KR20110090807A

KR20110090807A - 기능성 막 코팅 장치 및 코팅 방법

Info

Publication number: KR20110090807A
Application number: KR1020110009553A
Authority: KR
Inventors: 문소일; 황지상; 김수환; 이형노
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2010-02-04
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2011-08-10
Also published as: EP2355224A1; JP2011165663A; US20130017319A1; US20110189378A1; CN102145327B; US9088043B2; CN102145327A; KR101256068B1; JP5517358B2; EP2355224B1

Abstract

본 발명의 일 실시예는 기능성 막을 코팅하기 전의 활물질층 두께 편차에 의존하지 않고 기능성 막을 코팅한 후, 활물질층과 기능성 막의 합 두께를 균일하게 하는 기능성 막 코팅 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 막 코팅장치는, 활물질층이 형성된 집전체에 기능성 막을 코팅하는 장치로서, 상기 집전체를 진행시키는 제1 롤과 제2 롤; 상기 기능성 막을 상기 활물질층에 코팅하도록 구성된 그라비어 롤; 상기 활물질층과 기능성 막의 합 두께와 상기 활물질층의 두께 중 적어도 하나를 측정하도록 구성된 두께 측정기; 상기 두께 측정기와 연결되고, 상기 그라비어 롤의 회전 속도를 제어하도록 구성된 제어부를 포함한다.

Description

기능성 막 코팅 장치 및 코팅 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR COATING A FUNCTIONAL LAYER}

본 기재는 전극판의 활물질층에 기능성 막을 코팅하는 기능성 막 코팅 장치 및 코팅 방법에 관한 것이다.

이차 전지는 열적 안정성을 높이기 위하여, 집전체 상의 활물질층 위에 이종(異種)의 기능성 막을 코팅하여 전극판을 형성한다. 기능성 막을 형성하는 물질은 코팅 장치로 공급될 때, 슬러리(slurry) 상태를 유지한다.

예를 들면, 코팅 장치는 기능성 물질을 박막으로 형성하기 위하여, 그라비어 롤(gravure roll)과 집전체를 직접 접촉시켜 코팅하는 마이크로 그라비어(micro gravure) 코팅 방식을 적용하여, 집전체에 패턴으로 형성된 활물질층에 기능성 막을 패턴 코팅한다.

따라서 전극판은 집전체, 활물질층 및 기능성 막을 포함하는 이종 레이어 구조를 형성하며, 습윤(wet) 상태에서 기능성 막의 코팅 두께는 10㎛ 내지 15㎛의 박막이다. 기능성 막 물질을 정확한 치수(dimension)로 활물질층에 코팅하고, 이로 인하여, 기능성 막을 균일한 두께로 형성하는 것이 이차 전지에 있어서 중요하다.

그러나 집전체와 함께 코팅 장치로 공급되는 활물질층은 집전체로부터 돌출되는 두께를 가지며, 활물질층의 두께는 집전체의 주행 방향을 따라 가면서 균일하지 않고, 두께 편차를 가진다. 따라서 두께 편차를 가진 활물질층 위에 균일한 두께로 기능성 막을 코팅 할 경우, 활물질층과 기능성 막의 합 두께는 기능성 막을 코팅하기 전, 활물질층의 두께 편차를 그대로 유지하게 된다. 그리고 활물질층이 없는 무지부와 활물질층의 경계에서, 단차를 두고, 무지부 상의 기능성 코팅 막의 두께가 활물질층의 두께만큼 얇게 형성된다.

기능성 막 코팅 후, 두께 편차를 가지는 전극판은 와인딩(winding) 공정시, 부분적으로 집중 압력을 받게 되고, 와인딩 후, 셀 형상을 불균일 하게 한다. 부분적으로 집중 압력을 받은 부분에서 전해액의 함침이 이루어지지 않을 수 있고, 이로 인하여, 양극 전극판과 음극 전극판 사이에서 이온의 이동이 원활하지 못하게 될 수 있다.

본 발명의 일 측면은 기능성 막을 코팅하기 전의 활물질층 두께 편차에 관계 없이, 활물질층과 기능성 막의 합 두께를 균일하게 하는 기능성 막 코팅 장치와 코팅 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 막 코팅장치는, 활물질층이 형성된 집전체에 기능성 막을 코팅하는 장치로서, 상기 집전체를 진행시키는 제1 롤과 제2 롤; 상기 기능성 막을 상기 활물질층에 코팅하도록 구성된 그라비어 롤; 상기 활물질층과 기능성 막의 합 두께와 상기 활물질층의 두께 중 적어도 하나를 측정하도록 구성된 두께 측정기; 상기 두께 측정기와 연결되고, 상기 그라비어 롤의 회전 속도를 제어하도록 구성된 제어부를 포함한다.

상기 제어부는 상기 활물질층의 두께와 설정된 두께 사이의 차이에 기초하여 상기 그라비어 롤의 회전 속도를 제어하도록 구성될 수 있다.

상기 제어부는 상기 합 두께와 설정된 두께 사이의 차이에 기초하여 상기 그라비어 롤의 회전 속도를 제어하도록 구성될 수 있다.

상기 그라비어 롤로부터 잉여분의 기능성 막 물질을 긁어내도록 구성된 닥터 블레이트 유닛을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 닥터 블레이드 유닛의 위치를 제어하도록 구성될 수 있다.

활물질층이 형성된 집전체에 기능성 막을 코팅하는 방법에 있어서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기능성 막 코팅방법은, 제1 롤과 제2 롤을 따라 상기 활물질층이 형성된 집전체를 진행시키고, 그라비어 롤을 이용하여 상기 기능성 막을 상기 활물질층에 코팅하고, 상기 활물질층과 기능성 막의 합 두께가 상기 기능성 막의 길이를 따라 균일하도록 상기 그라비어 롤의 회전 속도를 제어하는 단계를 포함한다.

상기 기능성 막을 코팅하는 단계는, 측정기로 상기 활물질층의 두께를 측정하고, 상기 활물질층의 두께와 설정된 두께를 비교하고, 상기 기능성 막과 활물질층의 합 두께가 설정된 두께와 동일하도록 상기 활물질층에 기능성 막을 형성하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 회전 속도를 제어하는 단계는, 상기 측정기로 상기 활물질층과 상기 기능성 막의 합 두께를 측정하고, 상기 합 두께와 설정된 두께를 비교하고, 상기 합 두께와 상기 설정된 두께 사이의 차이에 기초하여 상기 그라비어 롤의 회전 속도를 제어하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 활물질층과 상기 기능성 막의 합 두께를 측정하는 단계는 상기 그라비어 롤의 하류(downstream)에서 수행되고, 상기 합 두께와 상기 설정된 두께의 차이에 기초하여 상기 그라비어 롤의 회전속도를 제어하는 단계는, 활물질층과 기능성 막의 합 두께를 제어하는 과정을 포함하고, 상기 그라비어 롤의 하류(downstream)에서 상기 측정기에 의한 상기 합 두께의 측정에 기초하여 상기 측정기의 상류(upstream)에서 수행될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 기능성 막 코팅장치는, 활물질층이 형성된 집전체에 기능성 막을 코팅하는 장치로서, 상기 기능성 막을 상기 활물질층에 코팅하도록 구성된 그라비어 롤; 잉여분의 기능성 막 물질을 상기 그라비어 롤로부터 긁어내는 닥터 블레이드와, 상기 닥터 블레이드의 응력변형(strain)을 측정하도록 구성된 적어도 하나의 스트레인 게이지를 포함하는 닥터 블레이드 유닛; 및 상기 적어도 하나의 스트레인 게이지와 연결되어 상기 닥터 블레이드 유닛의 위치를 제어하도록 구성된 제어부를 포함한다.

상기 제어부는 상기 닥터 블레이드의 응력변형에 기초한 상기 닥터 블레이드의 위치를 제어하도록 구성될 수 있다.

상기 닥터 블레이드 유닛은, 상기 닥터 블레이드와 상기 적어도 하나의 스트레인 게이지 사이에 위치하는 지지대, 상기 지지대와 상기 닥터 블레이드를 고정하는 홀더, 상기 제어부에 의해 제어되고, 상기 홀더를 상기 그라비어 롤에 대하여 움직여, 상기 닥터 블레이드와 상기 그라비어 롤 사이의 압력을 변경하도록 구성된 적어도 하나의 서보 모터를 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 그라비어 롤의 회전 속도를 제어하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 기능성 막 코팅방법은, 닥터 블레이드에서 측정된 응력변형(strain)을 감지하고, 상기 닥터 블레이드의 응력변형의 최적값과 상기 측정된 응력변형을 비교하고, 상기 측정된 응력변형을 감지하는 단계와 상기 응력변형의 최적값과 상기 측정된 응력변형을 비교하는 단계에 기초하여 최적의 블레이딩 상태에서 상기 닥터 블레이드를 유지함으로써, 상기 그라비어 롤로부터 잉여분의 기능성 막 물질을 제거하고, 상기 활물질층이 형성된 상기 집전체를 진행시키고, 상기 기능성 막과 상기 활물질층의 합 두께가 상기 기능성 막의 길이를 따라 균일하도록 상기 그라비어 롤로 상기 활물질층에 상기 기능성 막을 코팅시키는 단계를 포함한다.

상기 최적의 블레이딩 상태에서 상기 닥터 블레이드를 유지하는 단계는, 상기 측정된 응력변형과 상기 응력변형의 최적값 사이의 차이를 기초로 적어도 하나의 서보모터를 이용하여 상기 그라비어 롤에 대하여 상기 닥터 블레이드를 움직임으로써 상기 닥터 블레이드와 상기 그라비어 롤 사이의 압력을 변경하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 최적의 블레이딩 상태에서 상기 닥터 블레이드를 유지하는 단계는, 적어도 하나의 스트레인 게이지로 상기 측정된 응력변형을 감지하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 스트레인 게이지는 지지대에 위치하고, 상기 지지대는 상기 스트레인 게이지와 상기 닥터 블레이드 사이에 위치할 수 있다.

상기 지지대와 상기 닥터 블레이드는 홀더에 의해 고정되고, 상기 서보모터는 상기 닥터 블레이드와 상기 그라비어 롤 사이의 압력을 변경하기 위하여, 상기 홀더를 상기 그라비어 홀에 대하여 움직일 수 있다.

상기 최적의 블레이딩 상태에서 상기 닥터 블레이드를 유지하는 단계는, 상기 그라비어 롤에 대하여 상기 최적의 블레이딩 상태에서 상기 닥터 블레이드를 세팅하고, 상기 닥터 블레이드가 상기 최적의 블레이딩 상태에 있는 동안 스트레인 게이지로 상기 응력변형의 최적값을 측정하고, 제어부에 상기 응력변형의 최적값을 입력하고, 상기 스트레인 게이지로 상기 닥터 블레이드에서 측정된 응력변형을 지속적으로 측정하고, 상기 측정된 응력변형을 상기 응력변형의 최적값에 비교하고, 상기 측정된 응력변형이 상기 응력변형의 최적값과 동일하지 않을 때 상기 그라비어 롤에 대하여 상기 닥터 블레이드를 움직임으로써 상기 닥터 블레이드와 상기 그라비어 롤 사이의 압력을 최적화하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 최적의 블레이딩 상태에서 상기 닥터 블레이드를 유지하는 단계는, 상기 닥터 블레이드가 상기 그라비어 롤에 대하여 움직인 거리가 기 설정된 상한 거리보다 더 클 때 경보를 울리는 것을 더 포함할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예인 기능성 막 코팅 장치에 따르면, 기능성 막 물질을 코팅하면서 스트레인 게이지를 이용하여 닥터 블레이드(doctor blade)의 상태(즉, 닥터 블레이드와 그라비어 롤 사이의 압력)를 실시간으로 계측하여, 그라비어 롤의 기능성 막 물질의 블레이딩(blading)을 균일하게 하고, 닥터 블레이드의 마모를 최소화하는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예인 기능성 막 코팅 방법에 따르면, 활물질층과 기능성 막의 합 두께에 대한 설정값과, 집전체가 코팅 장치로 진행하는 유입 측에서 활물질층의 두께를 측정한 제1 측정값을 서로 비교하여, 설정값과 제1 측정값과의 차이에 따라 그라비어 롤의 회전 속도를 변경하여 코팅함으로써, 활물질층과 기능성 막의 합 두께가 설정값에 일치하도록 기능성 막을 코팅하는 효과가 있다. 즉 활물질층의 두께 편차에 관계없이 활물질층과 기능성 막의 합 두께는 균일하게 된다.

본 발명의 일 실시예의 기능성 막 코팅 방법에 따르면, 제1 측정값으로 그라비어 롤의 회전 속도를 변경하여 활물질층과 기능성 막의 합 두께를 균일하게 형성할 수 있으나, 코팅 장치의 유출 측에서 합 두께를 측정한 제2 측정값을 설정값과 비교하고, 설정값과 제2 측정값과의 차이에 따라 그라비어 롤의 회전 속도를 더 변경하여 코팅함으로써, 활물질층과 기능성 막의 합 두께가 설정값에 더욱 일치하도록 기능성 막을 코팅하는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예인 이차 전지에 따르면, 전극판에서 활물질층의 두께에 반비례하여 기능성 막의 두께를 구비하여 활물질층과 기능성 막의 합 두께를 균일하게 형성함으로써, 전극판 와인딩 시, 균일한 압력에 의하여 셀 형태를 균일하게 하고, 이에 따라 전해액의 미함침에 따른 불량을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 막 코팅 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 기능성 막 코팅 장치를 제어하는 블록도이다.
도 3은 도 1의 닥터 블레이드 유닛의 평면도이다.
도 4는 스트레인 게이지의 동작 원리를 나타내는 구성도이다.
도 5는 닥터 블레이드를 제어하는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 막 코팅 방법의 순서도이다.
도 7은 기능성 막의 코팅 전후 두께를 측정하는 제1 두께 측정기와 제2 두께 측정기의 파형도이다.
도 8은 기능성 막의 코팅 전후, 전극판의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서, 전극조립체의 분해 사시도이다.
도 10은 도 9 Ⅹ-Ⅹ 선을 따라 자른 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도면에 있어서, 설명의 명확화를 위해 층 또는 영역의 치수는 과장되게 도시될 수 있다. 하나의 층 또는 요소가 다른 층 또는 기재의 "위"에 있다고 하는 것은 직접적으로 위에 있거나, 그 사이에 또 다른 층을 개재하여 있는 것으로 이해될 것이다. 그리고, 하나의 층이 다른 층의 "아래"에 있다고 하는 것은 직접적으로 아래에 있거나, 그 사이에 하나 이상의 또 다른 층을 개재하여 있는 것으로 이해될 것이다. 나아가, 하나의 층이 두 개의 층들 "사이"에 있다고 하는 것은 그 하나의 층이 두 개의 층들 사이의 유일한 층이거나, 그 사이에 하나 이상의 또 다른 층이 개재하여 있는 것으로 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 막 코팅 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1의 기능성 막 코팅 장치를 제어하는 블록도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 기능성 막 코팅 장치(이하 "코팅 장치"라 한다)는 마이크로 그라비어 코팅 방법으로 기재에 기능성 막을 얇게 형성하도록 구성된다. 예를 들면, 마이크로 그라비어 코팅 방법은 0.1㎛ 내지 200㎛의 박막을 기재에 형성할 수 있다.

일 실시예의 코팅 장치는 이차 전지에서 전극판(2)을 형성하는 집전체(21)를 기재로 하며, 집전체(21)에는 활물질층(22)이 형성되어 있다. 활물질층(22)은 집전체(21)에 도 1에 도시된 바와 같이 설정된 패턴으로 형성될 수 있고, 집전체(21)에 연속적으로 이어지는 일체 구조(미도시)로 형성될 수 있다.

예를 들면, 코팅 장치는 집전체(21)를 일 방향, 일례로 상류(upstream)측에서 하류(downstream)측으로 진행시키는 제1 롤(31)과 제2 롤(32), 활물질층(22)에 기능성 막(23)을 코팅하는 그라비어 롤(gravure roll)(33), 기능성 막 물질을 수용하는 댐(dam)(34), 그라비어 롤(33)로부터 잉여 기능성 막 물질을 긁어 내는, 즉 그라비어 롤(33)의 기능성 막 물질을 블레이딩(blading) 하는 닥터 블레이드(42)를 포함하는 닥터 블레이드 유닛(doctor blade unit)(40), 활물질층(22)의 두께(T1)를 측정하는 제1 두께 측정기(51), 및 활물질층(22)과 기능성 막(23)의 합 두께(T2)를 측정하는 제2 두께 측정기(52)를 포함한다. 기능성 막 물질은 이차 전지의 열적 안정성을 높일 수 있도록 전기절연성을 가지는 세라믹 슬러리로 형성될 수 있다.

코팅 장치에 대하여 구체적으로 설명하면, 제1, 제2 롤(31, 32)은 서로 동일 방향(도 1에서 시계 방향)으로 회전하면서 집전체(21)를 일 방향으로 진행시키고, 그라비어 롤(33)은 상기 집전체(21)를 기준으로 제1 롤(31) 및 제2 롤(32)의 반대쪽에 설치되어 시계 방향(도 1 참조)으로 회전한다. 또한 제1, 제2 롤(31, 32)은 상하 방향으로 승강 작동하면서 집전체(21)에 기능성 막(23) 패턴을 형성할 수 있게 한다. 즉 제1, 제2 롤(31, 32)은 하강하여 집전체(21)에 기능성 막(23)을 코팅하고, 상승하여 코팅을 일시 중지함으로써 활물질층(22) 위에 기능성 막(23) 패턴을 형성한다. 그라비어 롤(33)은 댐(34)의 내측 상방에서 기능성 막 물질에 부분적으로 잠긴 상태로 설치되어 회전하므로 미세 홈(미도시) 및 표면에 기능성 막 물질을 묻히고, 더 회전하여 미세 홈에 수용된 기능성 막 물질을 집전체(21)의 활물질층(22) 위에 코팅한다. 따라서 그라비어 롤(33)을 경유한 집전체(21)는 활물질층(22)과 기능성 막(23)을 포함하는 전극판(2)을 형성한다. 기능성 막 물질 코팅시, 그라비어 롤(33)은 제1, 제2 롤(31, 32)에 의하여 진행되는 집전체(21)를 가압한다.

제1, 제2 롤(31, 32)은 기능성 막 물질을 활물질층(22) 패턴에 코팅할 수 있도록 설정된 시차를 두고 승강 작동한다. 또한, 제1, 제2 롤(31, 32)이 하강한 상태에서 집전체(21)의 진행 길이(L1)는 집전체(21)의 진행 방향으로 설정되는 활물질층(22)의 길이(L2) 보다 더 길게 형성되거나 같게 형성될 수 있어, 활물질층(22)의 양단에 기능성 막 물질에 의한 기능성 막(23)의 측단부(L3, L4)를 더 형성할 수 있게 한다(도8, 도10 참조).

닥터 블레이드(42)는 집전체(21)의 유입 측에서 단부를 그라비어 롤(33)에 가압하는 상태로 밀착 배치되어 그라비어 롤(33)에서 기능성 막 물질을 블레이딩 한다. 이 블레이딩 작용에 의하여, 그라비어 롤(33)에서 미세 홈의 외부 및 그라비어 롤(33)의 표면에 잉여분의 기능성 막 물질이 제거되고, 미세 홈 내에 기능성 막 물질이 채워진다.

제1 두께 측정기(51)는 활물질층(22)의 두께(T1)를 측정하기 위하여, 집전체(21)의 진행 방향(M)에서, 유입 측인 그라비어 롤(33)의 전방에 배치된다. 즉 제1 두께 측정기(51)는 기능성 막 물질을 코팅하기 전 상태에서 활물질층(22)의 두께(T1)를 측정한다. 제2 두께 측정기(52)는 활물질층(22)과 기능성 막(23)의 합 두께(T2)를 측정하기 위하여, 집전체(21)의 진행 방향(M)에서, 유출 측인 그라비어 롤(33)의 후방에 배치된다. 최종적으로, 활물질층(22)의 두께(T1) 편차에 관계 없이, 전극판(2)에서 활물질층(22)과 기능성 막(23)의 합 두께(T2)를 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 제1, 제2 두께 측정기(51, 52)는 집전체(21)의 두께를 포함하여 측정할 수 있다. 집전체(21)의 두께는 일정하므로 제1, 제2 두께 측정기(51, 52)에서 동일하게 무시할 수 있으며, 편의상, 본 실시예의 설명에서 집전체(21)의 두께를 무시한다.

합 두께(T2)를 균일하게 유지하기에 위하여, 먼저, 코팅 공정에 의하여 닥터 블레이드(42)가 마모되는 경우에도, 그라비어 롤(33)에 대한 닥터 블레이드(42)의 압력을 일정하게 유지한 상태로 기능성 막 물질을 블레이딩 할 필요가 있다. 즉 코팅 장치의 장시간 구동시에도 블레이딩을 균일하게 하고, 또한 닥터 블레이드(42) 마모를 최소화 할 필요가 있다.

도 3은 닥터 블레이드 유닛의 평면도이다. 도 3을 참조하면, 닥터 블레이드 유닛(40)은 닥터 블레이드(42)와 그라비어 롤(33) 사이에 형성되는 압력을 일정하게 유지하며, 닥터 블레이드(42)의 마모로 인하여 압력이 저하되는 경우, 닥터 블레이드(42)를 그라비어 롤(33) 측으로 이동시켜 일정 수준으로 압력을 조절할 수 있도록 구성된다. 따라서 닥터 블레이드(42)는 도1에 도시된 바와 같이, 그라비어 롤(33)에 대하여 항상 일정한 가압 상태를 유지하여, 그라비어 롤(33)에서 기능성 막 물질의 균일한 블레이딩을 가능하게 한다.

예를 들면, 닥터 블레이드 유닛(40)은 닥터 블레이드(42)의 일측에 부착되는 지지대(43), 지지대(43)에 부착되어 닥터 블레이드(42)의 응력변형(strain)을 감지하는 스트레인 게이지(44), 지지대(43)와 닥터 블레이드(42)를 고정시키는 홀더(holder)(45), 및 홀더(45)를 이동시켜 그라비어 롤(33)에 닥터 블레이드(42)를 가압시키는 서보 모터(46)를 더 포함한다.

지지대(43)는, 서로 개폐 작용하는 상판(451)과 하판(452)을 가지는 홀더(45)의 상판(451)에 부착된 상태로 고정된다. 스트레인 게이지(44), 지지대(43) 및 닥터 블레이드(42)는 유연성을 가지므로 닥터 블레이드(42)의 마모로 인하여, 그라비어 롤(33)과 닥터 블레이드(42) 사이의 압력이 약화된다. 이때 닥터 블레이드(42)는 휘어진 상태에서 펴지거나 굽혀지는 방향으로 변형된다. 압력의 약화 또는 증가에 따라 닥터 블레이드(42)가 펴지거나 휘어지는 방향으로 변형되면, 블레이딩 상태, 즉, 상기 닥터 블레이드(42)와 상기 그라비어 롤(33) 사이의 응력변형이 변화될 수 있다. 닥터 블레이드(42)를 따라 지지대(43)와 스트레인 게이지(44)는 변형될 수 있다. 즉 닥터 블레이드(42)의 상태 변화, 즉 응력변형은 스트레인 게이지(44)의 응력변형 값 변화로 측정될 수 있다.

스트레인 게이지(44)를 지지대(43)에 구비하고, 지지대(43)를 닥터 블레이드(42)의 일측에 부착함으로써, 마모로 인하여 닥터 블레이드(42) 교체시, 사용하던 스트레인 게이지(44)를 신규 닥터 블레이드(42)에 옮겨 설치하는 불편이 제거될 수 있다. 또한, 지지대(43)는 지지대(43)를 신규 닥터 블레이드(42)에 부착하는 비교적 간단한 작업으로 스트레인 게이지(44)를 신규 닥터 블레이드(42)에 설치할 수 있게 한다. 이때, 신규 닥터 블레이드(42)에 대한 스트레인 게이지(44)의 대응 상태는 폐기되는 닥터 블레이드(42)에 대한 스트레인 게이지(44)의 대응 상태와 동일하게 된다. 즉 스트레인 게이지(44)는 동일한 상태로 닥터 블레이드(42)의 응력변형을 감지할 수 있게 된다.

한편, 닥터 블레이드(42)는 집전체(21)의 진행 방향(M)에 교차하는 방향으로 설정되는 그라비어 롤(33)의 길이 전체 범위에 대응하여 기능성 막 물질을 블레이딩 할 수 있는 충분한 폭(W)을 가진다. 이와 같이 닥터 블레이드(42)는 홀더(45)에서 그라비어 롤(33)에 이르는 거리(D)(도 1 참조)에 비하여, 비교적 큰 폭(W)을 가진다. 따라서 스트레인 게이지(44)는 설정된 간격을 유지하여 지지대(43)에 복수로 구비된다. 복수의 스트레인 게이지(44)는 닥터 블레이드(42)의 폭(W) 전체 범위에 걸쳐 닥터 블레이드(42)의 응력변형을 감지한다. 또한 서모 모터(46)는 닥터 블레이드(42)의 폭(W) 양측에 대응하도록 홀더(45)의 양측에 각각 구비되어, 홀더(45)를 통하여 닥터 블레이드(42)의 전진 이동을 제어한다.

도 4는 스트레인 게이지의 동작 원리를 나타내는 구성도이다. 도 4를 참조하면, 스트레인 게이지(44)의 동작 원리는 1개의 스트레인 게이지(44), 2개의 고정 저항(Rf) 및 1개의 가변 저항(Rv)으로 형성되는 휘트스톤 브리지(wheatstone bridge) 회로를 예로 들어 설명한다.

스트레인 게이지(44)는 휘어지거나 펴지는 변형에 따라 저항 값이 변화하는 소자이다. 즉 닥터 블레이드(42)와 그라비어 롤(33) 사이의 압력 변화에 의존하여, 스트레인 게이지(44)는 지지대(43)를 매개로 하여 닥터 블레이드(42)와 함께 휘어지거나 펴진다. 따라서 스트레인 게이지(44)에서 실시간으로 측정되는 저항 값(즉 실시간으로 측정되는 스트레인 게이지(44)의 상태 값)의 변화는 실시간으로 닥터 블레이드(42)의 응력변형(즉 실시간 닥터 블레이드(42)의 상태가 최적의 블레이딩 상태로부터 이격된 정도)를 알 수 있게 된다. 스트레인 게이지(44)와 제어부(47) 사이에 OP AMP와 AD컨버터(Analog to Digital Convert, ADC)가 연결된다.

즉 최적 블레이딩 상태에서 스트레인 게이지(44)가 변형되고, 이에 따라 스트레인 게이지(44)의 저항 값이 변화되며, 스트레인 게이지(44)의 저항 값에 따라 휘트스톤 브리지 회로에서 스트레인 게이지(44)로 분배되는 전압 또는 전류가 변화된다. 이와 같이 미세하게 변화하는 전압 또는 전류를 OP AMP에서 증폭한 후, 이를 AD컨버터(ADC)에서 디지털로 변환하여, 실시간으로 확인되는 닥터 블레이드(42) 측정 응력변형 값(N2)을 제어부(47)에 저장한다. 제어부(47)는 세팅시, 닥터 블레이드(42) 상태의 초기 응력변형 값(N1)을 저장하고 있다. 제어부(47)는 닥터 블레이드(42)의 최적 블레이딩 상태 유지를 위하여, 초기 값(N1)과 실시간으로 확인되는 닥터 블레이드(42)의 측정 응력변형 값(N2)이 같아지도록 닥터 블레이드(42)를 제어한다.

도 5는 닥터 블레이드를 제어하는 순서도이다. 도 5를 참조하여, 닥터 블레이드(42)의 응력변형(즉 블레이딩 상태)에 따른 닥터 블레이드(42)의 제어를 설명한다. 닥터 블레이드 제어는 닥터 블레이드(42)를 최적 블레이딩 상태로 설정하는 제1 단계(ST1), 최적 블레이딩 상태에서 스트레인 게이지(44)의 상태 값을 입력하는 제2 단계(ST2), 및 이 스트레인 게이지(44)의 응력변형 값으로부터 닥터 블레이드(42) 상태의 초기 응력변형 값(N1)을 설정하는 제3 단계(ST3)를 포함한다.

닥터 블레이드 제어는 실시간으로 입력되는 스트레인 게이지(44) 응력변형 값으로부터 실시간으로 닥터 블레이드(42) 응력변형 값(N2)을 확인하는 제4 단계(ST4), 실시간의 닥터 블레이드(42) 응력변형 값(N2)과 초기 응력변형 값(N1)이 동일한가를 판단하여, N1=N2인 경우 제4 단계(ST4)를 다시 수행하는 제5 단계(ST5), N1≠N2인 경우 닥터 블레이드(42)의 이동 거리가 설정된 상한치를 넘었는가를 판단하여, 닥터 블레이드(42)의 이동 거리가 상한치를 넘은 경우 제어를 끝내는 제6 단계(ST6), 및 닥터 블레이드(42)의 이동 거리가 상한치를 넘지 않은 경우 서보 모터(46)를 구동하여 닥터 블레이드(42)를 전진 이동시키는 제7 단계(ST7)를 포함한다.

제1 단계(ST1)에서, 홀더(45) 및 닥터 블레이드(42)의 전진 이동 속도 및 이동 가능 거리의 상한치를 사용자가 직접 세팅할 수 있다.

제1 단계(ST1)에서, 닥터 블레이드(42)를 최적 블레이딩 상태로 세팅하고, 이에 따라 제2 단계(ST2)에서 스트레인 게이지(44)에 의해 측정된 응력변형을 입력하고, 이에 따라 제3 단계(ST3)에서 닥터 블레이드(42)의 초기 응력변형 값(N1)을 설정한다. 초기 응력변형 값(N1) 세팅시, 고정 저항(Rf)은 고정된 저항 값을 가지고, 가변 저항(Rv)은 별도의 저항 값으로 설정한다. 닥터 블레이드(42)를 홀더(45)에 설치 후, 그라비아 롤(33)에 접촉하면 스트레인 게이지(44)가 변형되고, 이 변형 상태에서 일정한 저항 값을 가지게 되는데, 이 저항 값을 가변 저항(Rv)의 저항 값으로 설정할 수 있다. 그러면 휘트스톤 브리지 회로의 제1 지점(A)과 제2 지점(B)에서 검출되는 전압은 0이고, 이 값을 닥터 블레이드(42) 응력변형의 초기 값(N1)으로 설정할 수 있다.

제4 단계(ST4)에서, 실기간으로 확인되는 닥터 블레이드(42) 응력변형 값(N2)을 제5 단계(ST5)에서, 초기 응력변형 값(N1)과 비교할 수 있다. 또한 초기 응력변형 값(N1)을 전류로 설정하는 경우, 전류의 처음 값을 초기 응력변형 값(N1)으로 설정하고, 이를 실시간으로 확인되는 닥터 블레이드(42)의 응력변형 값(N2)과 서로 비교할 수 있다.

제5 단계(ST5)에서, 제어부(47)는 코팅 중, 실시간으로 확인되는 닥터 블레이드(42) 응력변형 값(N2)을 초기 응력변형 값(N1)과 비교하여, 그 차이로 닥터 블레이드(42)가 최적 블레이딩 상태로부터 이격된 정도를 판단한다. 예를 들면, 제어부(47)는 N1≠N2인 경우, 닥터 블레이드(42)가 마모된 것으로 판단하고, 제7 단계(ST7)에서, 서보 모터(46)를 구동시켜 홀더(45)와 닥터 블레이드(42)를 그라비아 롤(33) 측으로 전진 이동시킨다. 제어부(47)는 제5 내지 제7 단계(ST5 내지 ST7)를 동시에 수행하면서, 스트레인 게이지(44)로 분배되는 전압 또는 전류에 의하여 실시간으로 확인되는 닥터 블레이드(42) 응력변형 값(N2)이 초기 응력변형 값(N1)에 이를 때까지 미세하게 닥터 블레이드(42)를 전진 이동시켜 코팅 중에 최적 블레이딩 상태로 다시 세팅한다.

제6 단계(ST6)에서, 제어부(47)는 닥터 블레이드(42)의 이동 거리가 그 상한치를 넘은 경우(즉, 닥터 블레이드(42)가 집전체(21)에 지나치게 근접한 상태), 제어를 끝내기 전에 경보(alarm)을 발생시킬 수 있다(ST8). 제6 단계(ST6)에서, 닥터 블레이드(42)가 이동 거리 상한치에 도달한 것은 홀더(45)나 닥터 블레이드(42)의 이동 경로에 설치되어 터치되는 리미트 스위치(48)의 감지 신호로부터 제어부(47)에서 판단할 수 있다. 상기 홀더(45) 또는 닥터 블레이드(42)는 리미트 스위치(48)와 접촉할 때, 상기 리미트 스위치(48)는 제어부로 신호를 보내 설정된 상한치에 도달했음을 알릴 수 있다. 또한, 닥터 블레이드(42)의 이동 거리 상한치는 서보 모터(46) 회전수의 엔코더 값으로 알 수도 있다.

다시 도 3을 참조하면, 제6 단계(ST6)에서 서보 모터(46)로 홀더(45) 전진 이동 시, 닥터 블레이드(42)의 오른쪽이 왼쪽보다 더 마모되거나, 왼쪽이 오른쪽보다 더 마모되는 경우, 3개의 스트레인 게이지(44) 각각에서 측정되는 저항 값(즉 닥터 블레이드 응력변형 값)이 서로 다르게 나타난다. 이에 따라 제어부(47)는 2개의 서보 모터(46)를 홀더(45)의 오른쪽과 왼쪽 각각에서 실시간으로 서로 다르게 제어하여, 그라비어 롤(33)에 작용하는 닥터 블레이드(42)의 가압력을 닥터 블레이드(42) 폭(W) 전체 범위 내에서 균일하게 할 수 있다. 즉 제어부(47)는 닥터 블레이드(42)의 왼쪽보다 오른쪽이 더 마모된 경우, 상기 홀더(45)의 왼쪽보다 오른쪽에 위치하는 서보 모터(46)를 더 전진 이동시켜, 닥터 블레이드(42) 폭(W) 전체 범위에서 균일한 블레이딩을 가능하게 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 막 코팅 방법의 순서도이다. 도 6을 참조하면, 일 실시예의 기능성 막 코팅 방법(이하, "코팅 방법"이라 한다)은 도 1의 코팅 장치와 도 5의 닥터 블레이드 제어를 포함한다. 즉 일 실시예의 코팅 방법은 그라비어 롤(33)의 기능성 물질을 블레이딩 하는 닥터 블레이드(42)의 응력변형을 실시간으로 감지하고, 실시간으로 감지한 닥터 블레이드(42)의 측정된 응력변형을 최적 블레이딩 상태와 비교하여, 닥터 블레이드(42)를 최적 블레이딩 상태로 제어하는 단계(도 3 참조), 및 일 방향으로 진행되는 집전체(21)에 형성된 활물질층(22)의 두께(T1)를 측정하고, 이 측정값을 설정값과 비교하여, 측정값과 설정값이 일치하도록 그라비어 롤(33)의 회전 속도를 제어하는 단계(도 6 참조)를 포함한다.

여기서는 제1, 제2 두께 측정기(51, 52) 및 그라이비어 롤(33)을 중심으로 설명한다. 도 5의 닥터 블레이드 제어는 도 6의 코팅 방법이 수행되는 동안 같이 진행된다.

도 7은 기능성 막의 코팅 전후 두께를 측정하는 제1 두께 측정기와 제2 두께 측정기의 파형도이고, 도8은 기능성 막의 코팅 전후, 전극판의 단면도이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 두께 측정기(51)는 기능성 막(23)을 코팅하기 전에 유입되는 활물질층(22)의 두께(T1)를 측정하며, 활물질층(22)의 표면 형상에 대응하는 제1 파형(W1)을 형성한다. 제2 두께 측정기(52)는 기능성 막(23)을 코팅한 후에 활물질층(22)과 기능성 막(23)의 합 두께(T2)를 측정하며, 도 6에 도시된 바와 같이 활물질층(22)의 표면 형상과 무관하게 균일한 제2 파형(W2)을 형성한다.

다시 도 6을 참조하면, 일 실시예의 코팅 방법은 도 8에 도시된 바와 같이 활물질층(22)에 기능성 막(23)을 형성한 후, 도 7에 도시된 바와 같이 제2 두께 측정기(52)에서 제2 파형(W2)이 출력되도록 이루어진다. 예를 들면, 코팅 방법은 기능성 막 물질을 수용하는 그라비어 롤(33)의 미세 홈의 용적량을 조절할 수 있으며, 그라비어 롤(33)의 회전 속도 및 집전체(21)의 진행 속도를 제어할 수 있고, 편의상, 본 실시예에서 집전체(21)의 진행 속도를 일정하게 하고, 그라비어 롤(33)의 회전 속도를 제어할 수 있다. 집전체(21)의 진행 속도가 일정한 경우, 그라비어 롤(33)의 회전 속도를 증가시키면 기능성 막(23)의 코팅 두께(T2-T1)는 얇아지고, 회전 속도를 감소시키면 코팅 두게(T2-T1)는 두꺼워진다.

일 실시예의 코팅 방법은 코팅 후, 활물질층(22)과 기능성 막(23)으로 형성되는 합 두께(T2)의 설정값(S2)을 입력하고, 설정값(S2)과 활물질층(22) 두께(T1)의 제1 측정값(M1) 차이(S2-M1) 및 설정값(S2)과 제2 측정값(M2)(활물질층(22)과 기능성 막(23)의 합 두께(T2)의 측정값)의 차이(S2-M2)에 대한 그라비어 롤(33)의 회전 속도 변경비(ΔV)를 입력하는 제11 단계(ST11), 제1 두께 측정기(51)로 활물질층(22)의 두께(T1)를 측정하고, 제1 측정값(M1)을 입력 하는 제12 단계(ST12), 설정 값(S2)와 입력 되는 제1 측정값(M1)을 비교하는 제13 단계(ST13), 두께의 차이, 즉 설정값(S2)과 제1 측정값(M1)의 차이(S2-M1)에 따른 회전 속도 변경비(ΔV)를 확인하고, 그라비어 롤(33)의 회전 속도를 설정하는 제14 단계(ST14), 활물질층(22)이 집전체(21) 상에서 순서(n)가 1인가를 판단하는 제15 단계(ST15), 및 n이 1일 때, 입력된 회전 속도로 코팅하는 제19 단계(ST19)를 포함한다.

제19 단계(ST19)는 활물질층(22)의 전단 앞에서 설정된 시간 동안 더 진행되고 활물질층(22)의 후단 뒤에서 설정된 시간 동안 더 진행된 후 종료되어, 활물질층(22)의 양단에 기능성 막 물질에 의한 기능성 막(23)의 측단부(L3, L4)를 더 형성할 수 있다. 측단부(L3, L4)는 활물질층(22)과 무지부 경계에 합 두께(T2)의 편차를 제거할 수 있다.

제13 단계(ST13)에서 제1 측정값(M1)이 연속적으로 측정되면 활물질층을 연속적으로 구비(미도시)한 경우이고, 제1 측정값(M1)이 일정 시간마다 끓어지는 상태로 측정되면 활물질층(22)을 패턴으로 형성한 경우이다(도8 참조).

본 실시예의 코팅 방법은 기본적으로, 제1 두께 측정기(51)의 제1 파형(W1)을 근거로 활물질층(22)과 기능성 막(23)의 합 두께(T2)을 균일하게 형성할 수 있으나, 제2 두께 측정기(52)의 제2 파형(W2)을 근거로 합 두께(T2)를 더욱 균일하게 형성할 수 있다. 이 경우, 제11 단계(ST11)은 설정값(S2)과 합 두께(T2)의 제2 측정값(M2) 차이(S2-M2)에 대한 그라비어 롤(33)의 회전 속도 변경비(ΔV)를 더 입력한다.

코팅 방법은 제19 단계(ST19)로 코팅 후, n이 1이 아닐 때, 예를 들면, n이 2이상일 때, 제2 두께 측정기(52)로 합 두께(T2)를 측정하고, 제2 측정값(M2)을 피드백 하는 제16 단계(ST16), 설정 값(S2)와 피드백 되는 제2 측정값(M2)을 비교하는 제17 단계(ST17), 두께의 차이, 즉 설정값(S2)과 제2 측정값(M2)의 차이(S2-M2)에 따른 회전 속도 변경비(ΔV)를 확인하고, 그라비어 롤(33)의 회전 속도를 제14 단계(ST14)에서 설정된 회전 속도로 변경하는 제18 단계(ST18), 및 이 상태로 코팅하는 제19 단계(ST19)를 포함한다. 또한. 제16 단계(ST16) 내지 제19 단계(ST19)는 제2 두께 측정기(52)에 의하여 이전 공정에서 코팅된 기능성 막(23)의 두께를 활물질층(22)의 두께와 함께 측정하여 후속되는 공정에서 합 두께(T2)를 좀 더 균일하게 할 수 있다. 다시 말하면, 상기 제2 두께 측정기(52)는 상기 기능성 막(23)/활물질층(22) 구조들중 하나의 합 두께(T2)를 측정하여, 상기 전체적인 합 두께(T2)가 설정값(S2)로부터 벗어나는지 여부를 판단할 수 있다. 먼저 형성된 기능성 막(23)/활물질 층(22) 구조의 전체적인 합 두께(T2)가 설정값(S2)으로부터 벗어나는 경우, 상기 그라비어 롤(33)의 회전 속도가 조정되어, 후속 형성되는 기능성 막(23)/활물질 층(22) 구조의 전체적인 합 두께(T2)가 상기 설정값(S2)과 같아질 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서, 전극조립체의 분해 사시도이고, 도 10은 도 9 Ⅹ-Ⅹ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 전극조립체(200)를 중심으로 일 실시예의 이차 전지를 설명한다. 전극조립체(200)를 내장하는 케이스 및 전극조립체(200)에 전기적으로 연결되는 캡 조립체는 공지 기술을 적용할 수 있으므로 이들 대한 설명은 생략한다.

전극조립체(200)는 양극과 음극을 선택적으로 형성하는 제1 전극판(102)과 제2 전극판(202) 및 이들 사이에 배치되는 분리막(302)을 포함하며, 제1, 제2 전극판(102, 202) 사이에 분리막(302)을 배치하여 와인딩 함으로써 형성된다. 제1 전극판(102)은 제1 집전체(121)에 제1 활물질층(122)과 제1 기능성 막(123)을 구비한다. 제2 전극판(202)은 제2 집전체(221)에 제2 활물질층(222)과 제2 기능성 막(223)을 구비한다. 와인딩 상태에서, 제2 활물질층(222)과 제2 기능성 막(223)의 적층 구조는 분리막(302)을 사이에 두고 제1 활물질층(122)과 제1 기능성 막(123)의 적층 구조에 서로 마주한다.

제1, 제2 전극판(102, 202)는 동일한 구조를 형성하므로 제1 전극판(102)을 기준으로 설명한다. 제1 전극판(102)에서 제1 활물질층(122)은 제1 집전체(121)의 길이 방향(x축 방향)으로 불규칙한 두께(T1)을 가지며, 상기 제1 활물질층(122)과 함께 제1 기능성 막(123)은 두께(T1) 편차에도 불구하고 균일한 합 두께(T2)를 가진다. 즉 합 두께(T2)는 설정값(S2)에 일치된다.

또한, 제1 기능성 막(123)은 제1 활물질층(122)의 길이(L2) 보다 더 길게(L1) 형성되어, 제1 활물질층(122)의 양단에 기능성 막 물질로 형성되는 제1 기능성 막(123)의 측단부(L3, L4)를 더 형성한다. 측단부(L3, L4)가 제1 활물질층(122)과 무지부 경계에 합 두께(T2)의 편차를 제거하므로 셀 형상이 불균일하게 되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 상기 측단부(L3, L4)는 와인딩 시 전극 조립체(200)에 불균일한 압력이 가해지는 것을 방지할 수 있으며, 따라서 불균일한 형상과 불균일한 압력으로 인해 전해액 함침이 이루어지지 않는 것을 방지할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

2 : 전극판 102, 202 : 제1, 제2 전극판
21 : 집전체 121, 221 : 제1, 제2 집전체
22 : 활물질층 122, 222 : 제1, 제2 활물질층
23 : 기능성 막 123, 223 : 제1, 제2 기능성 막
200 : 전극조립체 302 : 분리막
31, 32 : 제1, 제2 롤 33 : 그라비어 롤
G : 미세 홈 34 : 댐(dam)
40 : 닥터 블레이드 유닛 42 : 닥터 블레이드
W : 닥터 블레이드 폭 43 : 지지대
44 : 스트레인 게이지 45 : 홀더(holder)
451, 452 : 상, 하판 46 : 서보 모터
47 : 제어부 48 : 리미트 스위치
51, 52 : 제1, 제2 두께 측정기 L1 : 기능성 막의 길이
L2 : 활물질층의 길이 L3, L4 : 측단부
M : 집전체의 진행 방향 M1, M2 : 제1, 제2 측정값
N1 : 닥터 블레이드 상태의 초기 응력변형 값
N2 : 실시간으로 확인되는 닥터 블레이드 측정 응력변형 값
Rf : 고정 저항 Rv : 가변 저항
S2 : 합 두께의 설정값 T1 : 활물질층 두께
T2 : 활물질층과 기능성 막의 합 두께
ΔV : 회전 속도 변경비

Claims

활물질층이 형성된 집전체에 기능성 막을 코팅하는 장치에 있어서,
상기 집전체를 진행시키는 제1 롤과 제2 롤;
상기 기능성 막을 상기 활물질층에 코팅하도록 구성된 그라비어 롤;
상기 활물질층과 기능성 막의 합 두께와 상기 활물질층의 두께 중 적어도 하나를 측정하도록 구성된 두께 측정기;
상기 두께 측정기와 연결되고, 상기 그라비어 롤의 회전 속도를 제어하도록 구성된 제어부;
를 포함하는 기능성 막 코팅장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 활물질층의 두께와 설정된 두께 사이의 차이에 기초하여 상기 그라비어 롤의 회전 속도를 제어하도록 구성된 기능성 막 코팅장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 합 두께와 설정된 두께 사이의 차이에 기초하여 상기 그라비어 롤의 회전 속도를 제어하도록 구성된 기능성 막 코팅장치.
제 1 항에 있어서,
상기 그라비어 롤로부터 잉여분의 기능성 막 물질을 긁어내도록 구성된 닥터 블레이트 유닛을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 닥터 블레이드 유닛의 위치를 제어하도록 구성된 기능성 막 코팅장치.
활물질층이 형성된 집전체에 기능성 막을 코팅하는 방법에 있어서,
제1 롤과 제2 롤을 따라 상기 활물질층이 형성된 집전체를 진행시키고,
그라비어 롤을 이용하여 상기 기능성 막을 상기 활물질층에 코팅하고,
상기 활물질층과 기능성 막의 합 두께가 상기 기능성 막의 길이를 따라 균일하도록 상기 그라비어 롤의 회전 속도를 제어하는 단계를 포함하는 기능성 막 코팅방법.
제 5 항에 있어서,
상기 기능성 막을 코팅하는 단계는,
측정기로 상기 활물질층의 두께를 측정하고,
상기 활물질층의 두께와 설정된 두께를 비교하고,
상기 기능성 막과 활물질층의 합 두께가 설정된 두께와 동일하도록 상기 활물질층에 기능성 막을 형성하는 과정을 포함하는 기능성 막 코팅방법.
제 5 항에 있어서,
상기 회전 속도를 제어하는 단계는,
상기 측정기로 상기 활물질층과 상기 기능성 막의 합 두께를 측정하고,
상기 합 두께와 설정된 두께를 비교하고,
상기 합 두께와 상기 설정된 두께 사이의 차이에 기초하여 상기 그라비어 롤의 회전 속도를 제어하는 과정을 포함하는 기능성 막 코팅방법.
제 7 항에 있어서,
상기 활물질층과 상기 기능성 막의 합 두께를 측정하는 단계는 상기 그라비어 롤의 하류(downstream)에서 수행되고,
상기 합 두께와 상기 설정된 두께의 차이에 기초하여 상기 그라비어 롤의 회전속도를 제어하는 단계는,
상기 활물질층과 기능성 막의 합 두께를 제어하는 과정을 포함하고,
상기 그라비어 롤의 하류(downstream)에서 상기 측정기에 의한 상기 합 두께의 측정에 기초하여 상기 측정기의 상류(upstream)에서 수행되는 기능성 막 코팅방법.
활물질층이 형성된 집전체에 기능성 막을 코팅하는 장치에 있어서,
상기 기능성 막을 상기 활물질층에 코팅하도록 구성된 그라비어 롤;
잉여분의 기능성 막 물질을 상기 그라비어 롤로부터 긁어내는 닥터 블레이드와, 상기 닥터 블레이드의 응력변형(strain)을 측정하도록 구성된 적어도 하나의 스트레인 게이지를 포함하는 닥터 블레이드 유닛; 및
상기 적어도 하나의 스트레인 게이지와 연결되어 상기 닥터 블레이드 유닛의 위치를 제어하도록 구성된 제어부
를 포함하는 기능성 막 코팅장치.
제 9 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 닥터 블레이드의 응력변형에 기초한 상기 닥터 블레이드의 위치를 제어하도록 구성된 기능성 막 코팅장치.
제 10 항에 있어서,
상기 닥터 블레이드 유닛은,
상기 닥터 블레이드와 상기 적어도 하나의 스트레인 게이지 사이에 위치하는 지지대,
상기 지지대와 상기 닥터 블레이드를 고정하는 홀더,
상기 제어부에 의해 제어되고, 상기 홀더를 상기 그라비어 롤에 대하여 움직여, 상기 닥터 블레이드와 상기 그라비어 롤 사이의 압력을 변경하도록 구성된 적어도 하나의 서보 모터를 포함하는 기능성 막 코팅장치.
제 10 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 그라비어 롤의 회전 속도를 제어하도록 구성된 기능성 막 코팅장치.
활물질층이 형성된 집전체에 기능성 막을 코팅하는 방법에 있어서,
닥터 블레이드에서 측정된 응력변형(strain)을 감지하고,
상기 닥터 블레이드의 응력변형의 최적값과 상기 측정된 응력변형을 비교하고,
상기 측정된 응력변형을 감지하는 단계와 상기 응력변형의 최적값과 상기 측정된 응력변형을 비교하는 단계에 기초하여 최적의 블레이딩 상태에서 상기 닥터 블레이드를 유지함으로써, 상기 그라비어 롤로부터 잉여분의 기능성 막 물질을 제거하고,
상기 활물질층이 형성된 상기 집전체를 진행시키고,
상기 기능성 막과 상기 활물질층의 합 두께가 상기 기능성 막의 길이를 따라 균일하도록 상기 그라비어 롤로 상기 활물질층에 상기 기능성 막을 코팅시키는 단계를 포함하는 기능성 막 코팅방법.
제 13 항에 있어서,
상기 최적의 블레이딩 상태에서 상기 닥터 블레이드를 유지하는 단계는,
상기 측정된 응력변형과 상기 응력변형의 최적값 사이의 차이를 기초로 적어도 하나의 서보모터를 이용하여 상기 그라비어 롤에 대하여 상기 닥터 블레이드를 움직임으로써 상기 닥터 블레이드와 상기 그라비어 롤 사이의 압력을 변경하는 단계를 포함하는 기능성 막 코팅방법.
제 13 항에 있어서,
상기 최적의 블레이딩 상태에서 상기 닥터 블레이드를 유지하는 단계는,
적어도 하나의 스트레인 게이지로 상기 측정된 응력변형을 감지하는 단계를 포함하는 기능성 막 코팅방법.
제 15 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 스트레인 게이지는 지지대에 위치하고,
상기 지지대는 상기 스트레인 게이지와 상기 닥터 블레이드 사이에 위치하는 기능성 막 코팅방법.
제 16 항에 있어서,
상기 지지대와 상기 닥터 블레이드는 홀더에 의해 고정되고,
상기 서보모터는 상기 닥터 블레이드와 상기 그라비어 롤 사이의 압력을 변경하기 위하여, 상기 홀더를 상기 그라비어 홀에 대하여 움직이는 기능성 막 코팅방법.
제 13 항에 있어서,
상기 최적의 블레이딩 상태에서 상기 닥터 블레이드를 유지하는 단계는,
상기 그라비어 롤에 대하여 상기 최적의 블레이딩 상태에서 상기 닥터 블레이드를 세팅하고,
상기 닥터 블레이드가 상기 최적의 블레이딩 상태에 있는 동안 스트레인 게이지로 상기 응력변형의 최적값을 측정하고,
제어부에 상기 응력변형의 최적값을 입력하고,
상기 스트레인 게이지로 상기 닥터 블레이드에서 측정된 응력변형을 지속적으로 측정하고,
상기 측정된 응력변형을 상기 응력변형의 최적값에 비교하고,
상기 측정된 응력변형이 상기 응력변형의 최적값과 동일하지 않을 때 상기 그라비어 롤에 대하여 상기 닥터 블레이드를 움직임으로써 상기 닥터 블레이드와 상기 그라비어 롤 사이의 압력을 최적화하는 단계를 포함하는 기능성 막 코팅방법.
제 18 항에 있어서,
상기 최적의 블레이딩 상태에서 상기 닥터 블레이드를 유지하는 단계는,
상기 닥터 블레이드가 상기 그라비어 롤에 대하여 움직인 거리가 기 설정된 상한 거리보다 더 클 때 경보를 울리는 것을 더 포함하는 기능성 막 코팅방법.