KR20130033318A - 띠 형상 전극의 제조 장치 및 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

활물질을 변질시키지 않고 변형 분포의 완화에 적합한 띠 형상 전극의 제조 장치 및 제조 방법을 제공한다. 장척 금속박의 폭 방향의 일부에 활물질이 장척 방향으로 연속적으로 도포 시공된 도포 시공부(W1)와, 폭 방향의 잔량부에 장척 방향으로 연장되는 미도포 시공부(W2)를 구비하는 띠 형상 소재(W)로부터 띠 형상 전극을 제조하는 장치이다. 이로 인해, 띠 형상 소재(W)에 미리 설정한 장력을 부여한 상태로 장척 방향으로 반송하는 반송 수단과, 상기 설정한 장력이 부여된 띠 형상 소재(W)의 도포 시공부(W1)에 대하여 미리 설정한 온도로 가열하면서 압축하는 가압 롤(15)을 구비한 롤 프레스 성형 장치(6)를 구비한다. 그리고, 롤 프레스 성형 장치(6)를 통과한 띠 형상 소재(W)의 미도포 시공부(W2)에 대하여 가열 롤러(20)를 구름 이동 접촉시킴으로써 미리 설정한 온도로 가열하여 미도포 시공부(W2)에 집중적으로 연신을 부여하는 미도포 시공부 가열 장치(7)를 구비한다.

Description

띠 형상 전극의 제조 장치 및 제조 방법{BAND TYPE ELECTRODE MANUFACTURING APPARATUS AND MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 띠 형상 전극의 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
종래부터 만곡하거나 물결 모양의 기복이 발생하지 않는 띠 형상 전극을 제조하는 방법이 제안되어 있다(특허 문헌 1 참조). 이것은, 장척 금속박에 띠 형상으로 활물질이 연속적으로 도포 시공된 활물질 도포 시공부와 띠 형상의 미도포 시공부를 갖는 띠 형상 소재를 양면으로부터 한 쌍의 가압 롤로 압축하는 프레스 성형 공정과, 성형 후에 가열로에 의해 띠 형상 소재를 가열하여, 장척 형상의 띠 형상 소재에 존재하는 불균일한 변형 분포를 완화시키는 시트 변형 완화 공정을 구비한다. 그리고, 시트 변형 완화 공정에서는, 가압 롤로 압축된 띠 형상 소재에 장력을 부여하면서 권취 롤로 권취하고, 가압 롤과 권취 롤 사이에서 띠 형상 소재에 교정 롤을 압접시켜 미도포 시공부에 집중적으로 연신을 부여하여, 교정하도록 하고 있다.
일본 특허 출원 공개 제2003-100286호 공보
그러나, 상기 종래예에서는, 활물질 도포 시공부를 두께 방향으로 가압하는 프레스 성형 공정에 있어서, 활물질 도포 시공부의 장척 방향으로의 연신량과 가압되지 않은 미도포 시공부의 연신량에서 차가 발생함으로써, 띠 형상 소재에 불균일한 변형이 발생된다. 이로 인해, 그 후에, 띠 형상 소재를 가열로에서 가열하여, 미도포 시공부에 길이 방향의 장력을 가하여, 띠 형상 소재에 존재하는 불균일한 변형 분포를 완화시킬 필요가 있고, 그때에 도포 시공되어 있는 활물질도 가열되기 때문에 그 변질에 대한 우려가 있었다.
따라서 본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 활물질을 변질시키지 않고 변형 분포의 완화에 적합한 띠 형상 전극의 제조 장치 및 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 장척 금속박의 폭 방향의 일부에 활물질이 장척 방향으로 연속적으로 도포 시공된 도포 시공부와, 폭 방향의 잔량부에 장척 방향으로 연장되는 미도포 시공부를 구비하는 띠 형상 소재로부터 띠 형상 전극을 제조하는 장치이다. 이로 인해, 띠 형상 소재에 미리 설정한 장력을 부여한 상태로 장척 방향으로 반송하는 반송 수단과, 상기 설정한 장력이 부여된 띠 형상 소재의 도포 시공부에 대하여 미리 설정한 온도로 가열하면서 압축하는 가압 롤을 구비한 롤 프레스 성형 장치를 구비한다. 그리고, 본 발명에 있어서는, 롤 프레스 성형 장치를 통과한 띠 형상 소재의 미도포 시공부에 대하여 가열 롤러를 구름 이동 접촉시킴으로써 미리 설정한 온도로 가열하여 미도포 시공부에 집중적으로 연신을 부여하는 미도포 시공부 가열 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에서는, 미도포 시공부 가열 장치에 의한 가열에 의해, 도포 시공되어 있는 활물질도 가열되는 일이 없어, 장력이 부여되어 있는 띠 형상 소재의 미도포 시공부에 집중적으로 연신을 부여할 수 있어, 활물질의 변질에 영향을 주지 않고, 띠 형상 소재의 미도포 시공부의 연신을 도포 시공부의 연신과 동등하게 할 수 있어, 띠 형상 소재에 존재하는 불균일한 변형 분포를 완화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태를 도시하는 띠 형상 전극의 제조 장치의 개략 구성도.
도 2는 띠 형상 소재의 설명도.
도 3은 제어 장치에 의해 실행되는 장력 제어의 제어 흐름도.
도 4는 롤 프레스 성형 장치 및 미도포 시공부 가열 장치의 사시도.
도 5는 롤 프레스 성형 장치 및 미도포 시공부 가열 장치의 평면도.
도 6은 미도포 시공부 가열 장치의 확대도.
도 7은 제어 장치에 의한 띠 형상 소재의 장력 설정 범위 및 롤 프레스 성형 장치 및 미도포 시공부 가열 장치의 온도 설정 범위를 설명하는 특성도.
도 8은 미도포 시공부의 변형예를 도시하는 확대도.
이하, 본 발명의 띠 형상 전극의 제조 장치 및 제조 방법을 실시 형태에 기초하여 설명한다. 도 1은 본 발명을 적용한 띠 형상 전극의 제조 장치의 실시 형태를 도시하는 개략 구성도이다.
띠 형상 전극의 제조 장치는, 장척의 띠 형상 소재(W)의 권출 장치(1)와, 띠 형상 소재(W)의 권취 장치(2)와, 롤 프레스 성형 장치(6)의 전방측 및 후방측의 띠 형상 소재(W)의 장력을 각각 검출하는 전단 및 후단의 장력 검출 장치(3, 4)와, 띠 형상 소재(W)의 장력을 제어하는 제어 장치(5)로 이루어지는 띠 형상 소재(W)의 반송 수단을 구비한다. 그리고, 띠 형상 소재(W)는, 제어 장치(5)에 의해 가열 온도가 각각 제어되는, 띠 형상 소재(W)의 활물질 도포 시공부(W1)를 가열하면서 가압하여 프레스 형성하는 롤 프레스 성형 장치(6)와, 띠 형상 소재(W)의 활물질 미도포 시공부(W2)를 가열하는 미도포 시공부 가열 장치(7)를 경유하여, 반송 수단에 의해 길이 방향으로 반송된다.
장척의 띠 형상 소재(W)는, 롤 프레스 가공 후에 재단됨으로써, 비수계 2차 전지, 예를 들어, 리튬 2차 전지에 사용되는 시트 형상의 정극 전극에 사용되는 것이다. 그러나, 시트 형상의 부극 전극의 제조에도 적용할 수 있다. 정극 전극을 구성하는 띠 형상 소재(W)는, 알루미늄박이나 스테인리스박 등의 금속박 집전체의 표면에, 리튬 코발트 복합 산화물이나 리튬 망간 복합 산화물 등을 포함하는 정극 활물질이 층 형상으로 압착된 것이다. 또한, 부극 전극을 구성하는 띠 형상 소재(W)는, 동박이나 스테인리스박 등의 금속박 집전체의 표면에, 흑연이나 코크스 등을 포함하는 부극 활물질이 층 형상으로 압착된 것이다. 이 띠 형상 소재(W)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 장척 띠 형상의 금속박의 양면에 폭 방향 양측의 미도포 시공부(W2)를 남기고 전극재를 띠 형상으로 도포하여 건조한 활물질 도포 시공부(W1)와, 금속박의 폭 방향 양측의 활물질을 도포하고 있지 않은 미도포 시공부(W2)를 구비하는 띠 형상 전극의 소재이다. 이 띠 형상 소재(W)는, 롤 형상으로 감은 권출 롤(WO)에 의해 공급된다.
반송 수단을 구성하는 권출 장치(1)는, 띠 형상 소재(W)의 권출 롤(WO)을 장착하고, 내장하는 브레이크 장치에 의해 제동을 가하면서 권출 롤(WO)로부터 띠 형상 소재(W)를 조출하도록 작동한다. 또한, 반송 수단을 구성하는 권취 장치(2)는, 권출 장치(1)로부터 조출되어, 롤 프레스 성형 장치(6) 및 미도포 시공부 가열 장치(7)를 경유하여 가공된 띠 형상 소재(W)를, 권취 모터에 의해 회전 구동하는 권취 롤(WX)에 권취하도록 작동한다. 즉, 권출 장치(1)의 권출 롤(WO)로부터 조출되는 띠 형상 소재(W)는, 롤 프레스 성형 장치(6)를 경유함으로써 띠 형상 소재(W)의 도포 시공부(W1)에 프레스 성형이 실시되고, 미도포 시공부 가열 장치(7)에 의해 가열됨으로써 미도포 시공부(W2)가 연신되어, 권취 장치(2)의 권취 롤(WX)에 권취된다.
다음에, 띠 형상 소재(W)의 장력 조정에 대하여, 이하에 설명한다. 즉, 띠 형상 소재(W)는 권출 장치(1)와 권취 장치(2) 사이에 있어서, 전단 장력 검출 장치(3, 4) 및 후단 장력 검출 장치(3, 4)는, 권출 장치(1)-롤 프레스 성형 장치(6) 간 및 롤 프레스 성형 장치(6)-권취 장치(2) 간의 띠 형상 소재(W)의 장력을 각각 검출한다. 구체적으로는, 전단 및 후단의 장력 검출 장치(3, 4)는, 한 쌍의 가이드 롤러(11)와 그 사이에 배치한 장력 검출 롤러(12)에 띠 형상 소재(W)를 걸어 감아, 장력 검출 롤러(12)에 작용하는 횡방향 하중을 검출함으로써, 띠 형상 소재(W)에 작용하고 있는 장력을 검출한다. 검출된 장력값은, 가압 롤 전 장력값ㆍ 가압 롤 후 장력값으로서 제어 장치(5)에 입력된다. 제어 장치(5)는, 전단 장력 검출 장치(3) 및 후단 장력 검출 장치(4)에 의해 각각 검출된 장력의 검출 신호에 기초하여, 권출 장치(1)의 브레이크력 및 권취 장치(2)의 모터 토크를 제어하여, 띠 형상 소재(W)의 장력을 제어한다. 즉, 제어 장치(5)는, 권출 장치(1)의 권출 롤(WO)에 가하는 제동력을 조정함으로써, 권출되는 띠 형상 소재(W)의 가압 롤(15)보다 전단의 장력값을 조정한다. 또한, 제어 장치(5)는, 권취 장치(2)의 권취 롤(WX)을 회전 구동하는 권취 모터의 구동 토크를 조정함으로써, 권취하는 띠 형상 소재(W)의 가압 롤(15)보다 후단의 장력값을 조정한다.
도 3은 제어 장치(5)에 의해 소정 시간마다 실행되는 장력 제어의 제어 흐름도이다. 띠 형상 소재(W)의 장력 제어에 있어서는, 우선, 스텝 S1에 있어서, 전단 장력 검출 장치(3)로부터 검출된 장력이 판독된다. 계속해서, 스텝 S2에 있어서, 판독된 장력이, 하한 설정값보다 낮은지의 여부가 판정되고, 하한 설정값보다 낮은 경우에는 스텝 S3으로 진행하여, 권출 장치(1)의 브레이크력을 증가시키고, 스텝 S6으로 진행한다. 또한, 스텝 S2에 있어서의 판정에 있어서, 판독된 장력이, 하한 설정값 이상인 경우에는 스텝 S4로 진행하여, 상한 설정값보다 높은지의 여부가 판정된다. 그리고, 판독된 장력이, 상한 설정값보다 낮은 경우에는 스텝 S6으로 진행하고, 상한 설정값보다 높은 경우에는 스텝 S5로 진행하여 권출 장치(1)의 브레이크력을 저하시킨 후 스텝 S6으로 진행한다.
스텝 S6에서는, 후단 장력 검출 장치(4)로부터 검출된 장력이 판독된다. 스텝 S7에서는, 판독된 장력이, 하한 설정값보다 낮은지의 여부가 판정되고, 하한 설정값보다 낮은 경우에는 스텝 S8로 진행하여, 권취 장치(2)의 모터 토크를 증가시키고, 스텝 S11로 진행한다. 또한, 스텝 S7에 있어서의 판정에 있어서, 판독된 장력이, 하한 설정값 이상인 경우에는 스텝 S9로 진행하여, 상한 설정값보다 높은지의 여부가 판정된다. 그리고, 판독된 장력이, 상한 설정값보다 낮은 경우에는 스텝 S11로 진행하고, 상한 설정값보다 높은 경우에는 스텝 S10으로 진행하여 권취 장치(2)의 모터 토크를 저하시킨 후 스텝 S11로 진행한다. 스텝 S11에서는, 띠 형상 소재(W)의 프레스 성형이 완료되었는지의 여부가 판정되고, 완료된 경우에는 처리를 종료시키고, 완료되지 않은 경우에는 스텝 S1로 진행하여, 스텝 S1 내지 스텝 S10의 처리를 반복한다.
이상에 설명한 권출 장치(1), 전단 장력 검출 장치(3), 후단 장력 검출 장치(4), 권취 장치(2)는, 띠 형상 소재(W)에 미리 설정한 장력을 부여한 상태로 장척 방향으로 반송하는 반송 수단을 구성하고 있다. 또한, 반송 수단은, 띠 형상 소재(W)에 미리 설정한 장력을 부여한 상태로 장척 방향으로 반송하는 것이면, 상기 구성의 것에 한정되는 것이 아니라, 다른 구성의 것이어도 된다.
롤 프레스 성형 장치(6)는, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 권출 장치(1)와 권취 장치(2) 사이에서, 전술한 장력이 조정된 띠 형상 소재(W)에 대하여, 가열된 상하 한 쌍의 가압 롤(15)에 의해 띠 형상 소재(W)의 도포 시공부(W1)를 상하 양면으로부터 가열하면서 가압하여 프레스 형성한다. 이로 인해, 가압 롤(15)에는, 가열 히터(16)와 온도 센서(17)가 내장되고, 온도 센서(17)에 의한 검출값이 제어 장치(5)에 입력되고, 검출되는 온도가 설정한 온도 범위 내로 되도록 제어 장치(5)에 의해 가열 히터(16)가 제어된다. 이와 같이, 띠 형상 소재(W)의 도포 시공부(W1)를 상하 양면으로부터 가열하면서 가압하여 프레스 성형함으로써, 상온에서의 프레스 성형에 비해, 프레스 성형의 성형 하중을 저하시킬 수 있어, 프레스 성형에 의한 주름 등의 변형의 발생을 억제할 수 있다.
그러나, 띠 형상 소재(W)를 가압 롤(15) 사이로 통과시켰을 때, 활물질 도포 시공부(W1)의 두께는 활물질 미도포 시공부(W2)의 두께보다도 두껍기 때문에, 활물질 도포 시공부(W1)는, 롤 프레스에 의한 가압으로 연신율이나 변형량이 큰 것에 대하여, 활물질 미도포 시공부(W2)는, 그러한 연신율이나 변형량이 거의 없다. 그 결과, 띠 형상 소재(W)에 불균일한 변형이 발생한다. 또한, 경우에 따라서는, 활물질 도포 시공부(W1)가 물결 형상의 형태로 변형되는 경우도 있다. 이렇게 되면, 띠 형상 소재(W)를 소정 형상으로 재단하였을 때, 시트 형상의 전극이 만곡하는 등 변형한다. 이로 인해, 전지를 제조할 때, 전극을 잘 적층할 수 없는 등의 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 실시 형태에서는, 그 하류에 미도포 시공부 가열 장치(7)를 배열하여, 띠 형상 소재(W) 중, 활물질 미도포 시공부(W2)를 가열하면서, 띠 형상 소재(W)에 길이 방향의 장력을 가하여, 띠 형상 소재(W)에 존재하는 불균일한 변형 분포를 완화시키도록 하고 있다.
미도포 시공부 가열 장치(7)는, 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 프레스 성형 후의 띠 형상 소재(W)의 활물질 미도포 시공부(W2)에 구름 이동 접촉하여 활물질 미도포 시공부(W2)를 가열하는 가열 롤러(20)와, 가열 롤러(20)와의 사이에서 띠 형상 소재(W)의 활물질 미도포 시공부(W2)를 사이에 두고 구름 이동하는 가이드 롤러(21)를 구비한다. 가열 롤러(20)와 가이드 롤러(21)의 축은 링크(22)에 의해 연결되어 있다. 가열 롤러(20)는 띠 형상 소재(W)의 양측에 형성한 각 활물질 미도포 시공부(W2)의 폭 방향 치수와 동등한 축 방향 길이 치수가 설정되어, 띠 형상 소재(W)의 각 활물질 미도포 시공부(W2)의 전체 폭 영역에 접촉한다. 또한, 가열 롤러(20)는 가압 롤(15)의 표면에 구름 이동 접촉함으로써, 가열된 가압 롤(15)로부터의 전열에 의해 그 자체가 온도 상승되어, 다른 쪽에서 접촉하는 띠 형상 소재(W)의 각 활물질 미도포 시공부(W2)를 가열한다.
따라서, 띠 형상 소재(W)의 미도포 시공부(W2)는, 가해지는 장력이 조정된 상태에서, 가열 롤러(20)와 접촉하는 것에 의해 온도 상승됨으로써, 도포 시공부(W1)와 동등한 연신이 가해진다. 이러한 공정을 설치하면, 활물질에의 열적 영향을 억제하면서, 띠 형상 소재(W)에 존재하는 불균일한 변형 분포를 완화시킬 수 있다. 따라서, 그 후에 띠 형상 소재(W)를 시트 형상의 전극으로서 소정 형상으로 재단하여 시트 전극을 형성해도, 시트 전극에 만곡 등 변형이 발생하기 어렵다. 또한, 활물질에의 열적 영향을 고려할 필요가 없기 때문에, 활물질 미도포 시공부(W2)에의 가열 온도는, 금속박의 강도만을 고려하여 올릴 수 있다. 이로 인해, 긴 가열로를 설치하지 않아도, 시트 전극의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 가이드 롤러(21)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 상하 방향(실선 참조) 혹은 가압 롤(15)의 원주 방향(파선 참조)으로 그 위치를 변경 가능하게 구성되어 있다. 이로 인해, 가이드 롤러(21)의 상하 방향의 위치 변경에 수반하여, 가압 롤(15)을 통과한 띠 형상 소재(W)의 기울기를 변경할 수 있다. 바꿔 말하면, 가이드 롤러(21)를 상하 방향으로 그 위치를 변경시킴으로써, 띠 형상 소재(W)의 가압 롤(15)에의 접촉 각도 θ 및 접촉 길이 L을 조정할 수 있다. 또한, 가이드 롤러(21)의 상기한 상하 방향으로의 위치 변경 시에 있어서도, 가열 롤러(20)는 링크(22)에 의해 가이드 롤러(21) 주위로 회전하여 가압 롤(15)에의 접촉 상태를 계속하도록 하고 있다. 이로 인해, 가열 롤러(20)는 가압 롤(15)로부터 항상 수열(受熱) 상태를 유지하여, 띠 형상 소재(W)의 활물질 미도포 시공부(W2)를 가열 가능하다.
상기한 띠 형상 소재(W)의 장력의 상한 설정값은, 도 7에 도시한 바와 같이, 띠 형상 소재(W)가 파단을 개시하는 장력값 TH로 설정된다. 또한, 띠 형상 소재(W)의 장력의 하한 설정값은, 롤 프레스 성형 장치(6) 및 미도포 시공부 가열 장치(7)를 통과함으로써, 띠 형상 소재(W)의 도포 시공부(W1) 및 미도포 시공부(W2)에 발생하는 주름 등이 연신되어, 띠 형상 소재(W)에 발생하는 변형을 억제할 수 있는 장력값 TL로 설정된다.
또한, 제어 장치(5)에 의해 온도 제어되는 롤 프레스 성형 장치(6)ㆍ미도포 시공부 가열 장치(7)의 제어 온도에 대하여 설명한다. 이 제어 온도의 하한값은, 도 7에 도시한 바와 같이, 롤 프레스 성형 장치(6)에 의해 띠 형상 소재(W)에 발생하는 주름 등을 미도포 시공부 가열 장치(7)에 의해 충분히 연신시킬 수 있어, 띠 형상 소재(W)의 변형을 억제할 수 있는 하한 온도 Tb로 설정한다. 또한, 제어 온도의 상한값은, 띠 형상 소재(W)의 도포 시공부(W1)가 도포 시공된 활물질로 이루어지는 전극재가 변질되지 않는 상한 온도 Ta로 설정한다. 전극재의 변질은, 예를 들어, 활물질을 결합하고 있는 바인더가 변질되는 경우를 포함한다. 또한, 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 하한 온도 Tb는 띠 형상 소재(W)의 장력이 상한의 장력값 TH에 가까운 측에서는, 약간 저하시켜도 된다.
이상의 구성의 띠 형상 전극의 제조 장치에 있어서는, 롤 프레스 성형 후에 있어서, 설정한 장력이 부여되어 있는 띠 형상 소재(W)에 대하여, 미도포 시공부 가열 장치(7)에 의해 그 활물질 미도포 시공부(W2)를 가열함으로써, 띠 형상 소재(W)의 미도포 시공부(W2)를 연신하기 쉽게 할 수 있어, 도포 시공부(W1)의 연신과 동등하게 할 수 있어, 띠 형상 소재(W)에 존재하는 불균일한 변형 분포를 완화시킬 수 있다.
도 8은 미도포 시공부 가열 장치(7)의 변형예이며, 가열 롤러(20)의 가압 롤(15)에의 접촉을 멈추고, 가열 롤러(20) 자체에 열원으로 되는 가열 히터를 구비하도록 한 것이다. 가열 롤러(20)의 가열 온도는, 가압 롤(15)의 온도와 동등하게 설정해도 되고, 또한, 가열 롤러(20)가 띠 형상 소재(W)의 미도포 시공부(W2)에만 접촉하는 것이기 때문에, 미도포 시공부(W2)에 적합한 온도로 설정할 수도 있다. 이 경우에 있어서는, 가열 롤러(20)와 가이드 롤러(21)의 상대 위치는, 상하 방향의 위치 관계를 유지하도록, 도시하지 않지만, 고정적 혹은 탄성적으로 위치 유지되도록 한다. 이 경우에 있어서도, 가열 롤러(20)에 의해 띠 형상 소재(W)의 각 활물질 미도포 시공부(W2)를 가열할 수 있음과 동시에, 가이드 롤러(21)를 상하 방향으로 이동시킴으로써, 띠 형상 소재(W)의 가압 롤(15)에의 접촉 각도 및 접촉 길이를 조정할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서, 정극의 띠 형상 전극의 제조 방법에 대하여 설명하였지만, 부극의 띠 형상 전극의 제조에도 본 발명을 적용할 수 있다. 부극의 띠 형상 전극의 경우에도, 미도포 시공부 가열 장치(7)에 있어서, 부극 활물질에의 열적 영향을 억제하면서, 장척 형상의 띠 형상 소재(W)에 존재하는 불균일한 변형 분포를 완화시킬 수 있다. 따라서, 그 후에 장척 형상의 띠 형상 부극 전극을 재단하여 부극 전극을 형성해도, 부극 전극에 만곡 등 변형이 발생하기 어렵다.
본 실시 형태에 있어서는, 이하에 기재하는 효과를 발휘할 수 있다.
(가) 장척 금속박의 폭 방향의 일부에 활물질이 장척 방향으로 연속적으로 도포 시공된 도포 시공부(W1)와, 폭 방향의 잔량부에 장척 방향으로 연장되는 미도포 시공부(W2)를 구비하는 띠 형상 소재(W)로부터 띠 형상 전극을 제조하는 장치이다. 이로 인해, 띠 형상 소재(W)에 미리 설정한 장력을 부여한 상태로 장척 방향으로 반송하는 반송 수단과, 상기 설정한 장력이 부여된 띠 형상 소재(W)의 도포 시공부(W1)에 대하여 양면으로부터 미리 설정한 온도로 가열하면서 압축하는 한 쌍의 가압 롤(15)을 구비한 롤 프레스 성형 장치(6)를 구비한다. 그리고, 롤 프레스 성형 장치(6)를 통과한 띠 형상 소재(W)의 미도포 시공부(W2)에 대하여 가열 롤러(20)를 구름 이동 접촉시킴으로써 미리 설정한 온도로 가열하여 미도포 시공부(W2)에 집중적으로 연신을 부여하는 미도포 시공부 가열 장치(7)를 구비한다.
이로 인해, 미도포 시공부 가열 장치(7)에 의한 가열에 의해, 장력이 부여되어 있는 띠 형상 소재(W)의 미도포 시공부(W2)에 집중적으로 연신을 부여할 수 있어, 띠 형상 소재(W)의 미도포 시공부(W2)의 연신을 도포 시공부(W1)의 연신과 동등하게 할 수 있어, 띠 형상 소재(W)에 존재하는 불균일한 변형 분포를 완화시킬 수 있다. 또한, 활물질 미도포 시공부(W2)를 가열 롤러(20)가 누름으로써, 띠 형상 전극의 폭 방향의 위치 어긋남을 억제할 수 있어, 띠 형상 전극의 수율을 향상시킬 수 있다.
(나) 띠 형상 소재(W)에 가하는 소정의 장력은, 롤 프레스 성형 장치(6)에 의해 압축되는 도포 시공부(W1)의 연신과 미도포 시공부 가열 장치(7)에 의한 미도포 시공부(W2)의 가열에 의한 연신에 의해 띠 형상 소재(W)에 발생하는 변형을 억제할 수 있는 장력값 TL을 하한으로 하고, 띠 형상 소재(W)가 파단을 개시하는 장력값 TH를 상한으로 하는 범위 내로 설정한다. 또한, 롤 프레스 장치 및 미도포 시공부 가열 장치(7)의 미리 설정한 온도는, 롤 프레스 성형 장치(6)에 의해 압축되는 도포 시공부(W1)의 연신과 미도포 시공부 가열 장치(7)에 의한 미도포 시공부(W2)의 가열에 의한 연신에 의해 띠 형상 소재(W)에 발생하는 변형을 억제할 수 있는 하한 온도 Tb와 띠 형상 소재(W)의 도포 시공부(W1)에 도포 시공된 활물질로 이루어지는 전극재가 변질되지 않는 상한 온도 Ta의 범위 내에서 설정한다. 이로 인해, 띠 형상 전극의 도포 시공부(W1)를 구성하는 활물질의 변질을 억제함과 동시에 띠 형상 전극의 파단을 억제하면서, 띠 형상 전극의 변형 분포를 완화시킬 수 있다.
(다) 미도포 시공부 가열 장치(7)는, 한쪽에서 롤 프레스 성형 장치(6)의 가압 롤(15) 표면에 구름 이동 접촉함으로써 가압 롤(15)로부터 열전도되어 온도 조정되고 또한 다른 쪽에서 띠 형상 소재(W)의 미도포 시공부(W2)에 구름 이동 접촉하는 가열 롤러(20)와, 띠 형상 소재(W)의 미도포 시공부(W2)를 사이에 두고 가열 롤러(20)와 대면하여 배치되어 미도포 시공부(W2)에 구름 이동 접촉하는 가이드 롤러(21)에 의해 구성되어 있다. 이로 인해, 미도포 시공부 가열 장치(7) 자신에 독자적인 가열 수단을 설치할 필요가 없어, 미도포 시공부 가열 장치(7)의 구성을 간소화할 수 있다.
(라) 미도포 시공부 가열 장치(7)는, 롤 프레스 성형 장치(6)의 가압 롤(15)의 원주 방향 혹은 상하 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 이로 인해, 롤 프레스 후에, 띠 형상 소재(W)가 가압 롤(15)에 접촉하는 시간을 변화시킬 수 있어, 띠 형상 소재(W)의 도포 시공부(W1)에의 가열 시간을 조정할 수 있다.
W : 띠 형상 소재
W1 : 도포 시공부
W2 : 미도포 시공부
1 : 권출 장치
2 : 권취 장치
3, 4 : 장력 검출 장치
5 : 제어 장치
6 : 롤 프레스 성형 장치
7 : 미도포 시공부 가열 장치
15 : 가압 롤
20 : 가열 롤러
21 : 가이드 롤러

Claims (6)

  1. 장척 금속박의 폭 방향의 일부에 활물질이 장척 방향으로 연속적으로 도포 시공된 도포 시공부와, 폭 방향의 잔량부에 장척 방향으로 연장되는 미도포 시공부를 구비하는 띠 형상 소재로부터 띠 형상 전극을 제조하는 장치이며,
    상기 띠 형상 소재에 미리 설정한 장력을 부여한 상태로 장척 방향으로 반송하는 반송 수단과,
    상기 설정한 장력이 부여된 띠 형상 소재의 도포 시공부에 대하여 미리 설정한 온도로 가열하면서 압축하는 가압 롤을 구비한 롤 프레스 성형 장치와,
    상기 롤 프레스 성형 장치를 통과한 띠 형상 소재의 미도포 시공부에 대하여 가열 롤러를 구름 이동 접촉시킴으로써 미리 설정한 온도로 가열하여 미도포 시공부에 집중적으로 연신을 부여하는 미도포 시공부 가열 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 띠 형상 전극의 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소정의 장력은, 롤 프레스 성형 장치에 의해 압축되는 도포 시공부의 연신과 미도포 시공부 가열 장치에 의한 미도포 시공부의 가열에 의한 연신에 의해 띠 형상 소재에 발생하는 변형을 억제할 수 있는 장력값 TL을 하한으로 하고, 띠 형상 소재가 파단을 개시하는 장력값 TH를 상한으로 하는 범위 내로 설정되고,
    상기 미리 설정한 온도는, 롤 프레스 성형 장치에 의해 압축되는 도포 시공부의 연신과 미도포 시공부 가열 장치에 의한 미도포 시공부의 가열에 의한 연신에 의해 띠 형상 소재에 발생하는 변형을 억제할 수 있는 하한 온도 Tb와 띠 형상 소재의 도포 시공부에 도포 시공된 활물질로 이루어지는 전극재가 변질되지 않는 상한 온도 Ta의 범위 내에서 설정하는 것을 특징으로 하는, 띠 형상 전극의 제조 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 미도포 시공부 가열 장치는, 한쪽에서 롤 프레스 성형 장치의 가압 롤 표면에 구름 이동 접촉함으로써 가압 롤로부터 열전도되어 온도 조정되고 또한 다른 쪽에서 띠 형상 소재의 미도포 시공부에 구름 이동 접촉하는 가열 롤러와, 띠 형상 소재의 미도포 시공부를 사이에 두고 가열 롤러와 대면하여 배치되어 미도포 시공부에 구름 이동 접촉하는 가이드 롤러에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 띠 형상 전극의 제조 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 미도포 시공부 가열 장치는, 롤 프레스 성형 장치의 가압 롤의 원주 방향 혹은 상하 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 띠 형상 전극의 제조 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 롤 프레스 성형 장치는, 상기 설정한 장력이 부여된 띠 형상 소재의 도포 시공부에 대하여 양면으로부터 미리 설정한 온도로 가열하면서 압축하는 한 쌍의 가압 롤을 구비한 것을 특징으로 하는, 띠 형상 전극의 제조 장치.
  6. 장척 금속박의 폭 방향의 일부에 활물질이 장척 방향으로 연속적으로 도포 시공된 도포 시공부와, 폭 방향의 잔량부에 장척 방향으로 연장되는 미도포 시공부를 구비하는 띠 형상 소재로부터 띠 형상 전극을 제조하는 방법이며,
    반송 수단에 의해 상기 띠 형상 소재에 미리 설정한 장력을 부여한 상태로 장척 방향으로 반송하고,
    반송되는 띠 형상 소재의 도포 시공부를 미리 설정한 온도로 가열된 가압 롤로 압축하고,
    그 후에, 띠 형상 소재의 미도포 시공부에 미리 설정한 온도로 가열된 미도포 시공부 가열 롤러를 구름 이동 접촉시켜, 미도포 시공부에 집중적으로 연신을 부여하여, 띠 형상 전극을 제조하는 것을 특징으로 하는, 띠 형상 전극의 제조 방법.
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