KR20170086423A - 이차전지용 분리막 코팅방법 - Google Patents

이차전지용 분리막 코팅방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종래의 분리막 코팅방법과는 달리, 코팅층이 형성된 분리막의 불량 위치를 확인할 수 있고, 분리막 코팅공정의 생산성을 향상시키기 위한 것으로서, (a) 원단의 표면에 불량 부분이 인식 수단으로 표시된 분리막 원단이 코팅 공정에 제공되는 단계; (b) 상기 분리막 원단에서 불량 부분이 표시된 인식 수단들의 위치가 검출기에 의해 특정되는 단계; (c) 상기 분리막 원단의 적어도 일면에 다공성 코팅층 형성용 슬러리가 도포되고 건조되는 단계; 및 (d) 상기 다공성 코팅층상에 상기 검출기를 통해 특정된 인식 수단들의 위치가 잉크로 표시되는 단계 를 포함하는 이차전지용 분리막의 코팅방법을 제공한다.

Description

이차전지용 분리막 코팅방법{COATING METHOD OF SECONDARY BATTERY SEPARATOR}
본 발명은 이차전지용 분리막 코팅방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생산성 저하를 방지할 수 있는 이차전지용 분리막 코팅방법에 관한 것이다.
최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북 PC, 나아가서는 전기 자동차의 에너지까지 적용분야가 확대되면서 전기화학소자의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기화학소자는 이러한 측면에서 가장 주목받고 있는 분야이고 그 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있다. 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체를 포함한다.
이차전지에 사용되는 분리막은 분리막 원단형태로 제조되어 사용하며, 분리막 원단은 제조시 필연적으로 불용해성 불량이나 외관 불량이 발생하므로, 불량이 발생된 위치를 확인하여 잉크로 표시하였다.
일반적으로, 분리막은 전극과의 결합력을 향상시키기 위하여, 고분자 바인더를 포함하는 코팅층을 형성하거나, 분리막의 수축에 의한 양극과 음극 사이의 단락을 일으키게 되는 문제를 해결하기 위해, 분리막의 일면에 유기물 입자, 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물을 포함하는 코팅층을 형성한다.
이러한 코팅층이 형성된 분리막은, 코팅 공정에서 사용되는 용매에 의해 잉크가 지워지거나, 코팅층에 의해 불량위치를 확인할 수 없으며, 이러한 분리막을 사용하는 경우 불량에 의해 이차전지의 성능이 저하되는 등의 문제가 있었다.
또한, 분리막의 일면에 코팅층을 형성하기 전에, 불량이 발생한 부위를 재단하여 사용하는 경우, 제조 공정이 길어짐에 따라 코팅된 분리막의 생산성이 저하되는 문제가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 코팅층이 형성된 분리막에서 불량 위치를 확인할 수 있으므로, 분리막의 불량에 의한 이차전지의 성능 저하를 방지할 수 있으며, 분리막 코팅 공정의 생산성을 향상시킬 수 있는 이차전지용 분리막 코팅방법을 제공하는 것에 목적이 있다.
본 발명은 상기 기술적 과제를 해소하기 위한 분리막 코팅 방법에 대한 것이다. 본 발명의 제1 측면은 상기 방법에 대한 것으로서, 상기 방법은 (a) 원단의 표면에 불량 부분이 인식 수단으로 표시된 분리막 원단이 코팅 공정에 제공되는 단계; (b) 상기 분리막 원단에서 불량 부분이 표시된 인식 수단들의 위치가 검출기에 의해 특정되는 단계; (c) 상기 분리막 원단의 적어도 일면에 다공성 코팅층 형성용 슬러리가 도포되고 건조되는 단계; 및 (d) 상기 다공성 코팅층상에 상기 검출기를 통해 특정된 인식 수단들의 위치가 잉크로 표시되는 단계;를 포함한다.
본 발명의 제2 측면은, 상기 제1 측면에 있어서, 상기 (c) 단계에서 상기 분리막 원단이 연속적으로 코팅 장치에 제공되어 인라인으로 코팅이 수행되는 것이다.
본 발명의 제3 측면은, 상기 제1 측면 또는 제2 측면에 있어서, 상기 다공성 코팅층 형성용 슬러리가 고분자 바인더가 용매에 용해된 고분자 용액에 무기물 입자가 분산되어 준비된 것이다.
본 발명의 제4 측면은, 상기 제3 측면에 있어서, 상기 용매가 아세톤, 테트라하이드로푸란, 메틸렌클로라이드, 클로로포름, 디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 시클로헥산 및 물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것이다.
본 발명의 제5 측면은, 상기 제1 내지 제4 측면 중 어느 하나에 있어서, 상기 분리막 원단이 고분자 재료를 포함하는 다공성 필름 및/또는 부직포를 포함할 수 있으며, 여기에서 상기 고분자 재료는 폴리올레핀계 고분자 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이트 및 폴리에틸렌나프탈렌으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것이다.
본 발명의 제6 측면은, 상기 제1 내지 제5 측면 중 어느 하나에 있어서, 상기 인식 수단이 X선 반응 잉크, 적외선 반응 잉크, 도전성 잉크, 자성 잉크 및 감광성 고분자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이다.
본 발명의 방법에 따르면, 종래의 분리막 코팅 방법과는 달리, 코팅층이 형성된 분리막에서 불량 위치를 확인할 수 있어, 분리막의 불량에 의한 이차전지의 성능 저하를 방지할 수 있으며, 분리막 코팅공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 이차전지용 분리막의 코팅방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 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 실시예에 기재된 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.
통상적으로 전기화학소자의 분리막으로는 폴리올레핀 소재의 다공성 필름과 같은 분리막 원단의 표면에 무기물 입자와 바인더 수지를 포함하는 다공성 코팅층을 형성한 복합 분리막이 사용되고 있다. 상기 분리막 원단은 통상적으로 피쉬 아이와 같은 불량이 발생된 위치가 표시되어 다공성 코팅층 형성 공정(이하, '코팅 공정' 이라 함)에 제공된다. 그러나, 코팅시 사용되는 용매에 의해 상기 불량 위치를 표시한 잉크가 지워지거나, 코팅층의 형성에 의해 분리막 원단에 표시된 불량의 위치를 확인할 수 없어, 상기와 같은 복합 분리막을 포함하는 전기화학소자, 예를 들어 이차전지의 조립시 불량을 갖는 분리막을 배제하는 것이 용이하지 않고, 이러한 분리막의 불량에 의해 전지의 성능이 저하되는 등의 문제가 있었다. 또한, 코팅 공정 이전에, 불량이 발생한 부분을 재단하고 사용하는 경우 코팅 공정이 복잡해짐에 따라, 생산성이 저하되는 문제가 있었다.
이에 본 발명자들은 코팅 공정에서 분리막 원단의 불량 위치를 용이하게 확인할 수 있는 코팅 공정을 제안하는데 이르렀다.
본 발명의 일 측면에 따른 이차전지용 분리막 코팅 방법은 하기 (a) 내지 (d)의 단계를 포함한다:
(a) 불량 부분이 인식 수단으로 표시된 분리막 원단이 코팅 공정에 제공되는 단계;
(b) 상기 분리막 원단에서 불량 부분이 표시된 인식 수단들의 위치가 검출기로 특정되는 단계;
(c) 상기 분리막 원단의 적어도 일면에 다공성 코팅층 형성용 슬러리가 도포되고 건조되는 단계; 및
(d) 상기 검출기를 통해 특정된 인식 수단들의 위치가 상기 다공성 코팅층 표면에 잉크로 표시되는 단계.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 이차전지용 분리막의 코팅 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 분리막 원단이 코팅 공정에 제공되고, 상기 분리막 원단(10)을 슬러리 도포 장치(30)를 이용하여 다공성 코팅층을 형성용 슬러리를 도포하기 전에, 불량 부분이 표시된 인식 수단의 위치를 검출기(20)로 특정하고, 슬러리 도포 장치(30)와 건조장치(40)에 의해 슬러리의 도포 및 건조가 완료된 이후 표시장치(50)에 의해 검출기(20)를 통해 검출된 위치가 표시된다. 이와 같이 다공성 코팅층이 형성된 분리막의 표면에서 분리막 원단의 불량 위치를 파악할 수 있어 이후 공정에서 불량을 갖는 부분을 용이하게 제거할 수 있으며, 불량이 적은 분리막을 사용함으로써 이차전지의 성능이 저하되는 문제를 해결할 수 있다. 또한, 분리막 원단(10)의 표면에 다공성 코팅층을 형성 전에, 불량이 발생한 부분을 제거할 필요가 없으므로 코팅 공정이 간소화되어 분리막의 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 (a) 단계에서는 불량 부분이 인식 수단으로 표시된 분리막 원단이 권출된다. 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상적으로 분리막 원단은 제조 후 권취되어 보관되며, 다공성 코팅층 형성 공정에서 투입되는 경우 권취된 분리막 원단이 순차적으로 권출되어 공정에 투입된다. 분리막 원단은 통상적으로 고분자 재료가 가열 용융된 용융물이나 고분자 재료가 용해된 고분자 용액을 이용하여 필름의 형상으로 성형하는 방법으로 제조되는데, 이러한 분리막 원단의 제조시 불용해성 불량이나 외관 불량이 발생한다. 이러한 불량 부분이 발생된 위치를 검출기로 인식하기 위해서는 상기 분리막 원단을 코팅 공정에 제공하기 전 불량이 발생된 위치가 인식 수단으로 표시되는 공정이 추가적으로 수행될 수 있다. 상기 인식 수단으로는 검출기를 통해 검출될 수 있는 인식 수단이면 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 상기 인식 수단은 X선 반응 잉크, 적외선 반응 잉크, 도전성 잉크, 자성 잉크, 감광성 고분자 등을 사용할 수 있다.
상기 분리막 원단은 고분자 재료를 포함하는 다공성 필름 및/또는 부직포를 포함할 수 있다. 또한, 상기 고분자 재료는 폴리올레핀계 고분자 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이트 및 폴리에틸렌나프탈렌으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 분리막 원단의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛일 수 있다.
다음으로, 상기 (b) 단계에서, 불량 부분이 표시된 인식 수단들의 위치를 검출기로 특정한다. 분리막 원단은 제조시 필연적으로 피쉬 아이(Fish eye)와 같은 불용해성 불량이나 외관 불량을 가지게 되며, 불량 부분이 표시된 인식 수단들의 위치를 검출기를 이용하여 특정하게 되며, 불량 부분의 위치를 특정함으로써 후술하는 단계에서, 코팅층이 형성된 분리막 원단의 불량 부분을 잉크로 표시할 수 있게 한다.
상기 검출기는 인식 수단을 인식하여, 불량 부분의 위치를 특정할 수 있다. 상기 검출기는 인식 수단의 위치를 검출하여 표시 장치로 상기 위치 데이터를 제공할 수 있는 장치이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 상기 검출기는 비젼(vision)기반 인식장치를 이용할 수 있다. 상기 비젼기반 인식장치는 하나 이상의 색상, 조명, 밝기, 스펙트럼 특성 또는 텍스쳐에 대한 영상의 데이터베이스를 기반으로, 분리막 원단으로부터 얻어진 영상정보 비교하여 인식 수단의 위치를 특정할 수 있다. 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서 상기 검출기는 인식 수단을 인식하는 센서, 상기 센서에서 인식된 분리막 원단의 불량 부분의 위치를 분석하여 데이터(data)화 하는 연산 장치, 상기 위치 분석 데이터를 후술하는 표시 장치로 전송하는 전송 장치 및 센서, 연산 장치 및 전송 장치를 제어하는 제어 장치를 더 포함할 수 있다.
다음으로, 상기 (c) 단계에서, 분리막 원단의 적어도 일면이 다공성 코팅층 형성용 슬러리로 코팅되고 건조되어 다공성 코팅층이 형성된다. 상기 코팅은 권출된 분리막 원단을 연속적으로 코팅 장치에 제공하고 통과시켜 인라인으로 수행될 수 있다. 인라인으로 코팅이 수행되는 경우, 분리막 원단의 상하 떨림, 주름, 사행 등이 발생하는 것을 방지하여 정밀한 코팅이 구현되도록 할 수 있다.
상기 코팅 방법은 당업계에 알려진 통상적인 코팅 방법이 사용될 수 있으며, 예를 들면 딥(Dip) 코팅, 다이(Die) 코팅, 롤(roll) 코팅, 콤마(comma) 코팅 또는 이들의 혼합방식 등 다양한 방식이 적용될 수 있다.
상기 슬러리는 전극과의 결합력을 개선하는 고분자 바인더가 용매에 용해된 고분자 용액이 사용될 수 있으며, 분리막의 안전성을 개선하기 위해 상기 고분자 용액에, 무기물 입자가 투입되고 분산되어 준비될 수 있다. 이때, 사용되는 무기물 입자는 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 상기 무기물 입자는 적용되는 전기화학소자의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 특히, 이온 전달 능력이 있는 무기물 입자를 사용하는 경우 전기화학소자 내의 이온 전도도를 높여 성능 향상을 도모할 수 있다.
또한, 무기물 입자로서 유전율이 높은 무기물 입자를 사용하는 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.
전술한 이유들로 인해, 상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상, 또는 10 이상인 고유전율 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자의 비제한적인 예로는 BaTiO3, Pb(ZrxTi1-x)O3 (PZT, 여기서 0 < x < 1), Pb1 - xLaxZr1 - yTiyO3 (PLZT, 여기서, 0 < x < 1, 0 < y < 1임), (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3 (PMN-PT, 여기서 0 < x < 1), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, SiC, TiO2 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
특히, 전술한 BaTiO3, Pb(ZrxTi1-x)O3 (PZT, 여기서 0 < x < 1), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT, 여기서, 0 < x < 1, 0 < y < 1임), (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3 (PMN-PT, 여기서 0 < x < 1), 하프니아(HfO2)와 같은 무기물 입자들은 유전율 상수 100 이상인 고유전율 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 일정 압력을 인가하여 인장 또는 압축되는 경우 전하가 발생하여 양쪽 면 간에 전위차가 발생하는 압전성(piezoelectricity)을 가짐으로써, 외부 충격에 의한 양(兩) 전극의 내부 단락 발생을 방지하여 전기화학소자의 안전성 향상을 도모할 수 있다. 또한, 전술한 고유전율 무기물 입자와 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자들을 혼용할 경우 이들의 상승 효과는 배가될 수 있다.
상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 리튬 원소를 함유하되 리튬을 저장하지 아니하고 리튬 이온을 이동시키는 기능을 갖는 무기물 입자를 지칭하는 것으로서, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 입자 구조 내부에 존재하는 일종의 결함(defect)으로 인해 리튬 이온을 전달 및 이동시킬 수 있기 때문에, 전지 내 리튬 이온 전도도가 향상되고, 이로 인해 전지 성능 향상을 도모할 수 있다. 상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자의 비제한적인 예로는 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 1, 0 < z < 3), 14Li2O-9Al2O3-38TiO2-39P2O5 등과 같은 (LiAlTiP)xOy 계열 glass (0 < x < 4, 0 < y < 13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), Li3 . 25Ge0 .25P0. 75S4 등과 같은 리튬게르마니움티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0 < x < 4, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), Li3N 등과 같은 리튬나이트라이드(LixNy, 0 < x < 4, 0 < y < 2), Li3PO4-Li2S-SiS2 등과 같은 SiS2 계열 글래스(LixSiySz, 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4), LiI-Li2S-P2S5 등과 같은 P2S5 계열 글래스(LixPySz, 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) 또는 이들의 혼합물 등이 있다.
상기 용매는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 아세톤, 테트라하이드로푸란, 메틸렌클로라이드, 클로로포름, 디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 시클로헥산 및 물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 용매 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 고분자 바인더는, 폴리비닐리덴 풀루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 헥사풀루오로프로필렌(hexafluoro propylene, HFP), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로 프로필렌(polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로 에틸렌(polyvinylidene fluorideco-trichloro ethylene), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리부틸아크릴레이트(polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트(celluloseacetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸 풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸 셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸 수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란(pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose), 아크리로니 트릴-스티렌-부타디엔 공중합체(acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer) 및 폴리이미드(polyimide)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
이어서, 코팅된 분리막 원단이 건조 장치로 이송되어, 슬러리의 건조가 수행된다. 상기 건조는 상온 건조, 열풍 건조, 가열 건조 또는 냉풍 건조 등 적절한 방법을 통해 이루어질 수 있다. 일례로, 고온의 열을 조사하는 램프 사이에 코팅된 분리막 원단을 통과시켜 상기 램프에서 조사되는 열에 의해 상기 슬러리가 건조될 수 있다.
다음으로, 상기 (d) 단계에서, 표시 장치(50)에 의해 검출기에 의해서 특정된 위치에 해당되는 위치를 다공성 코팅층의 표면에서 잉크로 표시한다. 상기 (b) 단계에서 검출기에 의해 인식 수단들의 위치가 특정되며, 특정된 위치를 잉크로 표시장치(50)로 표시함으로써, 다공성 코팅층의 표면으로 불량 부분이 피복되더라도 분리막 원단에서 불량이 발생된 부분을 확인할 수 있다.
본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 표시 장치로는 잉크젯 프린터(Inkjet Printer)를 사용할 수 있으나 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 잉크는 다공성 코팅층의 표면에 프린팅 되어 전지 제조 공정 중 인쇄 상태가 안정적으로 유지될 수 있고, 표시 부분이 육안이나 기계적 또는 전자적 인식 장치로 인식될 수 있는 것이면 어느 것이나 사용할 수 있으며 특별한 성분으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 상기 표시는 표시된 부분이 포함된 불량 부분이 재단되어 제거될 때 까지 유지될 수 있도록 인쇄 상태가 안정적인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 표시 장치(50)는 검출기(20)에서 송신된 위치 데이터를 수신할 수 있는 수신 장치, 코팅 공정에서 분리막 원단의 이동 거리 등 검출기(20)와 표시 장치(50) 사이의 위치 관계를 파악하여 불량 위치의 정보 데이터를 산출할 수 있는 연산 장치 및 상기 산출된 위치 정보 데이터에 따라 불량 위치를 표시할 수 있는 표시 장치를 포함할 수 있으며, 상기 수신 장치, 연산 장치 및 표시 장치를 제어할 수 있는 제어 장치를 더 포함할 수 있다. 상기 표시는 인식 수단들의 특정된 위치가 아닌, 특정 위치를 포함하는 인접한 위치에 표시될 수 있다. 상기 표시는 불량이 발생한 위치를 확인하고 제거할 수 있는 정도의 위치이면 불량의 크기보다 크거나 작더라도 무방하다. 또한, 상기 잉크는 불량 위치를 확인할 수 있는 물질이면 제한되지 않는다.
한편, 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 코팅 공정은 공정의 속도, 순서, 온도 등 제반 공정 조건을 제어하는 제어 장치(60)를 통해 제어될 수 있으며, 이를 위해 상기 제어 장치는 검출기(20), 도포 장치(30), 건조 장치(40) 및 표시 장치(50)와 전자적으로 연결되어 데이터를 송수신 할 수 있다. 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서 상기 검출기(20)와 상기 표시 장치(50)는 상기 제어 장치(60)을 통해 불량 부분의 위치 데이터를 전자적으로 송수신 할 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.
10: 분리막 원단
20: 검출기
30: 도포 장치
40: 건조 장치
50: 표시 장치
60: 제어 장치

Claims (6)

  1. (a) 원단의 표면에 불량 부분이 인식 수단으로 표시된 분리막 원단이 코팅 공정에 제공되는 단계;
    (b) 상기 분리막 원단에서 불량 부분이 표시된 인식 수단들의 위치가 검출기에 의해 특정되는 단계;
    (c) 상기 분리막 원단의 적어도 일면에 다공성 코팅층 형성용 슬러리가 도포되고 건조되는 단계; 및
    (d) 상기 다공성 코팅층상에 상기 검출기를 통해 특정된 인식 수단들의 위치가 잉크로 표시되는 단계;를 포함하는 이차 전지용 분리막의 코팅 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 상기 분리막 원단이 연속적으로 코팅 장치에 제공되어 인라인으로 코팅이 수행되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막의 코팅 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 코팅층 형성용 슬러리는 고분자 바인더가 용매에 용해된 고분자 용액에 무기물 입자가 분산되어 준비된 것인 이차전지용 분리막의 코팅 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 용매는 아세톤, 테트라하이드로푸란, 메틸렌클로라이드, 클로로포름, 디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 시클로헥산 및 물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막의 코팅 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 분리막 원단은 고분자 재료를 포함하는 다공성 필름 및/또는 부직포를 포함할 수 있으며, 여기에서 상기 고분자 재료는 폴리올레핀계 고분자 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이트 및 폴리에틸렌나프탈렌으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것인, 이차전지용 분리막의 코팅방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인식 수단은 X선 반응 잉크, 적외선 반응 잉크, 도전성 잉크, 자성 잉크 및 감광성 고분자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막의 코팅방법.


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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190018211A (ko) * 2017-08-14 2019-02-22 주식회사 엘지화학 분리막 내전압 불량 검출법을 포함하는 전지 분리막의 제조방법
CN110233221A (zh) * 2018-03-05 2019-09-13 比亚迪股份有限公司 一种电池隔膜及其制备方法和一种锂离子电池及其制备方法
CN110504402A (zh) * 2019-07-16 2019-11-26 洛阳中超新材料股份有限公司 改性氧化铝、氧化铝浆料及其制备方法和陶瓷涂布锂电池隔膜及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140045249A (ko) * 2012-10-08 2014-04-16 에스티에스반도체통신 주식회사 집적회로 패키지의 불량 표시 방법
JP5815909B1 (ja) * 2014-10-10 2015-11-17 住友化学株式会社 セパレータ原反の製造方法、セパレータの製造方法、セパレータ原反、及びセパレータ原反製造装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140045249A (ko) * 2012-10-08 2014-04-16 에스티에스반도체통신 주식회사 집적회로 패키지의 불량 표시 방법
JP5815909B1 (ja) * 2014-10-10 2015-11-17 住友化学株式会社 セパレータ原反の製造方法、セパレータの製造方法、セパレータ原反、及びセパレータ原反製造装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190018211A (ko) * 2017-08-14 2019-02-22 주식회사 엘지화학 분리막 내전압 불량 검출법을 포함하는 전지 분리막의 제조방법
CN110233221A (zh) * 2018-03-05 2019-09-13 比亚迪股份有限公司 一种电池隔膜及其制备方法和一种锂离子电池及其制备方法
CN110233221B (zh) * 2018-03-05 2022-01-07 比亚迪股份有限公司 一种电池隔膜及其制备方法和一种锂离子电池及其制备方法
CN110504402A (zh) * 2019-07-16 2019-11-26 洛阳中超新材料股份有限公司 改性氧化铝、氧化铝浆料及其制备方法和陶瓷涂布锂电池隔膜及其制备方法
CN110504402B (zh) * 2019-07-16 2021-03-16 洛阳中超新材料股份有限公司 改性氧化铝、氧化铝浆料及其制备方法和陶瓷涂布锂电池隔膜及其制备方法

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