KR20150121153A

KR20150121153A - 분체 공급 장치 및 전극 제조 장치

Info

Publication number: KR20150121153A
Application number: KR1020157026196A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 우메다; 야스히로 사카시타; 고이치 다니하라; 나오히로 하사마; 료 나카타니
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤; 니폰 제온 가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2015-10-28
Also published as: JP5738913B2; WO2014155168A1; CN105051960A; JP2014186969A; US20160056493A1; US10062920B2; KR101759013B1; CN105051960B

Abstract

분체 공급 장치(2)는, 분체(10)를 일시적으로 저장하기 위해 저장부(6a)가 형성되는 케이스(6)로서, 케이스(6)는 저장부(6a)의 상단부에 형성된 입구(6b) 및 저장부(6a)의 하단부에 형성된 직사각형 출구(6c)를 갖는, 케이스(6); 케이스(6)에 배치되며 회전함으로써 저장부(6a)의 분체(10)를 출구(6c)에 이송하는 회전자(7); 및 출구(6c)에 이송된 분체(10)를 통과시키는 메쉬체(8)를 포함한다. 분체 공급 장치(2)는 분체(10)를 전극 박(5)의 상면에 공급한다. 회전자(7)는 회전자(7)의 축 중심(G)을 중심으로 하여 방사상으로 외측을 향해 방사상으로 심어진 복수의 모 부재(7b)를 갖는 브러시 형상을 갖는다.

Description

분체 공급 장치 및 전극 제조 장치{POWDER SUPPLYING DEVICE AND ELECTRODE MANUFACTURING APPARATUS}

본 발명은 시트 형상 수취 부재의 상면에 균등한 양의 분체(powder)를 공급하기 위한 분체 공급 장치 및 이 분체 공급 장치가 제공된 전극 제조 장치에 관한 것이다.

분체를 균등하게 분산시키면서 분체를 공급하기 위한 장치인 분체 공급 장치가 알려져 있다. 예를 들어, 이하에 기재된 일본특허출원공보 제2003-155124호(JP2003-155124A)는 이러한 기술을 기재하고 있다.

JP2003-155124A에 따른 분체 공급 장치는, 시트 상에 분체를 연속적으로 공급하는 장치이며, 분체를 주입하는 슈트(chute), 슈트에 제공되는 롤링 부재(rolling member), 및 슈트의 하부에 설치되는 메쉬체(mesh body)를 포함한다. 또한, 이 분체 공급 장치는, 슈트를 진동시키며 슈트 내의 롤링 부재를 롤링시킴으로써 메쉬체를 통해 분체를 분산시키면서 분체를 공급한다.

그러나, JP2003-155124A에 따른 분체 공급 장치에서는, 슈트 안으로 주입되는 분체의 상태에 따라 분체의 유동성이 상이하기 때문에, 슈트가 동일하게 진동되어도, 공급되는 분체의 양이 일정하지 않을 것이다.

또한, 관련 기술의 분체 공급 장치는, 회전자의 회전력 등을 이용하여, 분체에 전단력을 부여함으로써, 분체 공급 장치 안으로 투입된 분체를 흩트리고 분산시키도록 구성되므로, 분체를 형성하는 입자는 부여된 전단력에 의해 파괴되어 버릴 수 있다. 입자가 파괴되어 미립자화되면, 분체의 유동성이 악화될 것이다. 그러므로, 회전자를 이용하여 전단력을 부여하도록 구성되는 관련 기술의 분체 공급 장치는 분체를 균등하게 분산시키면서 분체를 용이하게 공급할 수 없다.

본 발명은 따라서, 분체를 형성하는 입자가 파괴되는 것을 억제하면서 분체를 균등하게 분산시키면서 분체를 공급할 수 있는 분체 공급 장치, 및 이러한 분체 공급 장치가 제공된 전극 제조 장치를 제공한다.

즉, 본 발명의 제1 양태는, i) 저장부가 공급될 분체를 일시적으로 저장하기 위한 캐비티로서 형성되어 있는 케이스로서, 케이스는 저장부의 상단부에 형성된 입구를 갖고, 입구는 분체를 충전하기 위한 개구부이고, 케이스는 저장부의 하단부에 형성된 출구를 가지며, 출구는 분체를 배출하기 위한 직사각형 개구부인, 케이스, ii) 케이스에 배치되며, 회전됨으로써 저장부의 분체를 출구에 이송하는 회전자, 및 iii) 출구의 하단부를 덮으며, 출구에 이송된 분체를 통과시키는 메쉬체를 포함하는 분체 공급 장치에 관한 것이다. 분체가 공급되는 대상물인 수취 부재가 출구의 수직 하방에서 수평하게 변위된다. 분체 공급 장치는 출구로부터 분체를 낙하시키면서 수취 부재의 상면에 분체를 공급한다. 회전자는 회전자의 축 중심을 중심으로 하여 방사상으로 외측을 향해 방사상으로 심어진 복수의 모 부재(hair member)를 갖는 브러시 형상을 갖는다.

본 발명의 제1 양태에서, 분체는 분체를 형성하는 입자가 파괴되지 않는 상태에서 균등하게 분산될 수 있다. 또한, 브러시 형상 회전자를 사용하여 메쉬체 및 저장부의 내벽에 부착된 분체를 쓸어냄으로써, 분체가 저장부에 축적되고 메쉬체를 막는 것이 방지될 수 있기 때문에, 안정적인 공급 상태가 유지될 수 있다.

본 발명의 상기 양태에서, 복수의 모 부재는 도전성을 가질 수 있다.

본 발명의 상기 양태에서, 분체는 분체를 형성하는 입자가 파괴되지 않는 상태에서 균등하게 분산될 수 있다. 또한, 브러시 형상 회전자를 사용하여 메쉬체 및 저장부의 내벽에 부착된 분체를 쓸어냄으로써, 분체가 저장부에 축적되고 메쉬체를 막는 것이 방지될 수 있기 때문에, 안정적인 공급 상태가 유지될 수 있다.

본 발명의 상기 양태에서, 분체 공급 장치는 또한 메쉬체를 통과한 분체에 대해 코로나 방전을 행하는 제1 방전 전극을 포함할 수 있다.

본 발명의 상기 양태에서, 분체는 훨씬 더 균등하게 분산될 수 있다.

본 발명의 상기 양태에서, 분체 공급 장치는 또한 수취 부재의 상면에 퇴적된 분체를 균등화시키는 스퀴지(squeegee)를 포함할 수 있다.

본 발명의 상기 양태에서, 분체 공급 장치는 또한, 분체가 퇴적되기 전에 수취 부재에 대해 코로나 방전을 행하는 제2 방전 전극, 및 제2 방전 전극에 의한 코로나 방전에 의해 수취 부재로부터 분리된 이물질을 흡인하는 흡인부를 포함할 수 있다.

본 발명의 상기 양태에서, 분체는 입상 입자일 수 있으며, 입상 입자는 전극 활물질, 바인더, 및 도전성 재료를 포함할 수 있다.

본 발명의 상기 양태에서, 분체를 형성하는 입자가 용이하게 파괴되는 경향이 있는 입상 입자인 경우에도, 분체는 분체가 파괴되지 않는 상태에서 균등하게 분산될 수 있다.

본 발명의 제2 양태는, i) 저장부가 공급될 물질인 분체를 일시적으로 저장하기 위한 캐비티로서 형성되어 있는 케이스로서, 케이스는 저장부의 상단부에 형성된 입구를 갖고, 입구는 분체를 충전하기 위한 개구부이고, 케이스는 저장부의 하단부에 형성된 출구를 갖고, 출구는 분체를 배출하기 위한 직사각형 개구부인, 케이스, ii) 케이스에 배치되고 회전함으로써 저장부의 분체를 출구에 이송하는 회전자, 및 iii) 출구의 하단부를 덮고, 출구에 이송된 분체를 통과시키는 메쉬체를 포함하는, 분체 공급 장치로서, 분체가 공급되는 대상물인 수취 부재가 출구의 수직 하방에서 수평하게 변위되며, 분체 공급 장치는 출구로부터 분체를 낙하시키면서 수취 부재의 상면에 분체를 공급하는, 분체 공급 장치; 수취 부재를 이송하는 이송 장치; 분체 공급 장치에 의해 분체를 공급받고 이송 장치에 의해 이송되는 수취 부재를 가압하는 프레스 장치를 포함하는, 전극 제조 장치에 관한 것이다. 회전자는 회전자의 축 중심을 중심으로 하여 방사상으로 외측을 향해 방사상으로 심어진 복수의 모 부재를 갖는 브러시 형상을 갖는다.

본 발명의 제2 양태에서는, 전극이 분체를 형성하는 입자가 파괴되지 않는 상태에서 분체를 균등하게 분산시킴으로써 제조될 수 있다. 결과적으로 균등한 두께를 갖는 혼합층이 형성될 수 있기 때문에, 전극의 품질이 향상될 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시형태의 특징, 이점, 그리고 기술적 및 산업적 중요성을 첨부 도면을 참고하여 아래에서 설명할 것이며, 상기 도면에서 동일한 도면부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치가 제공된 전극 제조 장치의 구조 형태를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치의 전체적인 구조의 구조 형태를 나타내는 도면이다.
도 3a는 본 발명의 제1 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치를 형성하는 케이스의 구조 형태를 도시하는 설명 평면도이다.
도 3b는 본 발명의 제1 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치를 형성하는 케이스의 구조 형태를 도시하는 설명 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치를 형성하는 회전자의 구조 형태를 나타내는 측면도이다.
도 5는 분체 공급 장치에 의해 공급될 물질인 분체를 형성하는 입자의 구조 형태 및 이 입자의 파괴 상태를 도시하는 확대도이다.
도 6은 분체 공급 장치에 의해 공급되는 분체의 양의 시간에 걸친 변화를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치가 제공된 전극 제조 장치의 구조 형태를 도시하는 도면이다.

이어서, 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명한다. 먼저, 본 발명의 제1 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치가 제공된 전극 제조 장치의 전체적인 구조를 도 1 내지 도 4를 참고하여 설명한다. 이하의 설명에서, 도 1의 화살표 A의 방향은 수직 상방인 것으로 규정하며, 도 1의 화살표 B의 방향은 수직 하방인 것으로 규정한다. 또한, 이 예시적인 실시형태에 도시된 전극 제조 장치에서는, 분체가 분체 공급 장치에 의해 상방으로부터 하방으로 낙하되면서 공급됨으로써 분체 공급 장치보다 더 아래에 위치되는 수취 부재의 상면에 퇴적된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일 예시적인 실시형태에 따른 전극 제조 장치(1)는 이차 전지용 전극을 제조하기 위한 장치이다. 전극 제조 장치(1)는 전극 페이스트를 전극 박에 도포하는 것이 아닌(즉, 습식 방법이 아닌) 전극 활물질을 포함하는 분체를 전극 박의 표면에 가압하는 건식 방법에 의해 이차 전지용 전극을 제조한다.

전극 제조 장치(1)는, 본 발명의 제1 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치(2), 반송 장치(3), 및 프레스 장치(4) 등을 포함한다. 전극 제조 장치(1)는, 반송 장치(3)에 의해 전극 박(5)을 수평한 미리 정해진 이송 방향으로 일정한 속도로 반송하면서 분체 공급 장치(2)에 의해 전극 박(5)에 분체(10)를 공급함으로써 수취 부재로서의 역할을 하는 전극 박(5)의 상면에 분체(10)를 퇴적시키도록 구성된다.

또한, 전극 제조 장치(1)에서는, 분체(10)가 전극 박(5)의 상면에 균등한 밀도 및 높이로 퇴적될 때 분체(10)를 프레스 장치(4)로 압축함으로써 전극 박(5)의 상면에 전극 활물질을 포함하는 혼합층(11)이 형성된다.

보다 구체적으로는, 전극 제조 장치(1)의 프레스 장치(4)는 평행한 축선을 갖는 한 쌍의 가압 롤러(4a)를 포함한다. 프레스 장치(4)는 가압 롤러(4a) 사이에 설정된 간극을 통해 분체(10) 및 전극 박(5)을 통과시킴으로써 분체(10)를 가압하고 따라서 압축함으로써 전극 박(5)의 상면에 혼합 층(11)을 형성하도록 구성된다. 가압 롤러(4a) 사이에 설정된 간극은, 분체(10)의 퇴적 높이에 비해서 작은 거리이며, 간극의 크기는 혼합층(11)의 원하는 두께 및 분체(10)에 부여될 압력 등을 고려하여 설정된다.

이 예시적인 실시형태에서는, 이차 전지용 전극을 제조하기 위한 전극 제조 장치(1)와 함께 분체 공급 장치(2)을 사용하는 경우를 예시하고 있지만, 본 발명의 분체 공급 장치의 용도는 이것으로 한정되지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 분체 공급 장치는 공급될 분체 같은 물질을 균등하게 공급하는 목적을 위해 넓게 사용될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 분체 공급 장치(2)는, 수취 부재로서의 역할을 하는 전극 박(5)에 정량의 분체(10)를 균등하게 분산시켜 공급할 수 있는 장치이며, 케이스(6), 회전자(7), 메쉬체(8), 및 방전 전극(9) 등을 포함한다. 이 예시적인 실시형태의 "균등하게 분산시키다"라는 어구는 전극 박(5)의 상면에서의 분체(10)의 단위 면적당의 중량이 주어진 부위에서 균등한 것을 의미하고 있다.

또한, 분체 공급 장치(2)에는 도시되지 않은 분체 보급 장치 및 분체량 검출 센서 등이 부착되어 있다. 또한, 분체 공급 장치(2)에서는, 케이스(6)에 저장되는 분체(10)의 양이 도시되지 않은 분체량 검출 센서에 의해 검출되고, 케이스(6) 내의 분체(10)가 미리 정해진 양 아래로 줄어드는 경우에는, 도시되지 않은 분체 보급 장치에 의해 분체(10)가 보급되어, 케이스(6) 내의 분체(10)가 미리 정해진 양 이상으로 유지된다.

분체 공급 장치(2)의 케이스(6)는, 도시되지 않은 분체 보급 장치의 바로 아래에 배치되어 있어, 분체 보급 장치로부터 공급되어 낙하되는 분체(10)를 케이스(6)에 의해 수취할 수 있다. 또한, 케이스(6)의 수직 하방에 배치되고 미리 정해진 이송 방향(α)으로 변위되는 전극 박(5)에 대하여 분체(10)가 케이스(6)로부터 낙하되어 공급된다. 분체(10)는 낙하되며, 그 자중에 의해 자연적으로 떨어지거나 회전자(7)에 의해 밀림으로써 가압되면서 떨어진다.

케이스(6)는, 분체 보급 장치로부터 공급되는 분체(10)를 일시적으로 저장하기 위한 케이스이며, 분체(10)를 저장하기 위한 캐비티인 저장부(6a)를 형성한다. 또한, 케이스(6)는, 분체(10)를 도입하기 위한 개구부인 입구(6b)가 저장부(6a)의 상단부에 형성되고, 분체(10)를 배출하기 위한 개구부인 출구(6c)가 저장부(6a)의 하단부에 형성되도록 구성된다.

출구(6c)는 저장부(6a)와 연통하는 직사각 형상의 개구부이다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 출구(6c)는 길이 방향(즉, 본 예시적인 실시형태에서는 긴 변의 방향)의 치수가 L로 지정되고, 폭 방향(즉, 본 예시적인 실시형태에서는 짧은 변의 방향)의 치수가 W로 지정된, 직사각 형상 개구부로서 형성된다. 출구(6c)의 하단부면은 수평하게 형성되어 있고, 출구(6c)로부터 배출되는 분체(10)의 양은 배출구(6c)의 각 부분에서 균등하다. 또한, 출구(6c)는, 그 폭 방향이 전극 박(5)의 이송 방향(α)에 대해 평행하며, 그 길이 방향이 위에서 볼 때 전극 박(5)의 이송 방향(α)에 대해 직교하는 방향이 되도록 배치된다(도 1 참조).

또한, 본 발명의 제1 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치(2)에서는, 메쉬 형상으로 출구(6c)를 균등하게 분할하는 부재인 메쉬체(8)가 전체 출구(6c)를 덮도록 출구(6c)의 하부에 배치된다. 이 분체 공급 장치(2)는, 출구(6c)로부터 낙하하는 분체(10)를 메쉬체(8)를 통해 통과시켜 뭉쳐있는(즉, 응집물 상태인) 분체(10)를 확실하게 분산시킴으로써 분체(10)의 분포 및 밀도를 균등화시킬 수 있다. 결과적으로, 분체 공급 장치(2)는 전극 박(5)의 표면에 부착되는 분체(10)의 중량을 보다 확실하게 균등화시킨다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제1 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치(2)에서는, 회전자(7)가 케이스(6)의 저장부(6a)에 배치된다. 회전자(7)는 입구(6b)와 출구(6c)와의 사이의 중간에서 저장부(6a)의 일부에 배치된다. 회전자(7)는 회전자(7)가 회전함으로써 회전자(7)의 상부[즉, 입구(6b)측]에 퇴적되어 있는 분체(10)를 회전자(7)의 하부[즉, 출구(6c)측]에 이송할 수 있도록 구성된다.

분체 공급 장치(2)의 회전자(7)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 외형 형상이 대체로 원통 형상인 대체적 브러시 형상 부재이며, 축부(7a) 및 복수의 모 부재(7b)를 포함한다. 또한, 회전자(7)는, 저장부(6a)에서, 축부(7a)가 출구(6c)의 길이 방향에 대해 평행하고, 위에서 볼 때, 축부(7a)가 전극 박(5)의 이송 방향(α)에 대하여 직교하는 방향을 향하면서 회전자(7)의 축부(7a) 주위에서 회전할 수 있는 방식으로 수평하게 지지되도록 구성된다.

또한, 복수의 모 부재(7b)는 축부(7a)의 축 중심(G)을 중심으로 중심맞춤되어 있는 방사상 형태로 회전자(7)의 축부(7a)에 심어져 있다. 모 부재(7b)는 탄성을 갖는 모형상체이다. 복수의 모 부재(7b)는 집합적으로 숲형상체(즉, 다발)를 형성하고, 따라서 분체(10)는 이 숲형상체에서 모 부재(7b) 사이에 포획된다. 따라서, 모 부재(7b)는 분체를 회전자(7)에 유지시킬 수 있도록 구성된다. 회전자(7)에 유지되는 분체(10)의 양은 모 부재(7b)의 두께, 개수, 탄성, 및 심기 밀도 등을 변화시킴으로써 조정될 수 있다.

또한, 회전자(7)의 모 부재(7b)의 외접원의 직경(φQ)은 도 3b에 도시된 바와 같이 저장부(6a)의 내접원의 직경(φP)보다 더 크다. 저장부(6a)에 배치될 때, 회전자(7)의 모 부재(7b)는 반경 방향으로 압축되고 휘어져서, 모의 팁이 저장부(6a)의 내면에 계속해서 접촉한다. 이와 같은 구성에 의해, 저장부(6a)의 내벽면에 부착되어 있는 분체(10)는 모 부재(7b)에 의해 연속적으로 쓸려나가기 때문에, 분체(10)는 저장부(6a)의 내벽에 부착되는 것이 방지될 수 있다.

또한, 분체 공급 장치(2)를 형성하는 케이스(6)에서는, 출구(6c)가 저장부(6a)의 내접원보다도 내측을 향해 더 멀리 형성되기 때문에, 모 부재(7b) 모의 팁은 출구(6c)에 제공되는 메쉬체(8)의 내측(즉, 상측)에 접촉한다. 또한, 이와 같은 구성에 의해, 메쉬체(8)에 쌓이는 분체(10)는 모 부재(7b)에 의해 연속적으로 쓸려나가, 메쉬체(8)가 분체(10)에 의해 막히는 것을 방지한다.

또한, 분체 공급 장치(2)에서의 모 부재(7b)는 도전성 재료에 의해 형성되기 때문에, 분체(10)가 모 부재(7b)에 대하여 전기적으로 끌려서 그들[즉, 모 부재(7b)]로부터 분리될 수 없는 것이 방지된다. 모 부재(7b)가 도전성을 갖도록 하여 분체(10)가 모 부재(7b)로부터 자유롭게 분리될 수 있도록 함으로써, 분체(10)를 분체 공급 장치(2)에 의해 보다 확실하게 균등하게 분산시키는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 제1 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치(2)에서는, 메쉬체(8)를 통해 낙하하는 분체(10)에 대하여 코로나 방전을 행하는 방전 전극(9)이 메쉬체(8)의 아래에 제공된다. 이 방전 전극(9)은 출구(6c)의 아래에서 출구(6c)의 길이 L에 대응하는 영역에 배치된다.

분체(10)를 형성하는 입자는 서로 부착되어 응집물[즉, 뭉쳐진 분체(10)]을 형성한다. 이러한 응집물은 분체(10)가 균등하게 분산되는 것을 방해할 수 있다.

그러나, 방전 전극(9)에 의해 코로나 방전을 행하면, 분체(10)를 형성하는 입자의 표면에 전하가 모여, 입자가 서로 전기적으로 반발하기 때문에, 분체를 흩트리는 것을 가능하게 한다. 그러므로, 분체 공급 장치(2)에서는, 방전 전극(9)을 이용하여 분체(10)를 분산시킴으로써 분체(10)에 응집물이 형성되는 것이 방지되기 때문에, 메쉬체(8)로부터 낙하하는 분체(10)는 불균형하게 분포되지 않을 것이다.

또한, 분체 공급 장치(2)는, 회전자(7), 메쉬체(8), 및 방전 전극(9)을 포함하기 때문에, 출구(6c)로부터 전극 박(5)을 향해서 공급된 분체(10)가 전극 박(5)의 공급면(즉, 상면)에 부착된 상태에 있을 때, 그 공급면의 단위 면적당의 분체(10)의 중량은 일정하다.

여기서 설명된 본 발명의 제1 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치(2)에서는, 분체(10)를 위한 오직 하나의 공급 시스템이 있지만(즉, 케이스에 오직 하나의 분체 출구가 있지만), 본 발명의 분체 공급 장치는 또한 복수의 저장부, 회전자 등의 시스템을 갖고 분체를 복수의 출구로부터 수취 부재에 공급하도록 구성될 수 있다.

여기서, 본 발명의 제1 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치(2)에 의해 공급되는 물질인 분체(10)의 성질에 대해서 도 5를 참고하여 설명한다. 전극 제조 장치(1)에 제공되는 분체 공급 장치(2)에 의해 공급되는 물질인 분체(10)는, 수취 부재인 전극 박(5)의 표면에 혼합층(11)을 형성하기 위한 다양한 물질로부터 제조되는 입상 입자에 의해 형성되며, 전극 활물질, 바인더, 및 도전성 재료 등을 포함하고 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 분체(10)를 형성하는 각각의 입자는, 대략 50 내지 120㎛의 입경을 갖고 있으며, 전단력의 적용에 의해 용이하게 파괴될 수 있는 성질을 갖고 있다. 또한, 분체(10)를 형성하는 입자가 파괴되면, 대략 1 내지 10㎛의 입경을 갖는 미세입자가 형성되고, 이 미세입자는 입자 사이의 공간 등으로 인입되고 이 공간을 충전한다. 결과적으로, 분체(10)의 유동성이 저하되고, 분체(10)의 응집물이 형성되는 경향이 있다.

이는 분체(10)의 유동성을 저하시키고, 분체(10) 응집물의 형성은 분체 공급 장치(2)에 의해 분체(10)를 균등하게 분산시키는 것을 방해할 수 있기 때문에, 분체 공급 장치(2)에 사용되는 회전자(7)에는 분체(10)를 형성하는 입자를 파괴시키지 않는 구성이 요구된다.

따라서, 본 발명이 제1 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치(2)는 복수의 모 부재(7b)를 갖고 브러시 형상인 회전자(7)를 채용한다. 이 회전자(7)는, 분체(10)가 탄성 모 부재(7b)에 의해 포획되고, 모 부재(7b)가 변위 및 변형될 수 있도록 구성되기 때문에, 분체(10)에 부여하는 전단력은 더 작고, 따라서 분체(10)를 형성하는 입자는 관련 기술에 비해 용이하게 파괴되지 않는다. 이와 같은 구성은 분체(10)의 유동성의 저하를 방지하고, 따라서 분체(10)는 분체 공급 장치(2)에 의해 보다 확실하게 균등하게 분산될 수 있다.

이어서, 본 발명이 제1 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치(2)에 의해 공급되는 분체의 양의 시간에 걸친 변화를 도 6을 참조하여 설명한다. 여기서는, 본 발명의 제1 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치(2) 및 관련 기술에 따른 분체 공급 장치를 비교하여 설명한다. 여기서 나타내는 실험에서 사용된 관련 기술의 분체 공급 장치는, 회전자로서, 둘레 방향으로 등간격으로 홈이 형성된 대체적 원통형 회전자("홈 타입 회전자"라 칭함)를 포함한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 홈 타입 회전자를 갖는 관련 기술의 분체 공급 장치를 사용하여 분체(10)를 공급하는 경우, 분체(10)가 계속해서 공급될 때 공급되는 분체(10)의 양은 시간에 걸쳐 점진적으로 감소되는 것이 확인되었다. 이는, 홈 타입 회전자에서는, 메쉬체(8)에 부착된 분체(10)가 쓸려나갈 수 없기 때문에, 분체(10)는 메쉬체(8)를 점진적으로 막게되고, 결과적으로 분체 공급 장치에 의해 공급되는 분체(10)의 양이 감소되기 때문인 것으로 생각된다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 모 부재(7b)가 심어지는 회전자(7)(즉, 브러시 타입 회전자)를 구비하는 분체 공급 장치(2)에 의해 분체(10)를 공급하는 경우, 분체(10)가 계속해서 공급될 때에도 공급되는 분체(10)의 양은 시간에 걸쳐 감소되지 않는 것으로 확인되었다. 이는, 브러시 타입의 회전자(7)에서는, 메쉬체(8)에 부착된 분체(10)가 쓸려나갈 수 있기 때문에, 분체(10)가 메쉬체(8)를 막지 않고, 따라서 분체 공급 장치(2)에 의해 공급되는 분체(10)의 양은 감소하지 않기 때문인 것으로 생각된다.

즉, 브러시 형상 회전자(7)를 구비하는 분체 공급 장치(2)에 의하면, 분체(10)의 공급 상태가 시간에 걸쳐 변하는 것을 방지하는 것이 가능하기 때문에, 분체(10)는 균등하게 분산되면서 계속해서 공급될 수 있다.

즉, 본 발명의 제1 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치(2)는, i) 공급될 물질인 분체(10)를 일시적으로 저장하기 위한 공강인 저장부(6a)가 형성되고, 저장부(6a)의 상단부에 형성되는 분체(10)를 충전하기 위한 개구부인 입구(6b) 및 저장부(6a)의 하단부에 형성되는 분체(10)를 배출하기 위한 직사각형 개구부인 출구(6c)를 갖는 케이스(6), ii) 케이스(6) 내에 배치되고 회전함으로써 저장부(6a)의 분체(10)를 출구(6c)에 이송하는 회전자(7), 및 iii) 출구(6c)에 이송된 분체(10)를 통과시키며 출구(6c)의 하단부를 덮는 메쉬체(8)를 포함한다. 분체 공급 장치(2)는, 분체(10)를 수취하며 출구(6c)의 수직 하방에서 수평하게 변위되는 대상물로서의 역할을 하는 전극 박(5)의 상면에 분체(10)를 출구(6c)로부터 낙하시키면서 분체(10)를 공급한다. 회전자(7)는, 회전자(7)의 축 중심(G)을 중심으로 하여 반경 방향 외측을 향해서 대체적으로 방사상으로 심어진 복수의 모 부재(7b)를 구비하는 브러시 형상을 갖는다.

또한, 본 발명의 제1 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치(2)에서, 모 부재(7b)는 도전성을 갖는다.

이와 같은 구성을 갖는 분체 공급 장치(2)에 따르면, 분체(10)는 분체(10)를 형성하는 입자를 파괴하지 않으면서 균등하게 분산될 수 있다. 또한, 분체 공급 장치(2)에 의하면, 저장부(6a)의 내벽 및 메쉬체(8)에 부착되는 분체(10)는 브러시 형상 회전자(7)에 의해 쓸려나갈 수 있기 때문에, 저장부(6a)에서의 분체(10)의 축적 및 분체(10)에 의한 메쉬체(8)의 막힘이 방지될 수 있어, 안정적인 공급 상태가 유지될 수 있다.

본 발명의 제1 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치(2)는 또한 메쉬체(8)를 통과한 분체(10)에 대하여 코로나 방전을 행하는 방전 전극(9)을 포함한다.

이와 같은 구성을 갖는 분체 공급 장치(2)에 의하면, 분체(10)는 보다 균등하게 분산될 수 있다.

또한, 본 발명의 제1 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치(2)의, 공급될 물질인, 분체(10)는 전극 활물질, 바인더, 및 도전성 재료를 포함하는 입상 입자이다.

이와 같은 구성을 갖는 분체 공급 장치(2)에 의하면, 분체(10)를 형성하는 입자가 보다 용이하게 파괴되는 입상 입자인 경우에도, 입자를 파괴하지 않으면서 분체(10)를 균등하게 분산시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 전극 제조 장치(1)에는, i) 저장부(6a)가 공급될 물질인 분체(10)를 일시적으로 저장하기 위한 캐비티로서 형성되어 있는 케이스로서, 분체(10)를 충전하기 위한 개구부이며 저장부(6a)의 상단부에 형성되는 입구(6b) 및 분체(10)를 배출하기 위한 직사각형 개구부이며 저장부(6a)의 하단부에 형성되는 출구(6c)를 갖는 케이스(6), ii) 케이스(6) 내에 배치되며 회전함으로써 저장부(6a)의 분체(10)를 출구(6c)에 이송하는 회전자(7), 및 iii) 출구(6c)의 하단부를 덮으며 출구(6c)에 이송된 분체(10)을 통과시키는 메쉬체(8)를 포함하는 분체 공급 장치(2)가 제공된다. 분체 공급 장치(2)는, 출구(6c)의 수직 하방에서 수평하게 변위되며 분체(10)가 공급되는 대상물로서의 역할을 하는 전극 박(5)의 상면에 분체(10)를 출구(6c)로부터 낙하시키면서 분체(10)를 공급한다. 전극 제조 장치(1)에는 또한, 전극 박(5)을 이송하는 이송 장치(3), 및 분체 공급 장치(2)에 의해 분체(10)가 공급되고 이송 장치(3)에 의해 이송되는 전극 박(5)을 가압하는 프레스 장치(4)가 제공된다. 회전자(7)는, 회전자(7)의 축 중심(G)을 중심으로 해서 대체적으로 방사상 외측을 향해 방사상으로 심어진 복수의 모 부재(7b)를 갖는 브러시 형상이다.

이와 같은 구성을 갖는 전극 제조 장치(1)에 따르면, 분체(10)를 형성하는 입자를 파괴하지 않으면서 분체를 균등하게 분산시킴으로써 전극을 제조할 수 있고, 결과적으로 균등한 두께로 혼합층(11)을 형성할 수 있기 때문에, 전극의 품질 향상을 향상시킬 수 있다.

이어서, 본 발명의 제2 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치가 제공된 전극 제조 장치의 전체적인 구성을 도 7을 참고하여 설명한다. 이하의 설명에서는, 도 7의 화살표 A의 방향을 수직 상방으로 규정하고, 도 7의 화살표 B의 방향을 수직 하방으로 규정한다. 또한, 본 예시적인 실시형태에서 나타내는 전극 제조 장치에서는, 분체가 위에서 낙하됨으로써 분체 공급 장치 아래에 배치되는 수취 부재에 공급된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 예시적인 실시형태에 따른 전극 제조 장치(21)는, 전극 제조 장치(1)와 마찬가지로, 건식 방법에 의해 이차 전지용 전극을 제조하며, 본 발명의 제2 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치(22)를 포함한다.

본 발명의 제2 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치(22)는, 본 발명의 제1 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치(2)과 마찬가지로, 케이스(6), 회전자(7), 메쉬체(8), 및 제1 방전 전극(9)을 포함한다. 또한, 본 발명의 제2 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치(22)는 또한 스퀴지(23), 제2 방전 전극(24), 흡인 장치(25) 등을 포함하고, 이 점에서 본 발명의 제1 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치(2)와 상이하다.

스퀴지(23)는 전극 박(5) 상에 퇴적되는 분체(10)를 미리 정해진 퇴적 높이로 균등화시키기 위한 부분이다. 스퀴지(23)는 전극 박(5)이 이송되는 방향에서 케이스(6)의 하류측에 배치되고, 스퀴지(23)의 하단부와 전극 박(5)과의 사이의 간극은 미리 정해진 거리이다. 또한, 스퀴지(23)는, 출구(6c)의 길이(L)의 영역에 대응하는 영역에 제공되고, 전극 박(5)의 상류 측에 제공되는, 하류측을 향해서 간극을 감소시키는 부위인 경사부(23a), 및 경사부(23a)의 하류측에 제공되는, 경사부(23a)로부터 연속하는 수평면을 형성하는 수평부(23b)를 구비한다. 스퀴지(23)는, 경사부(23a) 및 수평부(23b)에 의해, 전극 박(5)의 상면에 퇴적된 분체(10)를 균등화시키고, 전극 박(5)과의 간극을 미리 정해진 거리로 만드는 수평부(23b)에 의해, 분체가 프레스 장치(4)에 보내지기 전에, 분체(10)의 퇴적 높이를 균등화시킨다.

제2 방전 전극(24)은, 전극 박(5)에 대해 코로나 방전을 행하기 위한 방전 전극이며, 전극 박(5)이 이송되는 방향에서 케이스(6)의 상류측에 배치된다. 분체 공급 장치(22)에서는, 제2 방전 전극(24)에 의해 전극 박(5)에 대해 코로나 방전을 행함으로써, 전극 박(5)에 부착된 분체(10) 이외의 이물질을 제거한다. 또한, 분체 공급 장치(22)는, 분체(10)가 공급되기 전에 전극 박(5)에 대해 코로나 방전을 행함으로써 이물질이 제거되고, 따라서 전극 박(5)에 이물질이 없는 상태에서 케이스(6)로부터 전극 박(5)에 분체(10)가 공급되도록 구성된다.

또한, 분체 공급 장치(22)는 제2 방전 전극(24)의 직상부(immediately upper portion)에 흡인 장치(25)가 배치되도록 구성된다. 흡인 장치(25)는, 제2 방전 전극(24)의 상부에, 제2 방전 전극(24)을 덮는 후드형 부분, 후드형 부분에 연결되는 흡인 설비(예를 들어, 진공 배관 및 배기 덕트) 등을 포함한다.

분체 공급 장치(22)에서는, 제2 방전 전극(24)에 의해 전하가 부여되고, 전극 박(5)에 의해 반발되는 이물질이 흡인 장치(25)에 의해 흡인됨으로써, 이 이물질이 전극 박(5)에 다시 부착되는 것을 방지하고, 따라서 전극 박(5)에 이물질이 없는 상태에서 보다 확실하게 분체(10)가 케이스(6)로부터 전극 박(5)에 공급되게 할 수 있다.

즉, 본 발명의 제2 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치(22)는 또한 전극 박(5)의 상면에 퇴적된 분체(10)를 균등화시키는 스퀴지(23)를 포함한다.

또한, 본 발명의 제2 예시적인 실시형태에 따른 분체 공급 장치(22)는, 분체(10)가 퇴적되기 전에 전극 박(5)에 대해 코로나 방전하는 제2 방전 전극(24), 및 제2 방전 전극(24)에 의한 코로나 방전에 의해 전극 박(5)로부터 분리된 이물질을 흡인하는 흡인 장치(25)를 또한 구비한다.

따라서, 이와 같은 구성을 갖는 분체 공급 장치(22)에 의하면, 분체(10)를 보다 균등하게 분산시킬 수 있다.

Claims

분체 공급 장치이며,
저장부가 공급될 물질인 분체를 일시적으로 저장하기 위한 캐비티로서 형성되는 케이스로서, 케이스는 저장부의 상단부에 형성된 입구를 갖고, 입구는 분체를 충전하기 위한 개구부이며, 케이스는 저장부의 하단부에 형성된 출구를 가지고, 출구는 분체를 배출하기 위한 직사각형 개구부인, 케이스,
케이스에 배치되며 회전됨으로써 저장부의 분체를 출구에 이송하는 회전자, 및
출구의 하단부를 덮으며 출구에 이송된 분체를 통과시키는 메쉬체를 포함하고,
분체가 공급되는 대상물인 수취 부재가 출구의 수직 하방에서 수평하게 변위되고,
분체 공급 장치는 출구로부터 분체를 낙하시키면서 수취 부재의 상면에 분체를 공급하며,
회전자는 회전자의 축 중심을 중심으로 하여 방사상으로 외측을 향해 방사상으로 심어진 복수의 모 부재를 갖는 브러시 형상을 갖는, 분체 공급 장치.
제1항에 있어서,
복수의 모 부재는 도전성을 갖는, 분체 공급 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
메쉬체를 통과한 분체에 대해 코로나 방전을 행하는 제1 방전 전극을 더 포함하는, 분체 공급 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
수취 부재의 상면에 퇴적된 분체를 균등화시키는 스퀴지를 더 포함하는, 분체 공급 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
분체가 퇴적되기 전에 수취 부재에 대해 코로나 방전을 행하는 제2 방전 전극, 및
제2 방전 전극에 의한 코로나 방전에 의해 수취 부재로부터 분리된 이물질을 흡인하는 흡인부를 더 포함하는, 분체 공급 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 분체는 입상 입자이고, 입상 입자는 전극 활물질, 바인더, 및 도전성 재료를 포함하는, 분체 공급 장치.
전극 제조 장치이며,
i) 저장부가 공급될 물질인 분체를 일시적으로 저장하기 위한 캐비티로서 형성되어 있는 케이스로서, 케이스는 저장부의 상단부에 형성된 입구를 갖고, 입구는 분체를 충전하기 위한 개구부이며, 케이스는 저장부의 하단부에 형성된 출구를 갖고, 출구는 분체를 배출하기 위한 직사각형 개구부인, 케이스, ii) 케이스에 배치되고 회전함으로써 저장부의 분체를 출구에 이송하는 회전자, 및 iii) 출구의 하단부를 덮고 출구에 이송된 분체를 통과시키는 메쉬체를 포함하는, 분체 공급 장치로서, 분체가 공급되는 대상물인 수취 부재가 출구의 수직 하방에서 수평하게 변위되며, 분체 공급 장치는 출구로부터 분체를 낙하시키면서 수취 부재의 상면에 분체를 공급하는, 분체 공급 장치,
수취 부재를 이송하는 이송 장치,
분체 공급 장치에 의해 분체를 공급받고 이송 장치에 의해 이송되는 수취 부재를 가압하는 프레스 장치를 포함하고,
회전자는 회전자의 축 중심을 중심으로 하여 방사상으로 외측을 향해 방사상으로 심어진 복수의 모 부재를 갖는 브러시 형상을 갖는, 전극 제조 장치.