KR20130030764A - 도포 장치 - Google Patents

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KR20130030764A
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히로노리 와카마츠
도모유키 나츠메
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 도포 장치이며, 전극재와 용매를 혼련시킨 슬러리 상태의 전극 혼련물을 도포하는 도포부와, 도포부에 전극 혼련물을 압송하는 펌프와, 도포되기 전의 전극 혼련물을, 그 전극 혼련물의 저장 탄성률이 대략 일정해지는 소정 온도 영역까지 승온시키는 승온부를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 도포 개시로부터 조기에 안정된 도포를 행할 수 있다.

Description

도포 장치{COATING APPARATUS}
본 발명은 도포 장치에 관한 것이다.
JP2007-66744A에는, 도포 장치로서, 도포물을 도포할 때의 압력을 조정함으로써, 도포량의 변동을 억제하여 안정된 도포를 행하는 것이 기재되어 있다.
그러나 전술한 종래의 도포 장치에서는, 전극재와 용매를 혼련시킨 슬러리 상태의 전극 혼련물을 집전체에 도포하는 경우, 전극 혼련물이 펌프 등의 도포 장치 구성 부품으로부터 열을 받고 있었다. 이에 의해, 도포 개시로부터 일정한 시간이 경과할 때까지는 전극 혼련물의 온도가 변화되어 성상이 안정되지 않고, 도포량이 변동하여 안정된 도포를 행할 수 없었다. 그로 인해, 도포 개시로부터 도포량을 일정하게 할 때까지 시간을 필요로 한다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점에 착안하여 이루어진 것이며, 도포 개시로부터 도포량을 일정하게 할 때까지의 시간을 단축하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 전극재와 용매를 혼련시킨 슬러리 상태의 전극 혼련물을 도포하는 도포부와, 도포부에 상기 전극 혼련물을 압송하는 펌프와, 도포되기 전의 전극 혼련물을, 그 전극 혼련물의 저장 탄성률이 대략 일정해지는 소정 온도 영역까지 승온시키는 승온부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 형태, 본 발명의 이점에 대해서는, 첨부된 도면을 참조하면서 이하에 상세하게 설명한다.
도 1은 리튬 이온 2차 전지의 개략도이다.
도 2는 전극 제조 장치의 개략 구성도이다.
도 3은 표 1에서 나타낸 각 온도에 있어서의 정극 혼련물 및 부극 혼련물의 저장 탄성률을 각각 플롯하여 나타낸 도면이다.
이하, 도면 등을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.
도 1은 리튬 이온 2차 전지(1)의 개략도이다. 도 1의 (A)는 리튬 이온 2차 전지(1)의 사시도이며, 도 1의 (B)는 도 1의 (A)의 B―B 단면도이다.
도 1의 (A) 및 도 1의 (B)에 도시하는 바와 같이, 리튬 이온 2차 전지(1)는, 축전 요소(2)와, 축전 요소(2)를 수용하는 외장 케이스(3)를 구비한다.
축전 요소(2)는, 정극(4), 전해질층으로서의 세퍼레이터(5), 및 부극(6)을 순차적으로 적층한 적층체로서 구성된다. 정극(4)은 판 형상의 정극 집전체(4a)의 양면에 정극층(4b)을 갖고 있고, 부극(6)은 판 형상의 부극 집전체(6a)의 양면에 부극층(6b)을 갖고 있다. 또한, 축전 요소(2)의 최외층에 배치되는 정극(4)에 대해서는, 정극 집전체(4a)의 편면에만 정극층(4b)이 형성된다.
인접하는 정극(4), 세퍼레이터(5) 및 부극(6)이 하나의 단위 전지(7)를 구성하고 있고, 리튬 이온 전지(1)는 적층된 복수의 단위 전지(7)를 각각 전기적으로 병렬 접속하여 구성된다.
외장 케이스(3)는, 알루미늄 등의 금속을 폴리프로필렌 필름 등의 절연체로 피복한 고분자―금속 복합 라미네이트 필름의 시트재로 이루어진다. 외장 케이스(3)는, 축전 요소(2)를 수납한 상태에서, 케이스 외주부가 열융착에 의해 접합된다. 이 외장 케이스(3)에는, 축전 요소(2)로부터의 전력을 외부에 취출하기 위해, 외부 단자로서의 정극 탭(8) 및 부극 탭(9)이 설치된다.
정극 탭(8)의 일단부는 외장 케이스(3)의 외측에 있고, 정극 탭(8)의 타단부는 외장 케이스(3)의 내부에서 각 정극 집전체(4a)의 집합부에 접속한다. 부극 탭(9)의 일단부는 외장 케이스(3)의 외측에 있고, 부극 탭(9)의 타단부는 외장 케이스(3)의 내부에서 각 부극 집전체(6a)의 집합부에 접속한다.
다음으로, 전극[정극(4) 또는 부극(6)]의 일반적인 제조 방법에 대해 간단하게 설명한다.
일반적으로 전극은, 전극재와 용매를 혼련시킨 슬러리 상태의 전극 혼련물을 집전체[정극 집전체(4a) 또는 부극 집전체(6a)]에 도포하는 도포 공정 후에, 전극 혼련물의 용매를 휘발시켜 고형분 100%의 전극층[정극층(4b) 또는 부극층(6b)]을 형성하는 건조 공정 등을 거쳐 제조된다.
여기서 리튬 이온 2차 전지(1)의 생산 효율을 높이기 위해서는, 전술한 각 공정에 필요로 하는 시간을 단축하는 것이 유효하다. 따라서 본 실시 형태에서는, 도포 공정에 있어서의 전극 혼련물의 온도 변화를 억제하여 조기에 도포량을 안정시킴으로써, 도포 공정에 필요로 하는 시간을 단축한다. 이하, 본 실시 형태에 의한 전극 제조 장치(100)에 대해 설명한다.
도 2는 리튬 이온 전지(1)의 전극 제조 시에 사용하는 본 실시 형태에 의한 전극 제조 장치(100)의 개략 구성도이다.
전극 제조 장치(100)는, 반송 장치(10)와, 혼련 장치(20)와, 도포 장치(30)와, 건조 장치(40)와, 컨트롤러(50)를 구비한다.
전극 제조 장치(100)는, 반송 장치(10)에 의해 반송되는 금속박(14)의 표면에, 혼련 장치(20)에서 혼련한 전극 혼련물(21)을 도포 장치(30)에 의해 도포하고, 건조 장치(40)에 의해 전극 혼련물(21)을 건조시켜 전극을 제조하는 장치이다. 필요에 따라 건조 후에 프레스 장치 등에 의해 전극을 프레스하여 두께 등을 조정해도 된다.
이하, 전극 제조 장치(100)를 구성하는 각 장치에 대해 상세하게 설명한다.
반송 장치(10)는, 권출 롤(11)과, 권취 롤(12)과, 서포트 롤(13)을 구비한다. 반송 장치(10)는, 롤투롤 방식에 의해 정극 집전체(4a) 또는 부극 집전체(6a)로 되는 얇은 막 형상의 금속박(두께 10[㎛] 내지 40[㎛])(14)을 권출 롤(11)로부터 권취 롤(12)에 반송한다.
본 실시 형태에서는, 정극(4)을 제조하는 경우에는 정극 집전체(4a)로 되는 금속박(14)으로서 알루미늄박을 사용하고, 부극(6)을 제조하는 경우에는 부극 집전체(6a)로 되는 금속박(14)으로서 동박을 사용하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
권출 롤(11)에는, 금속박(14)이 감긴다. 권출 롤(11)은 제동 기구(15)를 구비하고 있고, 이 제동 기구(15)에 의해 권출 롤(11)의 회전이 적절하게 규제되어, 금속박(14)에 소정의 장력이 부여된다.
권취 롤(12)은, 구동 모터(16)에 의해 회전 구동되고, 권출 롤(11)로부터 이어받은 금속박(14)을 권취한다.
서포트 롤(13)은, 권출 롤(11)과 권취 롤(12) 사이의 금속박 반송 경로에 복수개 설치되고, 반송 중의 금속박(14)의 하면을 보유 지지한다.
혼련 장치(20)는 이축 혼련기이며, 전극재를 용매 중에서 균일하게 분산시켜 슬러리 상태의 전극 혼련물(21)을 제조하는 장치이다. 혼련 장치(20)는 이축 혼련기에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 유성식 믹서나 니더를 사용해도 된다.
전극 혼련물(21)에는, 정극(4)을 제조하는 경우에 제조되는 정극 혼련물과, 부극(6)을 제조하는 경우에 제조되는 부극 혼련물이 있다.
정극 혼련물을 제조하는 경우에는, 혼련 장치(20)에 전극재로서의 정극 활물질, 도전조제 및 바인더(결착제)가 투입되고, 이들이 용매 중에서 균일하게 분산된다. 부극 혼련물을 제조하는 경우에는, 혼련 장치(20)에 전극재로서의 부극 활물질, 도전조제 및 바인더가 투입되고, 이들이 용매 중에서 균일하게 분산된다.
정극 활물질은, 리튬 금속 산화물 등의 리튬 이온을 흡장·방출하는 물질이다. 본 실시 형태에서는, 정극 활물질로서 망간산 리튬을 사용한다.
부극 활물질은, 하드 카본이나 그라파이트 등의 리튬 이온을 방출·흡장하는 물질이다. 본 실시 형태에서는, 부극 활물질로서 하드 카본을 사용한다.
도전조제는, 카본 재료(카본 분말이나 카본 파이버) 등의 도전성을 높이는 물질이다. 카본 분말로서는, 아세틸렌 블랙, 파네스 블랙 및 케첸 블랙 등의 다양한 카본 블랙이나, 그라파이트 분말을 사용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 정극 혼련물을 제조하는 경우에도 부극 혼련물을 제조하는 경우에도 모두, 도전조제로서 카본 블랙을 사용한다.
바인더는, 활물질 미립자끼리를 결부시키는 물질이다. 본 실시 형태에서는, 정극 혼련물을 제조하는 경우에도 부극 혼련물을 제조하는 경우에도 모두, 바인더로서 폴리 불화 비닐리덴(PVDF)을 사용하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
용매는, 전극재를 녹이는 액체이다. 본 실시 형태에서는, 정극 혼련물을 제조하는 경우에도 부극 혼련물을 제조하는 경우에도 모두, 용매로서 N―메틸피롤리돈(NMP)을 사용하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
도포 장치(30)는, 혼련 장치(20)에서 제조된 전극 혼련물(21)을 금속박(14)의 표면에 도포하는 장치이며, 공급 배관(31)과, 공급 펌프(32)와, 슬릿 다이(33)와, 회수 배관(34)과, 회수 밸브(35)와, 온수 순환 배관(36)과, 온수 탱크(37)와, 열전대(38)를 구비한다.
공급 배관(31)은, 일단부가 혼련 장치(20)의 하방에 접속되고, 타단부가 슬릿 다이(33)에 접속되는 배관이다.
공급 펌프(32)는, 공급 배관(31)에 설치되고, 혼련 장치(20)에서 제조된 전극 혼련물(21)을 공급 배관(31)을 통해 슬릿 다이(33)에 송입한다.
슬릿 다이(33)는, 공급 펌프(32)로부터 송입된 전극 혼련물(21)을, 선단부에 형성된 슬릿(331)로부터 압출하여 반송 도중의 금속박(14)의 표면에 도포한다. 슬릿 다이(33)는, 금속박(14)의 반송 방향으로 소정의 간격을 두면서, 금속박(14)의 반송 방향과 직각으로 전극 혼련물(21)을 압출하여 도포한다.
회수 배관(34)은, 일단부가 공급 펌프(32)와 슬릿 다이(33) 사이의 공급 배관(31)에 접속되고, 타단부가 혼련 장치(20)의 상방에 접속되는 배관이다.
회수 밸브(35)는, 공급 배관(31)과 회수 배관(34)의 접속부에 설치된다. 회수 밸브(35)가 개방되어 있으면, 공급 펌프(32)로부터 압송된 전극 혼련물(21)은, 회수 배관(34)을 통해 혼련 장치(20)로 복귀된다. 한편, 회수 밸브(35)가 폐쇄되어 있으면, 공급 펌프(32)로부터 압송된 전극 혼련물(21)은, 공급 배관(31)을 통해 슬릿 다이(33)에 공급된다.
온수 순환 배관(36)은, 공급 펌프(32)로부터 슬릿 다이(33)까지의 사이의 공급 배관(31)의 외주를 덮도록 형성된 배관이며, 그 양단부는 온수 탱크(37)에 접속되어 온수가 순환하고 있다. 이와 같이, 공급 펌프(32)로부터 슬릿 다이(33)까지의 사이는 이중 배관으로 되어 있고, 온수 순환 배관(36)을 순환하는 온수에 의해, 공급 펌프(32)로부터 슬릿 다이(33)까지의 사이의 공급 배관(31)을 흐르는 전극 혼련물(21)의 온도를, 전극 혼련물(21)의 탄성의 정도[이하 「저장 탄성률(G')」이라 함]가 안정되는 소정 온도로 유지하고 있다.
온수 탱크(37)는, 온수 순환 배관(36)을 순환하는 물을 저장한다. 온수 탱크(37)에는 승온기(371)가 설치된다. 승온기(371)는, 저장된 물의 온도를 설정된 온도까지 상승시켜 온수로 한다.
열전대(38)는, 회수 배관(34)을 흐르는 전극 혼련물(21)의 온도를 검출한다.
건조 장치(40)는 예를 들어 열풍 건조로이며, 금속박 반송 경로에 설치된다. 건조 장치(40)는, 장치 내의 온도를 소정 온도로 유지하면서 전극 혼련물(21)에 열풍을 분사하여, 전극 혼련물(21) 중의 용매를 휘발시켜 고형분 100%의 전극층을 형성한다.
컨트롤러(50)는, 중앙 연산 장치(CPU), 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및 입출력 인터페이스(I/O 인터페이스)를 구비한 마이크로 컴퓨터로 구성된다. 컨트롤러(50)에는, 열전대(38)에서 검출한 전극 혼련물(21)의 온도가 입력된다. 컨트롤러(50)는, 입력된 전극 혼련물(21)의 온도에 기초하여 회수 밸브(35)를 개폐한다. 구체적으로는, 전극 혼련물(21)의 온도가 전극 혼련물(21)의 저장 탄성률이 안정되는 소정 온도로 될 때까지는 회수 밸브(35)를 개방하고, 소정 온도로 되면 회수 밸브(35)를 폐쇄한다.
여기서, 표 1 및 도 3을 참조하고, 온수 순환 배관(36)을 순환하는 온수에 의해 공급 펌프(32)로부터 슬릿 다이(33)까지의 사이의 공급 배관(31)을 흐르는 전극 혼련물(21)의 온도를, 전극 혼련물(21)의 저장 탄성률이 안정되는 소정 온도로 유지하는 이유에 대해 설명한다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 「전극 혼련물(21)의 저장 탄성률이 안정된다」라 함은, 온도를 1[℃] 상승시켰을 때의 전극 혼련물(21)의 저장 탄성률의 변화율이, 5% 이내에 들어가 있는 것을 말한다. 저장 탄성률의 변화율은, 이하의 식으로 정의하는 것으로 한다.
Figure pct00001
표 1은, 약 2[℃]마다 온도를 올려갔을 때의 각 온도에 있어서의 정극 혼련물 및 부극 혼련물의 저장 탄성률과, 그때의 정극 혼련물 및 부극 혼련물의 저장 탄성률의 변화율을 나타낸 표이다.
Figure pct00002
도 3은 표 1에서 나타낸 각 온도에 있어서의 정극 혼련물 및 부극 혼련물의 저장 탄성률을 각각 플롯하여 나타낸 도면이다.
표 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 각 온도에 있어서의 전극 혼련물(21)의 저장 탄성률은, 정극 혼련물과 부극 혼련물에서 각각 다른 값을 나타내고, 정극 혼련물 및 부극 혼련물의 양쪽 모두, 실내 온도로서 통상 설정되어 있는 20[℃]대의 온도 영역에서 저장 탄성률의 변화율이 커, 저장 탄성률이 불안정해진다.
전극 혼련물(21)(정극 혼련물 및 부극 혼련물)은, 활물질, 도전조제 및 바인더가 균일하게 분산된 상태에서 안정되어 있다. 이때, 실온 부근에서는, 전극 혼련물(21)은 바인더 분자가 활물질 미립자나 도전조제 미립자의 표면에 부착된 상태(콜로이드 상태)에서 안정되어 있다. 그러나 실온 부근으로부터 온도를 상승시켜가면, 온도의 상승에 수반하여 바인더 분자가 활물질 미립자나 도전조제 미립자의 표면으로부터 이탈하고, 활물질 미립자와 도전조제 미립자 사이의 상호 작용, 즉 반발력이 증대된다. 이에 의해, 전극 혼련물(21)의 저장 탄성률이 증대되는 것으로 생각된다.
그리고 정극 혼련물의 경우에는, 대략 35[℃]로부터 65[℃]까지의 사이의 온도 영역에서 저장 탄성률이 대략 일정한 값으로 되어, 저장 탄성률이 안정된 상태로 된다. 65[℃]를 초과하면, 다시 저장 탄성률이 상승하여 변화율이 커져, 저장 탄성률이 불안정해진다. 이것은, 정극 혼련물의 경우, 65[℃]를 초과하면 바인더 분자의 가교 반응이 진행되어 정극 혼련물의 겔화가 촉진되기 때문이라고 생각된다.
한편, 부극 혼련물의 경우에는, 대략 35[℃]로부터 70[℃]까지의 사이의 온도 영역에서, 저장 탄성률이 대략 일정한 값으로 되어, 저장 탄성률이 안정된 상태로 된다.
이와 같이, 저장 탄성률은 전극 혼련물(21)의 내부의 활물질 미립자와 도전조제 미립자의 입체 장해에 기인하는 반발력을 나타내는 것으로 생각되고, 전극 혼련물(21)을 집전체에 도포하고 있는 도중에 전극 혼련물(21)의 저장 탄성률이 상승해 버리면, 일정한 압력으로 전극 혼련물(21)을 압출하고 있었다고 해도 이송량에 변화가 발생해 버려, 도포량이 안정되지 않게 된다.
따라서, 실온 부근에서 전극 혼련물(21)의 도포를 행하는 경우에는, 공급 펌프(32) 등에 의해 전극 혼련물(21)의 온도가 수 ℃정도 상승해도 저장 탄성률이 크게 변화되어 버리므로, 전극 혼련물(21)의 도포 개시 후에 도포량을 안정시키기 위해 미세한 조정이 필요해져, 안정된 도포를 행할 때까지 시간을 필요로 하게 된다.
따라서 본 실시 형태에서는, 전극 혼련물(21)의 온도를 전극 혼련물(21)의 저장 탄성률이 안정되는 소정 온도(정극 혼련물의 경우에는 35[℃] 내지 65[℃], 부극 혼련물의 경우에는 35[℃] 내지 70[℃])로 유지하면서, 전극 혼련물(21)을 집전체에 도포하기로 한 것이다. 또한, 부극 혼련물을 집전체에 도포하는 경우의 소정 온도의 상한을 70[℃]로 설정한 것은, 이 이상 높게 하면 슬릿 다이(33)의 토출구에서의 부극 혼련물의 건조·고화가 일어나기 쉬워져, 부극 혼련물의 두께 등을 균일하게 하여 도포하는 것이 어렵게 되기 때문이다.
계속해서, 본 실시 형태에 의한 전극 제조 장치의 작용에 대해 설명한다.
혼련 장치(20)에서 혼련된 전극 혼련물(21)은, 우선 회수 밸브(35)를 개방한 상태에서 공급 펌프(32)에 의해 압송된다. 이에 의해, 공급 펌프(32)로부터 회수 밸브(35)까지의 사이의 공급 배관(31)에 전극 혼련물(21)을 충전한다.
다음으로, 온수 탱크 내의 물의 온도를, 전극 혼련물(21)의 온도를 저장 탄성률이 안정되는 소정 온도까지 상승시키는 것이 가능한 온도까지 상승시켜 온수로 한 후, 그 온수를 온수 순환 배관(36)에 흘려 순환시킨다. 이에 의해, 공급 펌프(32)로부터 회수 밸브(35)까지의 사이의 공급 배관(31)에 충전시킨 전극 혼련물(21)의 온도를 전극 혼련물(21)의 저장 탄성률이 안정되는 소정 온도로 조절한다.
그리고 회수 배관(34)에 설치한 열전대(38)에 의해 전극 혼련물(21)의 온도를 검출하고, 전극 혼련물(21)의 온도가 전극 혼련물(21)의 저장 탄성률이 안정되는 소정 온도로 된 후, 회수 밸브(35)를 폐쇄하여 슬릿 다이(33)에 전극 혼련물(21)을 공급하고, 슬릿 다이(33)로부터 전극 혼련물(21)을 압출하여 그 전극 혼련물(21)을 금속박(14)에 도포한다.
이와 같이, 이상 설명한 본 실시 형태에 따르면, 전극 혼련물(21)의 온도를 전극 혼련물(21)의 저장 탄성률이 안정되는 소정 온도로 조절한 뒤에 금속박(14)에 도포하므로, 전극 혼련물(21)이 공급 펌프(32) 등의 도포 장치 구성 부품으로부터의 수열에 의한 온도 변화의 영향을 받지 않는다. 그로 인해, 온도 변화에 의한 전극 혼련물(21)의 성상의 편차를 저감할 수 있어, 전극 혼련물(21)의 도포 개시 시로부터 안정된 도포를 행할 수 있다. 그 결과, 도포 개시 후에 도포량을 안정시키기 위한 미세한 조정 등도 불필요해지므로, 그것을 위한 조정 시간을 단축할 수 있다. 이에 의해, 도포 공정에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있으므로, 리튬 이온 2차 전지(1)의 생산 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 도포하는 전극 혼련물(21)의 온도를 사전에 실온보다도 높은 소정 온도까지 높여 두므로, 도포 공정 후의 건조 공정에 있어서, 건조로 길이를 단축할 수 있는 동시에, 건조 시간도 단축할 수 있다. 따라서, 한층 더 리튬 이온 2차 전지(1)의 생산 효율을 향상시킬 수 있다. 이러한 효과를 효과적으로 얻기 위해서는, 소정 온도를 60[℃]±5[℃]의 범위 내에서 설정하는 것이 바람직하다.
이상, 본 발명을 특정한 실시 형태를 통해 설명해왔지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 당업자에 있어서는, 본 발명의 기술적 범위에서 상기 실시 형태에 여러 가지 수정 혹은 변경을 가하는 것이 가능하다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서 예시한 전극 혼련물(21)에 한정하지 않고, 점탄성을 갖는 슬러리 상태의 혼련물이면, 본 실시 형태에 의한 도포 장치를 사용함으로써 안정된 도포를 행할 수 있다. 점탄성을 갖는 슬러리 상태의 혼련물로서는, 용매로서 물, 바인더로서 스티렌 부타디엔 고무(SBR)에 증점재인 아세트산 메틸셀룰로오스(CMC)를 더한 것을 사용한 수계의 것을 들 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는 온수를 순환시켜 전극 혼련물(21)의 온도를 소정 온도로 유지하도록 구성하였지만, 공급 배관(31)의 내부에 리본 히터 등의 발열체를 구비하여 전극 혼련물(21)의 온도를 소정 온도로 유지하도록 구성해도 된다. 그러나 안전성이나 설비 보수성의 관점에서는, 상기 실시 형태와 같이 온수를 순환시키는 방법의 쪽이 보다 바람직하다.
이상의 설명에 관해 2010년 5월 18일을 출원일로 하는 일본에 있어서의 일본 특허 출원 제2010-114297호의 내용을 여기에 인용에 의해 포함한다.

Claims (6)

  1. 전극재와 용매를 혼련시킨 슬러리 상태의 전극 혼련물을 도포하는 도포부와,
    상기 도포부에 상기 전극 혼련물을 압송하는 펌프와,
    도포되기 전의 상기 전극 혼련물을, 그 전극 혼련물의 저장 탄성률이 대략 일정해지는 소정 온도 영역까지 승온시키는 승온부를 구비하는, 도포 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도포부와 상기 펌프를 접속하는 배관을 구비하고,
    상기 승온부는, 상기 배관을 흐르는 상기 전극 혼련물의 온도를 상기 소정 온도 영역까지 승온시키는, 도포 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 승온부는, 상기 배관의 외주를 덮도록 형성되어 온수가 순환하는 배관인, 도포 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정 온도 영역은, 상기 전극 혼련물의 온도를 1℃ 상승시켰을 때의 상기 전극 혼련물의 저장 탄성률의 변화율이 5% 이내로 되는 온도 영역인, 도포 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정 온도 영역은, 상기 전극 혼련물이 정극 혼련물일 때에는 35℃ 내지 65℃의 영역인, 도포 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정 온도 영역은, 상기 전극 혼련물이 부극 혼련물일 때에는 35℃ 내지 70℃의 영역인, 도포 장치.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6019747B2 (ja) * 2012-05-22 2016-11-02 株式会社ジェイテクト 電極製造システム
JP2013243088A (ja) * 2012-05-22 2013-12-05 Jtekt Corp 電極製造システム
EP3327829B1 (en) * 2015-07-17 2020-03-18 Eliiy Power Co., Ltd. Battery electrode slurry distribution method, and battery electrode slurry processing method
KR102040511B1 (ko) * 2016-09-09 2019-11-05 주식회사 엘지화학 전극 코팅 장치
KR20230031395A (ko) 2021-08-27 2023-03-07 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지용 전극 슬러리 코팅장치 및 이를 이용한 전극 슬러리 코팅 방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3853410A (en) * 1971-10-22 1974-12-10 R Busoni Device for distributing hot-melt adhesive
DE69408917T2 (de) * 1993-06-15 1998-06-25 Fuji Photo Film Co Ltd Verfahren zur Herstellung von blattartigen Platten
JP2004199916A (ja) * 2002-12-17 2004-07-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd リチウムイオン二次電池の電極の製造方法
US20040119194A1 (en) * 2002-12-24 2004-06-24 Boyko Aladjov Method for making electrodes for electrochemical cells
JP4157404B2 (ja) * 2003-03-27 2008-10-01 株式会社東芝 シート状極板の製造方法及び非水電解質電池
US7694894B2 (en) * 2005-04-19 2010-04-13 Warren Environmental, Inc. Method and system for preheating epoxy coatings for spray application
JP2008029962A (ja) * 2006-07-28 2008-02-14 Toyota Motor Corp 撥水性物質を含有するペーストを塗布する装置、方法及び燃料電池の製造方法
JP5003695B2 (ja) * 2009-02-04 2012-08-15 トヨタ自動車株式会社 電極用スラリーの製造方法及び電極用スラリーの製造装置

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