KR20150037329A - 활물질 코팅장치 및 이에 적용되는 활물질 분배기 - Google Patents

활물질 코팅장치 및 이에 적용되는 활물질 분배기 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 코팅장치는, 전극 집전체에 활물질을 코팅하는 활물질 코팅장치로서, 활물질을 공급하는 공급 관; 상기 공급 관과 연결되며 상기 공급 관이 연장된 방향과 수직한 방향으로 연장된 형태를 갖는 매니폴드; 상기 전극 집전체 상에 위치하며 상기 매니폴드의 연장 방향과 나란한 방향을 따라 서로 일정 간격을 두고 배치되는 복수의 코터; 및 상기 매니폴드와 복수의 코터 사이를 각각 연결하는 복수의 연결 관을 포함한다.
본 발명에 따르면, 공급 관으로부터 각각의 코터에 활물질이 전달되는 유속 차이가 최소화 되어 균일한 코팅이 가능해지며, 이로써 전극 판의 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 연결 관의 폭을 조절하는 것에 의해 각각의 코터를 통해 흐르는 활물질의 유속 차이를 조절함으로써 코팅된 활물질의 두께가 서로 다른 전극 판을 한꺼번에 제조할 수 있다.

Description

활물질 코팅장치 및 이에 적용되는 활물질 분배기{Active material coating equipment and Active material distributor applied for the same}
본 발명은 전극 집전체에 활물질을 코팅하는데 이용되는 활물질 코팅장치 및 이에 적용되는 활물질 분배기에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 짧은 길이의 매니폴드 및 매니폴드와 코터 사이를 연결하는 연결 관을 구비함으로써 연결 관의 폭을 달리하는 것만으로도 활물질의 코팅 양을 조절할 수 있는 활물질 코팅장치 및 이에 적용되는 활물질 분배기에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 종래의 활물질 코팅장치가 도시되어 있다. 이러한 종래의 활물질 코팅장치는, 전극 집전체에 전극 활물질을 코팅함에 있어서 코팅의 면적을 넓혀 생산량을 증가시키기 위해 길이가 긴 매니폴드(manifold)(1)와 이러한 긴 길이에 대응되는 넓은 폭을 갖는 코터(coater)(2)를 사용한다.
즉, 전극 집전체의 표면 중 코터(2)와 대응되는 위치에 있는 영역에는 전극 활물질이 코팅되어 유지부가 형성되며, 인접한 코터(2) 사이에 위치하는 영역에는 활물질이 코팅되지 않음으로써 무지부가 형성되는 것이다.
그러나, 이러한 종래의 활물질 코팅장치는 각각의 코터(2)에서 활물질이 배출되는 속도, 즉 시간 당 배출되는 활물질의 양이 다를 수 있어 균일한 코팅이 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 각각의 코터를 통해 흐르는 활물질의 유속을 균일하게 함으로써 전극판의 품질을 향상시키는 것을 일 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 위에서 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 코팅장치는, 전극 집전체에 활물질을 코팅하는 활물질 코팅장치로서, 활물질을 공급하는 공급 관; 상기 공급 관과 연결되며 상기 공급 관이 연장된 방향과 수직한 방향으로 연장된 형태를 갖는 매니폴드; 상기 전극 집전체 상에 위치하며 상기 매니폴드의 연장 방향과 나란한 방향을 따라 서로 일정 간격을 두고 배치되는 복수의 코터; 및 상기 매니폴드와 복수의 코터 사이를 각각 연결하는 복수의 연결 관을 포함한다.
상기 코터는, 상기 매니폴드의 연장 방향과 수직한 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다.
상기 매니폴드의 길이는, 상기 코터의 폭과 같거나 더 짧게 형성될 수 있다.
상기 연결 관은, 상기 코터의 폭보다 더 좁은 폭을 가질 수 있다.
상기 코터는, 상기 활물질이 배출되는 코팅슬릿을 구비할 수 있다.
상기 코터는, 상기 연결 관과 연결되는 연결부; 및 상기 연결부로부터 연장되는 배출부를 포함할 수 있다.
상기 연결부는, 상기 연결 관으로부터 상기 배출부를 향하는 방향을 따라 폭이 점점 넓어지는 형태를 가질 수 있다.
상기 연결 관은, 제1 연결 관; 및 상기 제1 연결 관보다 더 긴 길이를 갖는 제2 연결 관을 포함할 수 있다.
상기 제1 연결 관은, 상기 제2 연결 관보다 더 좁은 폭을 가질 수 있다.
상기 연결 관은, 상기 매니폴드와 코터 사이에 탈착 가능하게 형성될 수 있다.
한편, 상기 기술적 과제는 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 분배기에 의해서도 해결될 수 있는데, 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 분배기는, 전극 집전체 상에 활물질을 배출하여 코팅시키는 복수의 코터에 활물질을 분배하는 활물질 분배기로서, 활물질을 공급하는 공급 관; 상기 공급 관과 연결되고 상기 공급 관이 연장된 방향과 수직한 방향으로 연장된 형태를 가지며 길이가 상기 코터의 폭보다 짧게 형성된 매니폴드; 및 상기 매니폴드와 복수의 코터 사이를 각각 연결하는 복수의 연결 관을 포함한다.
상기 매니폴드는, 상기 코터의 연장 방향과 수직한 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다.
상기 매니폴드의 길이는, 상기 코터의 폭과 같거나 더 짧게 형성될 수 있다.
상기 연결 관은, 상기 코터의 폭보다 더 좁은 폭을 가질 수 있다.
상기 연결 관은, 제1 연결 관; 및 상기 제1 연결 관보다 더 긴 길이를 갖는 제2 연결 관을 포함할 수 있다.
상기 제1 연결 관은, 상기 제2 연결 관보다 더 좁은 폭을 가질 수 있다.
상기 연결 관은, 상기 매니폴드와 코터 사이에 탈착 가능하게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 공급 관으로부터 각각의 코터에 활물질이 전달되는 유속 차이가 최소화 되어 균일한 코팅이 가능해지며, 이로써 전극 판의 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 연결 관의 폭을 조절하는 것에 의해 각각의 코터를 통해 흐르는 활물질의 유속 차이를 조절함으로써 코팅된 활물질의 두께가 서로 다른 전극 판을 한꺼번에 제조할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 활물질 코팅장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 코팅장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 활물질 코팅장치를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3의 A영역을 확대하여 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 코팅장치와 종래의 활물질 코팅장치에서 나타나는 활물질 유속 분포를 보여주는 그래프이다.
도 6은 각각의 코터에서 배출되는 활물질의 유속이 달라지도록 연결 관의 폭이 조절된 코팅장치를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 활물질 코팅장치에서 나타나는 유속 분포를 보여주는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 코팅장치(100)를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 코팅장치를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 활물질 코팅장치를 나타내는 평면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 코팅장치(100)는 공급 관(10), 매니폴드(20, manifold), 복수의 코터(30, coater) 및 복수의 연결 관(40)을 포함한다.
상기 공급 관(10)은 제조된 활물질 슬러리(slurry)를 보관하는 탱크(미도시)와 연결되는 관으로서 도 2를 기준으로 볼 때 Z축 방향을 따라 연장될 수 있으며, 이를 통해서 매니폴드(20)에 활물질이 공급된다.
상기 매니폴드(20)는 공급 관(10)과 복수의 연결 관(40) 사이에 연결되며 공급 관(10)이 연장된 방향(Z축 방향)과 수직한 방향(X축 방향)으로 연장된 형태를 갖는다. 여기서, 상기 매니폴드(20)의 연장방향이라 함은 매니폴드(20) 내부에 형성된 채널(channel), 즉 활물질의 이동통로가 형성되는 방향을 의미하는 것이다.
상기 매니폴드(20)가 연장된 길이(L)는 후술할 코터(30)의 폭(d)과 동일하거나 더 짧게 형성되는 것이 바람직하다. 이는 매니폴드(20)의 길이(L)가 코터(30)의 폭(d)보다 길게 형성되는 경우 활물질의 배출 압력이 떨어질 우려가 있고, 또한 활물질이 복수의 연결 관(40) 각각에 도달하기까지 걸리는 시간에 있어서 편차가 발생됨으로써 각각의 코터(30)에서 배출되는 활물질의 양이 달라질 수 있기 때문이다.
상기 코터(30)는 전극 집전체(미도시) 상에 위치하여 전극 집전체의 표면에 활물질을 코팅시키는 것으로서, 연결 관(40)과 연결되는 연결부(31) 및 연결부(31)로부터 연장되는 배출부(32)를 포함한다. 또한, 상기 코터(30)는 배출부(32)의 단부에 형성되는 코팅슬릿(S)을 구비하며, 상기 코팅슬릿(S)을 통해 활물질이 배출됨으로써 집전체의 표면에 코팅된다.
이러한 코터(30)는 매니폴드(20)의 연장 방향(X축 방향)에 수직한 방향(Y축 방향)으로 연장된 형태를 가지며, 복수의 코터(30)는 매니폴드(20)의 연장 방향(X축 방향)과 나란한 방향을 따라 서로 일정 간격으로 이격되어 배치된다. 따라서, 상기 전극 집전체의 표면 중 서로 인접한 코터(30) 사이에 형성된 영역에는 활물질이 코팅되지 않으며, 이로써 전극 무지부가 형성되는 것이다.
한편, 상기 코터(30)는 연결부(31)에 인접한 부분의 폭이 배출부(32)에 인접한 부분의 폭, 즉 배출슬릿(S)의 폭보다 더 좁게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 연결부(31)는 연결 관(40)으로부터 배출부(32)를 향하는 방향을 따라 폭이 점점 넓어지는 형태를 가질 수 있다.
상기 코터(30)가 이와 같은 형태를 갖는 경우, 연결 관(40)과 코터(30)가 연결되는 부분에서 채널 단면적이 서서히 변화됨으로써 활물질의 원활한 이송이 가능하게 된다.
상기 연결 관(40)은 매니폴드(20)와 코터(30) 사이를 연결하는 것으로서, 복수의 연결 관(40)을 통해 각각의 코터(30)에 공급되는 활물질의 양이 동일해지도록 하기 위해서는 각각의 연결 관(40)이 갖는 폭을 조절할 필요가 있다.
즉, 복수의 연결 관(40)은 연결되는 코터(30)의 배치 위치에 따라 각기 그 길이가 다르게 형성된다. 따라서, 상기 연결 관(40)은 복수의 코터(30)를 통과하는 활물질의 유속이 동일하게 유지되도록 하기 위해 서로 다른 폭으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 세 개의 코터(30)가 구비되는 경우, 가운데 위치하는 제1 코터(30)에 연결된 제1 연결 관(40)의 길이는, 양 측에 위치하는 제2 코터(30)에 연결된 제2 연결 관(40)의 길이보다 짧게 형성된다.
따라서, 이 경우 동일한 시간 동안 제1 코터(30) 및 제2 코터(30)에 공급되는 활물질의 양이 동일하게 유지되도록 하기 위해서 제1 연결 관(40)의 폭이 제2 연결 관(40)의 폭보다 더 좁게 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 코팅장치(100)는 공급관(10), 짧은 길이를 갖는 매니폴드(20) 및 폭이 조절된 복수의 연결 관(40)을 포함하는 분배기에 복수의 코터(30)를 연결시킨 구성을 가짐으로써 각각의 코터(30)를 통해 배출되는 활물질의 양이 동일하게 유지되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 코팅장치(100)의 이러한 우수한 효과는 도 5에 잘 나타나 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 코팅장치와 종래의 활물질 코팅장치에서 나타나는 활물질 유속 분포를 보여주는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 도 1에 도시된 종래의 활물질 코팅장치(1), 즉 긴 길이를 갖는 매니폴드(1)가 적용되고 이러한 매니폴드(1)에 코터(2)가 직접 결합된 형태를 갖는 활물질 코팅장치(1)의 경우에는 중앙에 위치한 제1 코터(2)와 외곽에 위치한 제2 코터(2)를 통과하는 활물질의 유속이 약 2.21% 정도 차이가 난다.
반면, 도 2 및 도 3에 도시된 형태를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 코팅장치(100), 즉 짧은 길이의 매니폴드(20)가 적용되고 이러한 매니폴드(20)와 코터(30) 사이가 서로 다른 폭을 갖는 연결 관(40)에 의해 연결된 형태를 갖는 활물질 코팅장치(100)의 경우에는 활물질의 유속이 약 0.18% 정도밖에 차이가 나지 않는다.
여기서, 짧은 길이의 매니폴드(20)는 최외곽에 위치한 코터(30)의 양 측부 사이의 최대 폭(D, 도 2 참조) 대비 약 1/7의 길이(L)를 갖는 것이 적용되었으며, 공급 관(10)을 통해 공급되는 활물질의 유속은 0.1m/s, 코터(30) 내에 형성된 유로, 즉 채널의 높이는 3mm 로 설정되었다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 활물질 코팅장치(100)에 적용되는 상기 연결 관(40)은 매니폴드(20) 및 코터(30) 사이에 탈착 가능한 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 활물질 코팅장치(100)는 연결 관(40)의 폭 조절을 통해 각 코터(30)에서 배출되는 활물질의 유속을 조절할 수 있으며, 이로써 코팅된 활물질의 두께가 서로 다른 전극 판을 한꺼번에 제조할 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하여, 이러한 활물질 코팅장치(100) 구성의 예시 및 이에 따른 효과에 대해 설명하기로 한다.
도 6은 각각의 코터에서 배출되는 활물질의 유속이 달라지도록 연결 관의 폭이 조절된 코팅장치를 나타내는 도면이고, 도 7은 도 6에 도시된 활물질 코팅장치에서 나타나는 유속 분포를 보여주는 그래프이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 중앙에 위치한 제1 연결 관(40)의 폭을 가장 좁게 형성하고, 그 우측에 위치한 제2 연결 관(40)의 폭을 가장 넓게 형성함으로써 각 코터(30)에서의 활물질 유속이 1:1.5:2의 비율로 나타나도록 하였다(도 6을 기준으로 좌측에 위치한 코터로부터 우측에 위치한 코터를 향하는 방향 순서임).
이처럼, 각 코터(30)에서의 활물질 유속이 다르게 나타나도록 함으로써 다양한 활물질 두께를 갖는 전극판을 한번의 공정을 통해 제조하는 것이 가능하게 된다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 활물질 코팅장치 10: 공급 관
20: 매니폴드(manifold) 30: 코터(coater)
31: 연결부 32: 배출부
S: 코팅슬릿
40: 연결 관

Claims (17)

  1. 전극 집전체에 활물질을 코팅하는 활물질 코팅장치로서,
    활물질을 공급하는 공급 관;
    상기 공급 관과 연결되며 상기 공급 관이 연장된 방향과 수직한 방향으로 연장된 형태를 갖는 매니폴드;
    상기 전극 집전체 상에 위치하며 상기 매니폴드의 연장 방향과 나란한 방향을 따라 서로 일정 간격을 두고 배치되는 복수의 코터; 및
    상기 매니폴드와 복수의 코터 사이를 각각 연결하는 복수의 연결 관을 포함하는 활물질 코팅장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코터는,
    상기 매니폴드의 연장 방향과 수직한 방향으로 연장된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 활물질 코팅장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 매니폴드의 길이는,
    상기 코터의 폭과 같거나 더 짧은 것을 특징으로 하는 활물질 코팅장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연결 관은,
    상기 코터의 폭보다 더 좁은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 활물질 코팅장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코터는,
    상기 활물질이 배출되는 코팅슬릿을 구비하는 것을 특징으로 하는 활물질 코팅장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 코터는,
    상기 연결 관과 연결되는 연결부; 및
    상기 연결부로부터 연장되는 배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 활물질 코팅장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 연결 관으로부터 상기 배출부를 향하는 방향을 따라 폭이 점점 넓어지는 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 활물질 코팅장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 연결 관은,
    제1 연결 관; 및
    상기 제1 연결 관보다 더 긴 길이를 갖는 제2 연결 관을 포함하는 것을 특징으로 하는 활물질 코팅장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 연결 관은,
    상기 제2 연결 관보다 더 좁은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 활물질 코팅장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 연결 관은,
    상기 매니폴드와 코터 사이에 탈착 가능한 것을 특징으로 하는 활물질 코팅장치.
  11. 전극 집전체 상에 활물질을 배출하여 코팅시키는 복수의 코터에 활물질을 분배하는 활물질 분배기로서,
    활물질을 공급하는 공급 관;
    상기 공급 관과 연결되고 상기 공급 관이 연장된 방향과 수직한 방향으로 연장된 형태를 가지며 길이가 상기 코터의 폭보다 짧게 형성된 매니폴드; 및
    상기 매니폴드와 복수의 코터 사이를 각각 연결하는 복수의 연결 관을 포함하는 활물질 분배기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 매니폴드는,
    상기 코터의 연장 방향과 수직한 방향으로 연장된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 활물질 분배기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 매니폴드의 길이는,
    상기 코터의 폭과 같거나 더 짧은 것을 특징으로 하는 활물질 분배기.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 연결 관은,
    상기 코터의 폭보다 더 좁은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 활물질 분배기.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 연결 관은,
    제1 연결 관; 및
    상기 제1 연결 관보다 더 긴 길이를 갖는 제2 연결 관을 포함하는 것을 특징으로 하는 활물질 분배기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 연결 관은,
    상기 제2 연결 관보다 더 좁은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 활물질 분배기.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 연결 관은,
    상기 매니폴드와 코터 사이에 탈착 가능한 것을 특징으로 하는 활물질 분배기.
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