KR20110042073A - 도료의 제조방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
분말과 용매를 포함하는 재료가 혼합된 도료를 제조하는 방법으로서, 상기 재료를 예비교반하는 예비 교반공정(100); 상기 예비 교반공정에 의해서 얻어진 중간재료를, 용기(310)와 이 용기의 내벽면(311)의 약간 내측에서 고속 회전하는 회전부재(330)를 갖춘 고속 교반기(300)에 공급하고, 상기 회전부재(330)에 의한 원심력에 의해서 상기 회전부재(330)와 상기 내벽면(311) 사이에 막 형태로 존재시킨 상기 중간재료를 연속 교반하는 고속 교반공정; 및 상기 고속 교반공정에서 얻어진 교반된 재료를 교반날개가 부착된 처리 탱크(501), (502), (503)에 도입해서 진공탈포처리를 행하는 진공탈포공정을 포함한다.
Description
본 발명은, 예를 들어, 전지용 전극재료를 포함하는 도료의 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.
포터블 전자기기용 전원 이외에, 전기 자동차용 전원, 풍력·태양광 발전설비에 의해서 발전된 전력의 축적 등, 리튬 이온 이차전지로 대표되는 전지 수요는 금후 점점 증대될 것이 예측된다. 또, 전지 자체의 소형화, 경량화, 안전성의 일층의 촉진이 동시에 요청되고 있다. 예를 들어, 전기 자동차용 전원으로서 리튬 이온 전지를 이용할 경우, 적당한 전압을 얻기 위하여 복수개의 전지가 직렬로 접속된 상태에서 사용되지만, 그 하나라도 전극 결함이 존재하는 것이 있으면, 발화 등의 위험이 증대한다. 한편, 전지 자체의 대용량·소형화를 실현하기 위해서는, 전극의 더 한층의 박막화가 요청된다.
그런데, 전극의 더 한층의 박막화를 안전성을 담보한 상태에서 실현하기 위해서는, 전극용 기재에 대해서 전극용 도료를 박막 형태로, 또한, 전극용 기재의 표면의 모든 영역에 있어서 균일하게 도포할 필요가 있지만, 그 실현은, 매우 곤란한 것이 실정이다. 역설적으로 말하면, 가령 전극용 기재에 도포된 전극용 도료가 불균일하거나, 응집물이 점재하고 있거나 하면, 전극 결함으로 되어, 안전성이 단번에 저하하는 것이다.
종래의 이차전지의 전극용 도료의 제조방법은, 예를 들어, 특허문헌 1에 제안되어 있는 바와 같이, 배취(batch) 방식으로 전극재료를 용기 내에 투입하고, 교반날개를 회전시켜서 분산·교반하는 것이 일반적이다.
그러나, 상기와 같은 종래의 전극용 도료의 제조방법에서는, 배취 방식으로 재료의 교반을 행하고 있기 때문에, 완전 균일한 교반이 행해진다고 하는 보증은 없고, 용기 내의 부착물이나 분산이 행해지지 않은 교반날개의 축 부근의 체류물 등에 기인하는 미분산물(고형이물)이 발생하는 일이 있다. 또, 1회의 교반 종료 후, 용기의 세정을 하지 않고 다음 회의 교반을 행하는 바와 같은 처리를 반복하면, 특히 용기 상부의 교반날개의 축 구동부나 용기 내면에의 부착물이 증대해가서, 이것이 고형이물로서 도료 중에 혼입되어 버리는 일도 있다. 게다가, 분산 정도가 낮기 때문에, 일단 분산된 재료에 응집이 일어나는 일도 많다.
그 때문에, 종래에는, 전술한 바와 같이 교반처리를 끝내고 얻은 도료 중의 미분산물이나 응집물을 필터에 의해서 제거하는 것이 일반적이다. 그러나, 필터에 의해서도 일정 이하의 입자직경의 응집물 등을 확실하게 제거할 수 있다는 보증이 없다고 하는 문제가 여전히 존재한다. 이와 같이 해서 제조된 도료를 다이 노즐에 보내서 전극 기재에 도포하는 도포공정에서는 전술한 응집물이 다이 노즐과 전극 기재 사이에 막혀서 줄무늬 형상의 도포 결함이 생기거나, 도포 후의 표면에 응집물이 점재한다고 하는 결함이 발생하기 쉽다.
이차전지의 성능향상에 있어서 전극 재료의 입자직경을 한층 소직경화할 필요가 있지만, 전술한 바와 같이 도료 중의 응집물 등을 필터로 제거하는 공정이 필수적인 종래의 방법에서는, 메쉬를 미세하게 한 필터에 의해서 응집물 등을 제거하기 위해서는 장시간을 요하여, 제조 효율이 현저하게 저하한다.
이와 같이, 종래의 전극용 도료의 제조방법은, 안전성을 고도로 유지하면서, 전극의 박막화를 실현한 전극용 도료를 효율적으로 제조하는 방법으로서는 불충분하다.
본 발명은 전술한 사정을 기초로 해서 생각해낸 것으로, 응집물 등의 제거공정을 불필요로 하거나 간략화가 가능하여, 대상면에 균일하고도 박막 형태로 도포할 수 있는 도료를 효율적으로 제조하는 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 그 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는, 이하의 기술적 수단을 채용하였다.
본 발명의 제1측면에 의해서 제공되는 도료의 제조방법은, 분말과 용매를 포함하는 재료가 혼합된 도료를 제조하는 방법으로서, 상기 재료를 예비교반하는 예비 교반공정; 상기 예비 교반공정에 의해서 얻어진 중간재료를, 용기와 이 용기의 내벽면의 약간 내측에서 고속 회전하는 회전부재를 갖춘 고속 교반기에 공급하고, 상기 회전부재에 의한 원심력에 의해서 상기 회전부재와 상기 내벽면 사이에 막 형상으로 존재시킨 상기 중간재료를 연속 교반하는 고속 교반공정; 및 상기 고속 교반공정에서 얻어진 교반된 재료를 교반날개가 부착된 처리 탱크에 도입해서 진공탈포처리를 행하는 진공탈포공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 예비 교반공정은, 상기 재료를 교반날개가 부착된 예비 교반탱크에 투입해서 교반을 행하는 동시에, 상기 예비 교반탱크에서 교반된 중간재료를 교반날개가 부착된 저장탱크에 도입하여, 이 저장 탱크 내의 중간재료를 상기 고속 교반공정에 있어서의 상기 고속 교반기에 연속적으로 공급하고 있다.
바람직하게는, 상기 고속 교반기로부터 배출되는 상기 교반된 재료를 일단 완충 탱크에 도입하고, 이 완충 탱크로부터 상기 진공탈포공정의 상기 처리 탱크에 이송하고 있다.
바람직하게는, 상기 진공탈포공정의 상기 처리 탱크는, 복수개 설치되어 있는 동시에, 각각이 온도 조정 기능을 갖추고 있어, 상기 완충 탱크로부터의 상기 교반된 재료는, 이들 복수개의 처리 탱크에 순차 선택적으로 공급된다.
바람직하게는, 상기 복수개의 처리 탱크의 진공탈포처리된 재료를, 순차 선택적으로 도장공정에 이송하고 있다.
본 발명의 제2측면에 의해서 제공되는 도료 제조장치는, 분말과 용매를 포함하는 재료가 혼합된 도료를 제조하기 위한 장치로서, 상기 재료가 투입되어서 이 재료를 예비교반하는 예비 교반탱크; 상기 예비 교반탱크에 의해서 예비교반된 중간재료가 공급되고, 용기와, 이 용기의 내벽면의 약간 내측에서 고속 회전하는 회전부재를 구비하여, 상기 회전부재에 의한 원심력에 의해서 상기 회전부재와 상기 내벽면 사이에 막 형상으로 존재시킨 상기 중간재료를 연속 교반하는 고속 교반기; 상기 고속 교반기에서 얻어진 교반된 재료가 공급되어, 교반날개로 교반하면서 상기 교반된 재료의 진공탈포처리를 행하는 처리 탱크; 및 상기 처리 탱크에서 진공탈포처리된 재료를 도료로서 도장공정에 이송하는 이송수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 예비 교반탱크에서 예비교반된 상기 중간재료가 공급되는 교반날개가 부착된 저장탱크를 추가로 포함하고, 이 저장탱크로부터 상기 고속 교반기에 상기 중간재료를 연속 공급하도록 되어 있다.
바람직하게는, 상기 고속 교반기로부터 배출되는 상기 교반된 재료가 공급되는 완충 탱크를 추가로 포함하고, 이 완충 탱크로부터 상기 처리 탱크에 이송하도록 되어 있다.
바람직하게는, 상기 고속 교반기로부터 배출되는 상기 교반된 재료를 상기 완충 탱크에 공급하기 위한 관로는, 냉각 매체의 유통로에 의해서 둘러싸여 있다.
바람직하게는, 상기 처리 탱크는 복수개 설치되어 있는 동시에, 각 처리 탱크는 온도 조정 매체의 유통로에 의해서 둘러싸여 있고, 또한, 이들 처리 탱크에는 상기 교반된 재료가 순차 선택적으로 공급된다.
바람직하게는, 상기 이송수단은 상기 복수개의 처리 탱크의 탈포처리된 재료를 순차 선택적으로 도장공정에 이송하도록 되어 있다.
바람직하게는, 상기 고속 교반기에 있어서의 상기 회전부재는, 상기 용기의 내벽면에 대해서 근소한 간극을 개재해서 위치하는 통 형상을 하고 있는 동시에, 내외방향으로 관통하는 복수개의 구멍을 가지고 있다.
바람직하게는, 상기 회전부재는, 그 일부 또는 전부, 혹은, 상기 용기의 내벽면이 내마모성 재료에 의해서 형성되어 있다.
본 발명의 제1측면에 따른 도료의 제조방법 및 본 발명의 제2측면에 따른 도료의 제조방법은, 바람직하게는, 리튬 이온 이차전지 또는 커패시터의 전극용 도료의 제조에 적용된다.
본 발명의 그 밖의 특징 및 이점은, 첨부된 도면을 참조해서 이하에 행하는 상세한 설명으로부터 보다 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 도료 제조장치의 전체 구성도;
도 2는 도 1의 장치에 사용되는 고속 교반기의 일례의 단면도;
도 3은 다이 노즐을 통해서 대상물에 도장하고 있는 상황을 나타낸 설명도.
도 2는 도 1의 장치에 사용되는 고속 교반기의 일례의 단면도;
도 3은 다이 노즐을 통해서 대상물에 도장하고 있는 상황을 나타낸 설명도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를, 도면을 참조해서 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 도료 제조장치(A)의 일 실시형태의 전체 구성도이다. 이 제조장치(A)는, 예비 교반탱크(100), 저장탱크(200), 고속 교반기(300), 완충 탱크(400) 및 복수개의 처리 탱크(501), (502), (503)를 구비한다.
상기 예비 교반탱크(100)는, 상기 고속 교반기(300)에 있어서 재료를 본격적으로 교반하기에 앞서, 재료를 어느 정도 혼합시켜 두기 위하여 설치된다. 이 실시예에서는, 수직 형상의 회전축(101) 둘레에 고속 회전하는 작은 직경의 교반날개(102)와, 마찬가지로 수직 형상의 회전축(103) 둘레에 저속 회전하는 큰 직경의 교반날개(104)를 구비하고 있으며, 재료 호퍼(120), (130)로부터 투입된 재료를 모아, 양 교반날개(102), (104)를 회전시킴으로써, 이 재료를 예비교반시킨다. 작은 직경의 교반날개(102)가 고속 회전함으로써 재료를 혼합시키고, 큰 직경의 교반날개(104)가 회전함으로써 재료 전체를 뒤섞어서 혼합상태를 평균화한다. 이 실시예에서는, 상기 예비 교반탱크(100)는 온도조절용 매체가 유통할 수 있는 재킷(110)에 의해서 둘러싸여 있어, 적절하게, 예비교반 시에 있어서의 온도조절이 가능하게 되어 있다.
이 예비 교반탱크(100)에 투입되는 재료는, 예를 들어, 리튬 이온 이차전지용의 전극용 재료를 얻기 위하여 선택된 활물질로서의 분말, 용매, 바인더 등으로 이루어지고, 예를 들어, 정극용 활물질로서는, 코발트산 리튬, 니켈산 리튬, 망간산 리튬, 인산철 리튬 그리고 그들의 복합체 및 변성체의 분말을 들 수 있다. 또, 부극용 활물질로서는, 천연 흑연, 인조 흑연, 실리콘계 화합물이나 각종 합금재료의 분말을 들 수 있다.
상기 예비 교반탱크(100)에서의 교반은, 배취 방식에 의해 행하여져, 각 회의 예비 교반이 종료하면, 슬러리 형태의 중간재료는, 이 예비 교반탱크(100)의 바닥 부분의 배출구(140)로부터, 펌프(150)를 개재해서 상기 저장탱크(200)에 이송된다.
상기 저장탱크(200)는, 수직 형상의 회전축(201) 둘레에 항상 저속 회전하는 큰 직경의 교반날개(202)를 가지고 있어, 상기 슬러리 형태의 중간재료를 천천히 뒤섞는다. 이 실시예에서는, 상기 저장탱크(200)에 대해서도, 온도조절용 매체가 유통할 수 있는 재킷(210)에 의해서 둘러싸여 있어, 적절하게, 중간재료의 온도조절이 가능하게 되어 있다. 이 저장탱크(200)의 바닥 부분으로부터 배출되는 중간재료는, 펌프(220)를 개재해서 상기 고속 교반기(300)에 연속적으로 이송된다. 즉, 이 저장탱크(200)는, 상기 예비 교반탱크(100)에 있어서의 교반이 배취식에 의해 행해짐에도 불구하고, 중간재료를 연속해서 고속 교반기(300)에 이송하는 것을 가능하게 한다. 중간재료는, 아직 재료분말이 고도로 분산된 상태에는 이르고 있지 않아, 응집도 일어날 수 있지만, 이 저장탱크(200)는 전술한 바와 같이 교반날개(202)를 구비하고 있기 때문에, 평균 성상의 중간재료(슬러리)를 상기 고속 교반기(300)에 이송하는 것을 가능하게 한다.
상기 고속 교반기(300)는, 도 2에 상세히 도시한 바와 같이, 용기(310)와, 이 용기(310)의 중심을 수직방향으로 뻗는 회전축(350)을 중심으로 해서 고속 회전시키는 회전부재(330)를 구비한다.
상기 용기(310)는, 대략 원통 형상의 내벽면(311)을 가지고 상하 방향으로 소정 길이를 갖는 원통 형상 공간(312)을 규정하고 있다. 상기 회전축(350)은, 용기(310)의 상부에 탑재된 고 토크 모터(351)에 의해서 고속 회전된다. 상기 원통 형상 공간(312)은, 내향 플랜지(313)에 의해서 상부공간(312a)과 하부공간(312b)으로 분리되어 있다. 상기 용기(310)의 바닥 부분에는, 상기 하부공간(312b)에 연결되는 재료공급구멍(314)이 형성되어 있고, 이 재료공급구멍(314)으로부터, 상기 저장탱크(200)로부터 보내지는 슬러리 형태의 중간재료가 공급된다. 상기 용기(310)의 상부에는, 상기 상부공간(312a)에 연결되는 배출구(315)가 설치되어 있고, 슬러리 형태의 교반된 재료가 외부로 배출된다. 상기 용기(310)의 하부공간(312b)을 둘러싸도록 해서, 냉각수가 순환하는 재킷(320)이 설치되어 있는 동시에, 상부공간(312a)에도, 이것을 둘러싸도록 해서, 냉각수 순환로(321)가 형성되어 있다.
상기 회전부재(330)는, 상기 하부공간(312b)에 있어서, 상기 내벽면(311)에 대해서 1 내지 3㎜ 정도의 근소한 간극(S)을 개재해서 대향하는 외주면(331)을 가진 원통부재(332)의 형태를 갖고 있으며, 상기 회전축(350)에 대해서 지지 부재(352)를 개재해서 지지되어 있다. 이 원통부재(332)에는 또한 내외방향으로 관통하는 복수개의 구멍(333)이 형성되어 있다.
상기 회전부재(330)에 있어서의 적어도 상기 원통부재(332)는, 파인 세라믹스 등의 내마모성이 우수한 재료로 형성되어 있거나, 혹은, 상기 원통부재(332)의 외주면(331)이 파인 세라믹스 등의 내마모성이 우수한 재료로 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 상기 용기(310)의 내벽면(311)에 있어서의 적어도 상기 회전부재(330)와 간극(S)을 개재해서 대향하는 영역은, 파인 세라믹스 등의 내마모성이 우수한 재료로 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 파인 세라믹스로서는, 예를 들어, 알루미나 세라믹스를 이용할 수 있다.
상기 회전부재(330)는 고속 회전되지만, 회전부재(330)의 주속(상기 내벽면(311)과의 사이의 상대속도)이 10∼50m/s로 되도록 회전된다. 후술하는 바와 같이, 교반작용을 하면서 회전부재(330)를 이러한 주속에서 회전시키기 위해서는, 고 토크, 고출력 모터가 필요하지만, 사용가능한 모터에 대응시켜서, 상기 용기(310) 및 회전부재(330)의 치수가 선택되게 된다. 이 고속 교반기(300)의 처리 능력은, 회전부재(330)의 상기의 주속을 일정하게 했을 경우, 회전부재(330)의 외주면(331)의 면적에 거의 비례하는 것으로 되어, 처리 능력을 향상시키기 위해서는, 용기(310) 및 회전부재(330)의 반경치수를 대형화하면 되게 된다.
이 고속 교반기(300)에 상기 슬러리 형태의 중간재료가 공급되면, 고속 회전하는 회전부재(330)에 의한 원심력을 받아, 이 중간재료는 용기(310)의 내벽면(311)에 가압되어, 회전부재(330)에 있어서의 상기 원통부재(332)의 외주면(331)과 용기(310)의 내벽면(311) 사이의 간극(S)에 널리 퍼지도록 해서 연속적으로 도입된다. 본 실시예에서는, 원통부재(332)에는 복수개의 구멍(333)이 형성되어 있으므로, 원통부재(332)의 내면에 부착된 중간재료도 또한 원활하게 상기 간극(S)에 도입된다. 전술한 바와 같이, 원통부재(332)의 주속은 예를 들어 10∼50m/s라고 하는 고속의 것이지만, 가령 주속을 20m/s로 하면, 이렇게 해서 원통부재(332)의 외주면(331)과 용기(310)의 내벽면(311)과의 사이에 막 형태로 존재된 중간재료는, 불과 1 내지 3㎜의 두께에 있어서, 0∼20m/s의 급격한 속도구배를 갖게 된다. 이것에 의해 슬러리 형태의 중간재료는, 강대한 전단력을 계속해서 받아, 그 강대한 에너지에 의해, 분말의 현저하게 고 레벨에서의 분산이 달성되는 것이다. 이것은, 중간재료는 슬러리 형태로서 비교적 고점도임에도 불구하고, 매우 강대한 전단 에너지가 작용하므로, 격변적인 난류 천이와 유사한 현상이 연속적으로 일어나고 있기 때문인 것으로 여겨진다.
상기 고속 교반기(300)에는, 연속해서 중간재료가 주입되는 동시에, 항상 회전부재(330)의 고속 회전에 의한 원심력을 받으므로, 교반된 재료는 용기(310)의 내벽면(311)을 상기 내향 플랜지(313)를 초월해서 기어올라, 결국은 상부공간(312a)의 배출구(315)로부터 연속적으로 배출된다.
상기 고속 교반기(300)의 동작 중, 상기 회전부재(330)와 상기 내벽면(311)과의 사이에서 강대한 전단 에너지에 의한 교반작용을 받는 중간재료는, 마찰에 의한 열에 의해 승온되지만, 냉각수 순환용 재킷(320) 및 냉각수 순환로(321)를 흐르는 냉각수에 의해서 적절하게 냉각되어, 중간재료가 비등 상태로 된다고 하는 사태를 방지할 수 있다.
또, 전술한 바와 같이, 상기 회전부재(330)의 외주면(331)이나 상기 용기(310)의 내벽면(311)을 파인 세라믹스와 같은 내마모성이 우수한 재료로 코팅해두면, 그들 사이의 간극(S)에 존재한 상태에서 중간재료가 전술한 바와 같은 강대한 전단력을 받는 것에 기인해서, 금속마모분 등의 미소한 이물이 슬러리 형태의 중간재료에 혼입된다고 하는 사태를 유효하게 방지할 수도 있다.
상기 고속 교반기(300)에 의해서 처리된 교반된 슬러리 형태 재료는, 도관(410)을 개재해서 중력의 작용에 의해 상기 완충 탱크(400)에 인도된다. 이 실시예에서는. 상기 도관(410)에 있어서도 그 주위에 2중관 형상의 냉각수 순환로(411)가 형성되어 있어, 고속 교반기(300)에 있어서의 상기 냉각수 순환용 재킷(320)이나 냉각수 순환로(321)에 의한 냉각과 더불어, 교반처리 후의 재료를 적절하게 냉각시킬 수 있다.
상기 완충 탱크(400)를 거친 슬러리 형태 재료는, 펌프(420)를 경유해서, 병렬로 설치된 3개의 진공탈포용의 처리 탱크(501), (502), (503)에 순차적으로 나뉘어 공급된다. 펌프(420)로부터 각 처리 탱크(501), (502), (503)에의 송급관(450)에는, 우발적으로 혼입된 이물을 제거하기 위한 필터(422)가 개재되어 있다. 이 송급관(450)에 있어서의 각 처리 탱크용의 분기관(451), (452), (453)에는, 도시하지 않은 제어장치에 의해서 개폐 제어되는 밸브(460)가 개재되어 있다. 각 처리 탱크(501), (502), (503)에는 또한 진공펌프(470) 등으로 발생시킨 진공압을 작용시키기 위한 관(480)이 접속되어 있다.
각 처리 탱크(501), (502), (503)에는 또한 수직 형상의 회전축(510)을 중심으로 해서 저속 회전하는 교반날개(511)가 설치되어 있고, 내부에 도입된 슬러리 형태 재료를 천천히 뒤섞는 것이 가능하도록 되어 있다. 또한, 각 처리 탱크(501), (502), (503)는, 온도 조정용 매체가 순환하는 재킷(520)으로 둘러싸여 있다. 각 처리 탱크(501), (502), (503)는, 진공압이 공급될 수 있도록 되어 있는 점을 제외하고, 전술한 저장탱크(200)와 동일한 구성의 것을 채용할 수 있다.
각 처리 탱크(501), (502), (503)는, 일정량의 슬러리 형태 재료가 공급된 상태에서 진공압을 작용시키면서, 교반날개(511)를 회전시키는 것에 의한 재료의 진공탈포처리를 배취 방식으로 행한다. 진공탈포처리를 마친 처리 탱크(501), (502), (503)로부터, 펌프(490), 도관(491)을 개재해서 처리완료된 슬러리 형태 재료가 도장공정에 공급된다. 모든 처리완료된 슬러리 재료가 도장공정에 보내져서 비게 된 처리 탱크(501), (502), (503)에는, 상기 완충 탱크(400)로부터 슬러리 형태 재료가 공급되어, 순차적으로 탈포처리를 행한다. 이와 같이 해서, 각 처리 탱크(501), (502), (503)에 의한 진공탈포처리는 배취 방식으로 행함에도 불구하고, 상기 완충 탱크(400)로부터 재료를 연속적으로 공급하는 것이 가능해지고, 또한 탈포처리된 슬러리 형태 재료를 연속해서 도장공정에 공급하는 것이 가능해진다. 각 처리 탱크(501), (502), (503)에는, 온도 조정용 매체가 순환하는 재킷(520)으로 둘러싸여 있으므로, 탈포처리된 슬러리 형태 재료의 점도조정을 행하는 것이 가능함과 동시에, 탈포처리를 촉진시킨다고 하는 것도 가능하다. 각 처리 탱크(501), (502), (503)에의 슬러리 재료의 순차적 공급, 각 처리 탱크(501), (502), (503)로부터의 탈포처리된 슬러리 재료의 도장공정에의 연속 공급을 위한 제어는, 각 처리 탱크(501), (502), (503)에 연결되는 재료공급용의 분기관(451), (452), (453)에 설치한 밸브(460)의 개폐, 및 각 처리 탱크(501), (502), (503)에 부설된 펌프(490)의 온/오프를 제어함으로써 행할 수 있다.
상기 구성의 도료 제조장치(A)는, 분말과 용매를 적어도 포함하는 재료를 우선 예비교반한 후, 고속 교반기(300)에 공급해서 본격적으로 교반을 행하고 있다. 고속 교반기(300)에 있어서의 전술한 특수한 작용에 의해, 용매 중의 분말이 현저하게 고도로 분산된 슬러리 형태의 재료를 얻을 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 이 장치를 리튬 이온 이차전지의 전극도장용 도료의 제조에 이용할 경우, 활물질로서 공급하는 분말은 예를 들어 20㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기 구성의 도료 제조장치(A)에 의하면, 상기 고속 교반기(300)에 의한 교반을 받는 것에 의해, 처리 후, 장시간 경과해도 도료 중의 활물질 분말의 응집이 일어나지 않을 뿐만 아니라, 분말입자가 한층 더 미세하게 분해되는 현상조차 볼 수 있다.
상기 구성의 도료 제조장치(A)에 있어서는 또한 고속 교반기(300)에 의한 교반된 슬러리 재료에 대해서 진공탈포처리를 행하고 있으므로, 제품 도료 중에는, 전술한 바와 같이 활물질의 응집물도 존재하지 않고, 또한 거품도 존재하지 않게 된다. 따라서, 이 제품 도료를 다이 노즐(600)(도 3)을 통해서 전극용 기재(700)에 도포할 경우, 다이 노즐(600)의 간극(610)을 현저하게 미세하게 해도 원활한 도료 송급을 행할 수 있다. 그 결과, 전극용 기재(700)의 표면에는, 전극용 재료층이 매우 박막 형태로 형성된다. 게다가, 이 전극용 재료층에는, 응집물이나 기포에 의한 결함이 거의 발생하지 않게 된다. 이와 같이, 본 발명은, 리튬 이온 전지 등의 전지의 제조의 분야에 있어서, 소형화와 안전성의 고도의 실현에 크게 기여하게 되는 것이다.
상기 구성의 도료 제조장치(A)에 있어서는 또한 고속 교반기(300)에 의해 용매 중의 분말의 고도한 분산을 연속적으로 행할 수 있는 것에 부가해서, 처리 탱크(501), (502), (503)를 복수개 설치하여, 진공탈포처리된 슬러리 형태 재료를 연속적으로 행할 수 있으므로, 도료의 제조의 효율이 현저하게 높아진다.
물론, 본 발명의 범위는 전술한 실시예로 한정되는 것은 아니고, 각 청구항에 기재한 사항의 범위 내에서의 모든 변경은, 모두 본 발명의 범위에 포함된다.
실시예는, 리튬 이온 이차전지의 전극용의 도료를 제조하는 것이지만, 본 발명은, 그 밖의 전지의 전극용 도료, 또는, 커패시터의 전극용 도료 이외에, 분말과 용제를 혼합함으로써 얻어지는 모든 도료의 제조에 적용할 수 있다.
Claims (15)
- 분말과 용매를 포함하는 재료가 혼합된 도료를 제조하는 방법으로서,
상기 재료를 예비교반하는 예비 교반공정;
상기 예비 교반공정에 의해서 얻어진 중간재료를, 용기와 이 용기의 내벽면의 약간 내측에서 고속 회전하는 회전부재를 갖춘 고속 교반기에 공급하고, 상기 회전부재에 의한 원심력에 의해서 상기 회전부재와 상기 내벽면 사이에 막 형상으로 존재시킨 상기 중간재료를 연속 교반하는 고속 교반공정; 및
상기 고속 교반공정에서 얻어진 교반된 재료를 교반날개가 부착된 처리 탱크에 도입해서 진공탈포처리를 행하는 진공탈포공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 도료의 제조방법. - 제1항에 있어서, 상기 예비 교반공정은, 상기 재료를 교반날개가 부착된 예비 교반탱크에 투입해서 교반을 행하는 동시에, 상기 예비 교반탱크에서 교반된 중간재료를 교반날개가 부착된 저장탱크에 도입하고, 이 저장 탱크 내의 상기 중간재료를 상기 고속 교반공정에 있어서의 상기 고속 교반기에 연속적으로 공급하는 것인 도료의 제조방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고속 교반기로부터 배출되는 교반된 재료를 일단 완충 탱크에 도입하고, 이 완충 탱크로부터 상기 진공탈포공정의 상기 처리 탱크에 이송하는 것인 도료의 제조방법.
- 제3항에 있어서, 상기 진공탈포공정의 상기 처리 탱크는, 복수개 설치되어 있는 동시에, 각각이 온도 조정 기능을 갖추고 있으며, 상기 완충 탱크로부터의 상기 교반된 재료는 이들 복수개의 처리 탱크에 순차 선택적으로 공급되는 것인 도료의 제조방법.
- 제4항에 있어서, 상기 복수개의 처리 탱크의 진공탈포처리된 재료를 순차 선택적으로 도장공정에 이송하는 것인 도료의 제조방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도료는 리튬 이온 이차전지 또는 커패시터의 전극용 도료인 것인 도료의 제조방법.
- 분말과 용매를 포함하는 재료가 혼합된 도료를 제조하기 위한 장치로서,
상기 재료가 투입되어서 이 재료를 예비교반하는 예비 교반탱크;
상기 예비 교반탱크에 의해서 예비교반된 중간재료가 공급되며, 용기와, 이 용기의 내벽면의 약간 내측에서 고속 회전하는 회전부재를 구비하고, 상기 회전부재에 의한 원심력에 의해서 상기 회전부재와 상기 내벽면 사이에 막 형상으로 존재시킨 상기 중간재료를 연속 교반하는 고속 교반기;
상기 고속 교반기에서 얻어진 교반된 재료가 공급되어, 교반날개로 교반하면서 상기 교반된 재료의 진공탈포처리를 행하는 처리 탱크; 및
상기 처리 탱크에서 진공탈포처리된 재료를 도료로서 도장공정에 이송하는 이송수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 도료 제조장치. - 제7항에 있어서, 상기 예비 교반탱크에서 예비교반된 상기 중간재료가 공급되는 교반날개가 부착된 저장탱크를 추가로 포함하되, 이 저장탱크로부터 상기 고속 교반기에 상기 중간재료를 연속 공급하는 것인 도료 제조장치.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 고속 교반기로부터 배출되는 상기 교반된 재료가 공급되는 완충 탱크를 추가로 포함하되, 이 완충 탱크로부터 상기 처리 탱크에 이송하는 것인 도료 제조장치.
- 제9항에 있어서, 상기 고속 교반기로부터 배출되는 상기 교반된 재료를 상기 완충 탱크에 공급하기 위한 관로는, 냉각 매체의 유통로에 의해서 둘러싸여 있는 것인 도료 제조장치.
- 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 탱크는 복수개 설치되어 있는 동시에, 각 처리 탱크는 온도 조정 매체의 유통로에 의해서 둘러싸여 있고, 또한, 이들 처리 탱크에는 상기 교반된 재료가 순차 선택적으로 공급되는 것인 도료 제조장치.
- 제11항에 있어서, 상기 이송수단은 상기 복수개의 처리 탱크의 상기 진공탈포처리된 재료를 순차 선택적으로 도장공정에 이송하는 것인 도료 제조장치.
- 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고속 교반기에 있어서의 상기 회전부재는, 상기 용기의 내벽면에 대해서 근소한 간극을 개재해서 위치하는 통 형상을 하고 있는 동시에, 내외방향으로 관통하는 복수개의 구멍을 구비하고 있는 것인 도료 제조장치.
- 제13항에 있어서, 상기 회전부재는, 그 일부 또는 전부, 혹은, 상기 용기의 내벽면이 내마모성 재료에 의해서 형성되어 있는 것인 도료 제조장치.
- 제7항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도료는 리튬 이온 이차전지 또는 커패시터의 전극용 도료인 것인 도료 제조장치.
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