN109155392A (en) * | 2017-01-03 | 2019-01-04 | 株式会社Lg化学 | Electrode for secondary battery preparation system with scarification tester |
WO2018128277A1 (en) * | 2017-01-03 | 2018-07-12 | 주식회사 엘지화학 | System equipped with scratch tester for producing electrode for secondary battery |
US10535862B2 (en) | 2017-01-03 | 2020-01-14 | Lg Chem, Ltd. | System for manufacturing electrode for secondary battery having scratch tester |
CN109155392B (en) * | 2017-01-03 | 2021-10-22 | 株式会社Lg化学 | Electrode preparation system for secondary battery with scratch tester |
KR20190029305A (en) * | 2017-09-12 | 2019-03-20 | 주식회사 엘지화학 | Drying control system of coating layer |
CN109490467A (en) * | 2017-09-13 | 2019-03-19 | 河北银隆新能源有限公司 | The prior-warning device and method for early warning of NMP concentration over-standard in lithium titanate battery coating process |
WO2023277471A1 (en) * | 2021-06-29 | 2023-01-05 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Secondary battery lamination device using infrared lamps |
CN115839607A (en) * | 2021-10-29 | 2023-03-24 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Battery baking equipment and control method thereof |
SE2250852A1 (en) * | 2022-07-06 | 2024-01-07 | Northvolt Ab | A drying chamber assembly for drying battery electrodes |
KR20240040919A (en) | 2022-09-22 | 2024-03-29 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Electrode drying device and electrode drying method |
CN117232247A (en) * | 2023-11-13 | 2023-12-15 | 江苏维尤纳特精细化工有限公司 | Slurry heating and drying system and method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101286003B1 (en) | 2013-07-15 |
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