KR20160047388A - 유속 제어 수단을 구비한 슬롯 코터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코팅 유체가 유입되는 통로를 구비한 피드부; 상기 피드부를 통해 공급되는 코팅 유체를 수용하는 매니폴드; 상기 매니폴드에 수용된 코팅 유체를 유출시킬 수 있도록 상기 매니폴드와 연통되는 토출부; 상기 매니폴드의 길이방향으로 서로 간격을 두고 배치된 복수개의 심 플레이트; 및 상기 피드부로부터 상대적으로 가까운 지점에 위치한 심 플레이트와 상대적으로 먼 지점에 위치한 심 플레이트 간에 온도 편차를 발생시키는 온도조절수단;을 포함하는 슬롯 코터를 개시한다.

Description

유속 제어 수단을 구비한 슬롯 코터{SLOT COATER HAVING FLUID CONTROL MEANS}

본 발명은 슬롯 코터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 균일한 코팅을 수행하기 위해 코팅 유체의 토출 유속을 제어하는 구조를 가진 슬롯 코터에 관한 것이다.

일반적으로 이차전지는 전지 케이스와, 전해액과 함께 상기 전지 케이스에 수용되는 전극조립체를 포함한다.

전극조립체는 양극, 세퍼레이터 및 음극이 교호적으로 적층된 구조를 갖는다. 전극조립체의 양극과 음극은 각각 알루미늄 포일(Al-foil)과 구리 포일(Cu-foil)로 이루어진 집전체를 구비한다. 양극 집전체와 음극 집전체에는 각각 양극활물질과 음극활물질이 도포되고, 활물질이 도포되지 않은 부분에는 전극탭이 연결된다.

이러한 이차전지의 충방전 특성을 균일하게 하기 위해서는 양극 활물질층 및 음극 활물질층이 집전체에 정밀하게 코팅되어야 한다. 이를 위해, 통상적으로 슬롯 코터(Slot coater)에 의한 슬롯 코팅 공정이 실시된다.

도 1에는 슬롯 코팅 공정을 수행하기 위한 일반적인 슬롯 코터의 주요 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 도면에 나타난 바와 같이 슬롯 코터는 활물질 코팅액이 유입되는 피드부(10)와, 피드부(10)를 통해 공급되는 코팅 물질을 수용하는 실질적인 반원통 형상의 매니폴드(11)와, 코팅 유체를 토출할 수 있도록 매니폴드(11)와 연통되는 슬릿(12)과, 슬릿(12)을 형성하는 다이립(13)을 포함한다.

코팅액은 피드부(10)를 통해 매니폴드(11) 내부로 유입되어 매니폴드(11)를 채운 후 슬릿(12)을 통하여 외부로 토출된다.

슬릿(12)에서 토출된 코팅액은 연속적으로 진행하는 기재 위에 코팅된다. 기재 위에 코팅되는 활물질의 코팅폭은 매니폴드(11)의 길이에 대응하는 슬릿(12)의 폭에 의해 결정된다.

슬롯 코터와 관련하여 특허문헌 1에는 전극 코팅 촉매 슬러리의 연속적인 균일 코팅을 위한 것으로서, 촉매 슬러리 유체의 유변물성 정보로부터 유체의 다이 내부에서 유동 특성을 분석하기 위한 유체 모델을 선정하는 단계와, 촉매 슬러리 유체의 유변특성을 고려하여 슬롯코팅 다이 내부의 챔버 형태를 결정하는 단계와, 균일한 두께의 촉매층을 형성하기 위한 공정조건을 결정하는 단계를 포함하는 슬롯 코팅 다이의 내부 설계방법이 게재되어 있다.

상기 특허문헌 1은 다이 폭 방향으로 가운데 지점은 유속이 빠르고 양단의 끝 부분에서는 유속이 느린 물성에 기인한 유속 관계를 고려하여 챔버 구조를 중앙부가 볼록하게 휘어진 옷걸이 모양의 반원통 형상으로 설계함으로써 폭방향으로 코팅액의 균일한 속도 분포를 얻는 구성을 개시하고 있다.

그러나, 상기와 같이 챔버의 형태를 변경하여 유속 편차를 극복하는 방안은 생산량의 증대를 위해 코팅폭을 크게 증가시키고자 할 경우 챔버를 옷걸이 모양으로 설계하기 위해 슬롯 다이의 부피가 과도하게 커지는 단점이 있다.

특허문헌 2에는 다양한 형상의 립을 교환 가능하게 설치함으로써 최적의 상태로 코팅액을 토출시킬 수 있도록 구성된 정밀 코팅 장치 및 방법이 게재되어 있다. 특허문헌 2는 고정블록과, 상기 고정블록에 설치된 상류측 다이블록과 하류측 다이블록에 각각 설치되는 상류측 다이 및 하류측 다이와, 상기 상류측 다이와 하류측 다이에 각각 교체 가능하게 고정되는 상류측 립 및 하류측 립과, 코팅액 공급용 매니폴드를 구비하는 정밀 코팅 장치를 개시하고 있다.

한편, 매니폴드의 내부공간 및 슬릿의 폭을 결정하는 심 플레이트(Shim plate)의 사이즈 설계값을 변경하여 다양한 코팅폭을 구현하는 기술이 제시된 바 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 코팅면적을 증대시키기 위해 코팅폭에 대응하도록 길이가 긴 매니폴드(11) 및 전체적으로 이와 비슷한 크기를 갖는 넓은 심 플레이트(14a,14b,14c)를 채용하고, 각각의 심 플레이트(14a,14b,14c) 사이에는 무지부(15)가 존재하여 상기 무지부(15)에 의해 토출부(16a,16b,16c)가 분리된 구조를 가진 슬롯 코터가 제공되었다.

그러나, 상기와 같은 구조를 가진 슬롯 코터는 파이프 형태의 피드부(10')가 매니폴드(11)의 정중앙에 연결된 구조로 인해 정중앙을 통과하는 유체의 유속이 상대적으로 빠르므로 무지부(15)로 분리된 심 플레이트(14a,14b,14c)에 대응하는 토출부(16a,16b,16c) 간에 유속 차이가 발생하고(도 3의 그래프 참조), 이에 따라 각각의 토출부(16a,16b,16c)에 의해 코팅되는 유체의 양이 서로 달라져 최종적으로 생산되는 제품의 균일성이 저하되는 문제가 있어 이에 대한 개선이 요구되고 있다.

특허문헌 1: 한국 공개특허 제2011-0098578호 특허문헌 2: 한국 공개특허 제2004-0084013호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 심 플레이트의 무지부에 의해 분리된 토출부들 간의 출구 유속 편차를 줄일 수 있도록 유체의 점도를 조절할 수 있는 구조를 가진 슬롯 코터를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 코팅 유체가 유입되는 통로를 구비한 피드부; 상기 피드부를 통해 공급되는 코팅 유체를 수용하는 매니폴드; 상기 매니폴드에 수용된 코팅 유체를 유출시킬 수 있도록 상기 매니폴드와 연통되는 토출부; 상기 매니폴드의 길이방향으로 서로 간격을 두고 배치된 복수개의 심 플레이트; 및 상기 피드부로부터 상대적으로 가까운 지점에 위치한 심 플레이트와 상대적으로 먼 지점에 위치한 심 플레이트 간에 온도 편차를 발생시키는 온도조절수단;을 포함하는 슬롯 코터를 제공한다.

상기 온도조절수단은, 상기 피드부에 상대적으로 가까운 지점에 위치한 심 플레이트의 온도에 비해 상대적으로 먼 지점에 위치한 심 플레이트의 온도가 더 높게 유지되도록 가열하는 가열부에 의해 구성될 수 있다.

상기 피드부는 상기 매니폴드의 길이방향 중앙에 연결되고, 상기 피드부와 가장 근접한 상기 매니폴드의 중앙에 위치한 심 플레이트에 비해 양쪽 가장자리에 위치한 심 플레이트의 온도가 더 높게 유지되도록 가열되는 것이 바람직하다.

상기 양쪽 가장자리에 위치한 심 플레이트의 적어도 일면에 상기 가열부가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 가열부는 상기 심 플레이트의 상면 및 하면에 배치되어 동시에 가열할 수 있다.

상기 코팅 유체는 용매로서 물 또는 NMP를 함유하고, 상기 가열부의 동작 온도는 상기 용매의 끓는점 보다 낮게 설정될 수 있다.

상기 온도조절수단은, 상기 피드부로부터 상대적으로 가까운 지점에 위치한 심 플레이트의 온도를 상대적으로 먼 지점에 위치한 심 플레이트의 온도에 비해 낮게 유지하는 냉각부에 의해 구성될 수도 있다.

상기 피드부는 상기 매니폴드의 길이방향 중앙에 연결되고, 상기 피드부와 가장 근접한 상기 매니폴드의 중앙에 위치한 심 플레이트가 양쪽 가장자리에 위치한 심 플레이트에 비해 더 낮은 온도를 유지하도록 냉각될 수 있다.

상기 피드부는 파이프로 이루어지고, 상기 냉각부는, 상기 피드부의 통로에 삽입되고 내부에 냉각수가 공급되는 냉각관으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 코팅 유체는 용매로서 물 또는 NMP를 함유하고, 상기 냉각부의 온도는 상기 용매의 어는점 보다 높게 설정되는 것이 바람직하다.

상기 매니폴드의 길이에 의해 코팅폭이 결정되고, 상기 복수개의 심 플레이트 사이의 간격에 의해 무지부가 형성될 수 있다.

상기 심 플레이트는 장방형 몸체를 구비하고, 상기 심 플레이트는, 길이방향 일단이 상기 매니폴드 쪽에 위치하고 타단은 상기 토출부에 위치하도록 배치될 수 있다.

상기 심 플레이트는 등간격으로 홀수개가 구비되고, 정가운데에 위치한 심 플레이트가 상기 피드부와 가장 가까운 것이 바람직하다.

상기 심 플레이트의 두께는 0.5㎜~1.5mm인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 유속 제어 수단을 구비한 슬롯 코터는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 피드부의 온도를 상대적으로 낮게 유지하거나, 슬롯 코터의 양편에 위치한 심 플레이트의 온도를 중앙에 위치한 심 플레이트에 비해 상대적으로 높여서 피드부의 위치에 기인한 유체의 유속 편차를 줄임으로써 균일한 슬롯 코팅을 수행할 수 있다.

둘째, 심 플레이트의 표면을 가열하는 구조를 구비함으로써 코팅 유체의 유속을 정밀하게 제어할 수 있다.

셋째, 피드부에 공급되는 냉각수에 대한 온도 조절을 통해 코팅 유체의 유속을 정밀하게 제어할 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 아니된다.
도 1은 일반적인 슬롯 코터의 외관을 도시한 사시도이다.
도 2는 종래기술에 따라 심 플레이트들 사이에 무지부가 형성된 슬롯 코터의 주요 구성을 도시한 사시도이다.
도 3은 종래기술에 따른 슬롯 코터의 출구 유속 분포예를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬롯 코터의 주요 구성을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬롯 코터의 출구 유속 분포예를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬롯 코터의 주요 구성을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬롯 코터의 출구 유속 분포예를 나타낸 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 아니되며, 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 일 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 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬롯 코터의 주요 구성을 도시한 사시도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬롯 코터는 코팅 물질을 함유한 코팅 유체가 유입되는 피드부(100)와, 피드부(100)를 통해 공급되는 코팅 유체를 수용하는 매니폴드(101)와, 매니폴드(101)와 연통되는 토출부(103a,103b,103c)와, 매니폴드(101)의 길이방향으로 배치된 복수개의 심 플레이트(102a,102b,102c)와, 일부 심 플레이트(102a,102c)에 구비된 가열부(105)를 포함한다. 슬롯 코터의 내부 구성에 대한 이해의 편의상 도면에는 도시되지 않았으나, 슬롯 코터는 토출부(103a,103b,103c)를 형성하는 다이립(도 1의 13 참조)을 더 포함한다.

피드부(100)는 매니폴드(101) 내에 코팅 유체를 유입시키기 위한 통로를 제공하는 것으로서, 바람직하게 파이프 형태로 구성되어 매니폴드(101)의 길이방향 중앙에 연결된다. 피드부(100)를 통해 유입되는 코팅 물질로는 바람직하게 전극용 활물질 슬러리가 채용될 수 있다.

매니폴드(101)는 코팅 유체를 수용하는 버퍼 영역인 내부 공간이 형성된 챔버 블록을 구비한다. 매니폴드(101)의 내부 공간은 실질적으로 반원통 형상의 구조를 갖는 것이 바람직하다. 매니폴드(101)의 길이는 슬롯 코터의 코팅폭을 결정한다.

토출부(103a,103b,103c)는 매니폴드(101)에 수용된 코팅 유체를 유출시킬 수 있도록 매니폴드(101)와 연통되도록 형성된 슬릿 구조를 가진다.

심 플레이트(102a,102b,102c)는 매니폴드(101)의 길이방향으로 가면서 서로 간격을 두고 복수개가 배치된다. 복수개의 심 플레이트(102a,102b,102c) 사이에는 코팅 유체의 토출이 이루어지지 않는 무지부(104)가 형성된다. 본 발명에 있어서 심 플레이트(102a,102b,102c)는 바람직하게 등간격으로 홀수개가 구비되고, 정가운데에 위치한 심 플레이트(102b)가 피드부(100)와 가장 근접하게 배치된다. 본 발명에 있어서 상기 심 플레이트 및 상기 무지부의 개수는 도면에 도시된 예에 한정되지 않고 다양하게 변형 가능함은 물론이다.

각각의 심 플레이트(102a,102b,102c)는 장방형의 판상 몸체를 가지며, 길이방향 일단이 상기 매니폴드(101) 쪽에 위치하고 타단은 토출부(103a,103b,103c)에 위치하도록 배치된다. 심 플레이트(102a,102b,102c)는 통상의 슬롯 코팅 공정에 요구되는 사양을 고려하여 0.5㎜ 이상 두께의 금속으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 심 플레이트(102a,102b,102c)의 두께는 1.5mm 이하의 수치범위를 만족하는 것이 바람직하다. 심 플레이트(102a,102b,102c)의 두께가 1.5㎜를 초과하는 경우, 슬롯 코터의 중앙 부분과 외곽 부분 간에 유속 편차가 많이 발생하는 문제가 있다.

가열부(105)는 슬롯 코터의 양쪽 가장자리에 위치한 심 플레이트(102a,102c)에 각각 설치된다. 가열부(105)는 그에 대응하는 심 플레이트(102a,102c)의 온도가 정가운데에 위치한 심 플레이트(102b)의 온도에 비해 상대적으로 더 높게 유지되도록 하는 가열 기능을 제공하는 온도조절수단이다. 이를 위해, 가열부(105)는 매니폴드(101)의 정가운데를 중심으로 좌,우 양쪽에 위치한 심 플레이트(102a,102c)의 상면 및 하면에 각각 배치된다.

가열부(105)는 예컨대, 열풍기나 적외선(IR) 히터와 같은 통상의 기술적 수단에 의해 구현된다. 균일한 코팅을 수행하기 위해, 가열부(105)의 동작 온도는 코팅 유체의 물성에 부합하도록 설정되어야 한다. 구체적으로, 코팅 유체에 함유된 용매가 물인 경우, 가열부(105)의 동작 온도는 물의 끓는점인 100℃ 보다 낮게 설정되는 것이 바람직하다. 한편, 코팅 유체에 함유된 용매가 NMP(N-Methylpyrrolidone)인 경우, 가열부(105)의 동작 온도는 NMP의 끓는점인 202℃ 보다 낮게 설정되는 것이 바람직하다.

슬롯 코터의 양쪽 가장자리를 통해 토출되는 코팅 유체는 가열부(105)에 의해 온도가 상승하여 점도가 감소하므로, 가열되지 않은 상온 상태에 비해 보다 빠른 유속으로 흘러가게 된다. 따라서, 슬롯 코터의 중앙을 통해 빠르게 흘러가는 코팅 유체와, 슬롯 코터의 양쪽 가장자리를 통해 흘러가는 코팅 유체는 실질적으로 동일한 유속을 유지하도록 제어될 수 있다.

가열부(105)의 작용을 확인하기 위해, 심 플레이트(102a,102b,102c)의 두께는 1mm, 피드부(100)에 유입되는 코팅 유체의 온도는 25℃, 가열부(105)에 의한 심 플레이트(102a,102c)의 온도는 37℃로 설정하여 슬롯 코팅을 수행하였다. 아울러, 슬롯 코터의 형상 및 유량, 규격 등은 도 3에 도시된 결과에 대응하는 종래기술과 동일한 조건을 유지하였다.

도 3 및 도 5를 참조하면, 종래기술에 따른 슬롯 코터는 중앙에 위치한 토출부(103b)의 평균 유속과 양쪽 가장자리에 위치한 토출부(103a,103c)의 유속 편차가 약 0.63%이나, 상기 온도 조건을 만족하는 본 발명에 따른 슬롯 코터는 중앙에 위치한 토출부(103b)의 평균 유속과 양쪽 가장자리에 위치한 토출부(103a,103c)의 유속 편차가 약 0.01%로서 실질적으로 편차가 발생하지 않음을 확인할 수 있다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬롯 코터는 코팅 유체의 출구 유속 편차가 실질적으로 발생하지 않으므로 슬롯 코팅을 균일하게 수행할 수 있다. 코팅액 공급부에 의해 공급되는 코팅 유체는 피드부(100)를 통해 매니폴드(101) 내부로 유입되어 매니폴드(101)를 채운 후 토출부(103a,103b,103c)의 슬릿을 통하여 소정의 코팅 롤 방향으로 토출된다. 또한, 토출부(103a,103b,103c)에서 토출된 코팅 유체는 코팅 롤에 의해 연속적으로 진행하는 기재 위에 코팅된다.

코팅 유체의 이동 과정을 살펴보면, 본 발명에 따른 슬롯 코터는 매니폴드(101)의 길이방향 중간 지점에 피드부(100)가 위치하더라도, 매니폴드(101)의 양쪽에 배치된 심 플레이트(102a,102c)의 온도가 중앙 부분의 심 플레이트(102b)에 비해 높게 유지되어 유속 편차의 발생을 방지할 수 있다. 즉, 매니폴드(101)의 양쪽에 배치된 심 플레이트(102a,102c)는 그에 구비된 가열부(105)에 의해 부분적으로 가열되어 중앙 부분의 심 플레이트(102b)에 비해 높은 온도를 유지하므로 코팅 유체의 점도가 중앙 부분에 비해 상대적으로 낮아 빠른 유속이 확보되고, 이에 따라 토출부(103a,103b,103c)는 전체적으로 고른 유속 분포를 보이게 된다. 또한, 가열부(105)에 대한 온도 제어를 통해 각 토출부(103a,103b,103c)의 유체 점도를 조절함으로써 토출 속도를 정교하게 제어할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬롯 코터의 주요 구성을 도시한 사시도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬롯 코터는 코팅 물질을 함유한 코팅 유체가 유입되는 피드부(100)와, 피드부(100)를 통해 공급되는 코팅 유체를 수용하는 매니폴드(101)와, 매니폴드(101)와 연통되는 토출부(103a,103b,103c)와, 매니폴드(101)의 길이방향으로 배치된 복수개의 심 플레이트(102a,102b,102c)와, 피드부(100)에 구비된 냉각부(106)를 포함한다. 슬롯 코터의 내부 구성에 대한 이해의 편의상 도면에는 도시되지 않았으나, 슬롯 코터는 토출부(103a,103b,103c)를 형성하는 다이립(도 1의 13 참조)을 더 포함한다.

본 실시예에 있어서 피드부(100), 매니폴드(101), 토출부(103a,103b,103c) 및 심 플레이트(102a,102b,102c)의 구성은 전술한 실시예와 실질적으로 동일하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

냉각부(106)는 피드부(100)에 가장 근접한, 즉 매니폴드(101)의 정가운데에 위치한 심 플레이트(102b)의 온도가 양쪽 가장자리에 위치한 심 플레이트(102a,102c)의 온도에 비해 상대적으로 더 낮게 유지되도록 하는 냉각 기능을 제공하는 온도조절수단이다. 이를 위해, 냉각부(106)는 피드부(100)를 이루는 파이프의 중공에 삽입되고 그 관 내부에 냉각수가 공급되는 냉각관으로 구성되는 것이 바람직하다. 이때, 냉각부(106)를 이루는 냉각관은 끝부분이 막힌 구조를 가질 수 있으며, 대안으로는 끝부분으로부터 연통되는 소정의 관로를 구비하여 냉각수의 순환이 이루어지는 구조를 갖는 것도 가능하다.

균일한 코팅을 수행하기 위해, 냉각부(106)의 온도는 코팅 유체의 물성에 부합하도록 설정되어야 한다. 구체적으로, 코팅 유체에 함유된 용매가 물인 경우, 냉각부(106)의 온도는 물의 어는점인 0℃ 보다 높게 설정되는 것이 바람직하다. 한편, 코팅 유체에 함유된 용매가 NMP(N-Methylpyrrolidone)인 경우, 냉각부(106)의 온도는 NMP의 어는점인 -24℃ 보다 높게 설정되는 것이 바람직하다.

슬롯 코터의 중앙 부분을 통해 토출되는 코팅 유체는 냉각부(106)에 의해 온도가 하강하여 점도가 증가한 상태이므로, 냉각되지 않은 상온 상태에 비해 상대적으로 느린 유속으로 흘러가게 된다. 따라서, 슬롯 코터의 중앙을 통해 유속이 저감되어 흘러가는 코팅 유체와, 슬롯 코터의 양쪽 가장자리를 통해 흘러가는 코팅 유체는 미미한 유속 편차를 갖도록 제어될 수 있다.

냉각부(106)의 작용을 확인하기 위해, 심 플레이트(102a,102b,102c)의 두께는 1mm, 피드부(100)에 유입되는 코팅 유체의 온도는 25℃, 냉각부(106)에 공급되는 냉각수의 온도는 -20℃로 설정하여 슬롯 코팅을 수행하였다. 아울러, 슬롯 코터의 형상 및 유량, 규격 등은 도 3에 도시된 결과에 대응하는 종래기술과 동일한 조건을 유지하였다.

도 3 및 도 7을 참조하면, 종래기술에 따른 슬롯 코터는 중앙에 위치한 토출부(103b)의 평균 유속과 양쪽 가장자리에 위치한 토출부(103a,103c)의 유속 편차가 약 0.63%이나, 상기 온도 조건을 만족하는 냉각수가 피드부(100)에 공급되는 본 발명에 따른 슬롯 코터는 중앙에 위치한 토출부(103b)의 평균 유속과 양쪽 가장자리에 위치한 토출부(103a,103c)의 유속 편차가 약 0.17%로서 약 1/4 수준으로 편차가 줄어들었음을 확인할 수 있다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬롯 코터는 코팅 유체의 출구 유속 편차가 기존에 비해 대폭 감소되어 실질적으로 슬롯 코팅을 균일하게 수행할 수 있다. 코팅액 공급부에 의해 공급되는 코팅 유체는 피드부(100)를 통해 매니폴드(101) 내부로 유입되어 매니폴드(101)를 채운 후 토출부(103a,103b,103c)의 슬릿을 통하여 소정의 코팅 롤 방향으로 토출된다. 또한, 토출부(103a,103b,103c)에서 토출된 코팅 유체는 코팅 롤에 의해 연속적으로 진행하는 기재 위에 코팅된다.

코팅 유체의 이동 과정을 살펴보면, 본 발명에 따른 슬롯 코터는 매니폴드(101)의 길이방향 중간 지점에 피드부(100)가 위치하더라도, 매니폴드(101)의 중앙에 배치된 심 플레이트(102b)의 온도가 양쪽 가장자리 부분에 위치한 심 플레트(102a,102c)에 비해 낮게 유지되어 유속 편차의 발생을 방지할 수 있다. 즉, 매니폴드(101)의 중앙에 배치된 심 플레이트(102b)는 그에 인접한 피드부(100)가 냉각부(106)에 의해 냉각되어 양쪽 가장자리 부분의 심 플레이트(102a,102c)에 비해 상대적으로 낮은 온도를 유지하므로 코팅 유체의 점도가 양쪽 가장자리 부분에 비해 상대적으로 높아 유속이 느려지고, 이에 따라 토출부(103a,103b,103c)는 전체적으로 고른 유속 분포를 보이게 된다. 또한, 냉각부(106)에 공급되는 냉각수에 대한 온도 제어를 통해 각 토출부(103a,103b,103c)의 유체 점도를 조절함으로써 토출 속도를 정교하게 제어할 수 있다.

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.

본 발명을 적용할 경우 이차전지의 충방전 특성을 균일하게 할 수 있도록 활물질 코팅액을 집전체에 균일하게 코팅하는 슬롯 코터를 구현할 수 있다.

100: 피드부 101: 매니폴드
102a,102b,102c: 심 플레이트 103a,103b,103c: 토출부
104: 무지부 105: 가열부
106: 냉각부

Claims (14)

1. 코팅 유체가 유입되는 통로를 구비한 피드부;
   상기 피드부를 통해 공급되는 코팅 유체를 수용하는 매니폴드;
   상기 매니폴드에 수용된 코팅 유체를 유출시킬 수 있도록 상기 매니폴드와 연통되는 토출부;
   상기 매니폴드의 길이방향으로 서로 간격을 두고 배치된 복수개의 심 플레이트; 및
   상기 피드부로부터 상대적으로 가까운 지점에 위치한 심 플레이트와 상대적으로 먼 지점에 위치한 심 플레이트 간에 온도 편차를 발생시키는 온도조절수단;을 포함하는 슬롯 코터.
2. 제1항에 있어서, 상기 온도조절수단은,
   상기 피드부에 상대적으로 가까운 지점에 위치한 심 플레이트의 온도에 비해 상대적으로 먼 지점에 위치한 심 플레이트의 온도가 더 높게 유지되도록 가열하는 가열부인 것을 특징으로 하는 슬롯 코터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 피드부는 상기 매니폴드의 길이방향 중앙에 연결되고,
   상기 피드부와 가장 근접한 상기 매니폴드의 중앙에 위치한 심 플레이트에 비해 양쪽 가장자리에 위치한 심 플레이트의 온도가 더 높게 유지되도록 가열되는 것을 특징으로 하는 슬롯 코터.
4. 제3항에 있어서,
   상기 양쪽 가장자리에 위치한 심 플레이트의 적어도 일면에 상기 가열부가 구비된 것을 특징으로 하는 슬롯 코터.
5. 제4항에 있어서,
   상기 가열부는 상기 심 플레이트의 상면 및 하면에 배치되어 동시에 가열하는 것을 특징으로 하는 슬롯 코터.
6. 제2항에 있어서,
   상기 코팅 유체는 용매로서 물 또는 NMP를 함유하고,
   상기 가열부의 동작 온도는 상기 용매의 끓는점 보다 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는 슬롯 코터.
7. 제1항에 있어서, 상기 온도조절수단은,
   상기 피드부로부터 상대적으로 가까운 지점에 위치한 심 플레이트의 온도를 상대적으로 먼 지점에 위치한 심 플레이트의 온도에 비해 낮게 유지하는 냉각부인 것을 특징으로 하는 슬롯 코터.
8. 제7항에 있어서,
   상기 피드부는 상기 매니폴드의 길이방향 중앙에 연결되고,
   상기 피드부와 가장 근접한 상기 매니폴드의 중앙에 위치한 심 플레이트가 양쪽 가장자리에 위치한 심 플레이트에 비해 더 낮은 온도를 유지하도록 냉각되는 것을 특징으로 하는 슬롯 코터.
9. 제8항에 있어서,
   상기 피드부는 파이프로 이루어지고,
   상기 냉각부는, 상기 피드부의 통로에 삽입되고 내부에 냉각수가 공급되는 냉각관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 슬롯 코터.
10. 제7항에 있어서,
    상기 코팅 유체는 용매로서 물 또는 NMP를 함유하고,
    상기 냉각부의 온도는 상기 용매의 어는점 보다 높게 설정되는 것을 특징으로 하는 슬롯 코터.
11. 제1항에 있어서,
    상기 매니폴드의 길이에 의해 코팅폭이 결정되고,
    상기 복수개의 심 플레이트 사이의 간격에 의해 무지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 슬롯 코터.
12. 제1항에 있어서,
    상기 심 플레이트는 장방형 몸체를 구비하고,
    상기 심 플레이트는, 길이방향 일단이 상기 매니폴드 쪽에 위치하고 타단은 상기 토출부에 위치하도록 배치된 것을 특징으로 하는 슬롯 코터.
13. 제1항에 있어서,
    상기 심 플레이트는 등간격으로 홀수개가 구비되고, 정가운데에 위치한 심 플레이트가 상기 피드부와 가장 가까운 것을 특징으로 하는 슬롯 코터.
14. 제1항에 있어서,
    상기 심 플레이트의 두께는 0.5㎜~1.5mm인 것을 특징으로 하는 슬롯 코터.

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