KR20170087127A - 진동 인가부를 포함하고 있는 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치 - Google Patents

진동 인가부를 포함하고 있는 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이차전지용 전극조립체의 분리막에 코팅되는 분리막 코팅용 슬러리의 균일한 분산을 위한 장치로서, 상기 분리막 코팅용 슬러리를 분산시킬 수 있도록 진동을 인가하는 진동 인가부; 상기 진동 인가부의 적어도 일부 외면에 접하면서 분리막 코팅용 슬러리가 위치하도록 슬러리의 수용 공간이 설정되어 있는 슬러리 유동부; 및 상기 슬러리 유동부의 적어도 일부 외면에 액상 냉매가 위치하도록 액상 냉매의 수용 공간이 설정되어 있는 냉매 유동부;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치를 제공한다.

Description

진동 인가부를 포함하고 있는 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치 {Device Comprising Vibration Apply Part for Dispersing Slurry for Coating Separator}
본 발명은 진동 인가부를 포함하고 있는 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체 등을 들 수 있으며, 최근에는, 상기 젤리-롤형 전극조립체 및 스택형 전극조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 단위셀들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체가 개발되었다.
또한, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
특히, 최근에는 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
일반적으로, 이러한 이차전지를 구성하는 전극조립체의 양극과 음극사이에 개재되는 분리막은 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
특히, 이러한 분리막은 전지의 안전성을 향상시킬 수 있도록, 다양한 성분들이 용매에 혼합된 슬러리의 형태로서, 상기 시트나 부직포로 이루어진 기재 상에 코팅되어 사용되기도 한다.
그러나, 상기 분리막 코팅용 슬러리에 포함되는 성분들이 높은 밀도를 갖는 경우, 슬러리 내에서 상기 성분의 입자들을 분산시키는데 어려움이 있을 뿐만 아니라, 상기 입자들이 슬러리 내에서 균일하게 분산되더라도, 상기 기재에 대한 코팅을 위해 이송되는 과정에서, 시간이 지남에 따라, 상기 입자들과 용매의 상(phase) 분리가 발생할 수 있으며, 이는 상기 슬러리가 코팅된 분리막 및 상기 분리막을 포함하는 전극조립체의 성능을 저하시키는 요인으로 작용할 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치가 상기 분리막 코팅용 슬러리를 분산시킬 수 있도록 진동을 인가하는 진동 인가부를 포함하도록 구성함으로써, 다양한 성분의 입자들이 용매에 분산된 형태의 분리막 코팅용 슬러리를 보다 균일하게 혼합 및 분산시킬 수 있으며, 분리막 기재에 대한 코팅을 위해 이송되는 과정에서, 시간에 따른 입자들과 용매의 상 분리를 방지해, 상기 분리막 코팅용 슬러리가 코팅된 분리막 및 이를 포함하는 전극조립체의 성능 저하를 방지하고, 상기 분리막 기재에 대한 코팅을 위해 슬러리가 이송되는 유로 상에 설치됨으로써, 상기 슬러리의 균일한 혼합 및 분산에 소요되는 추가적인 시간 및 비용을 단축시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치는,
이차전지용 전극조립체의 분리막에 코팅되는 분리막 코팅용 슬러리의 균일한 분산을 위한 장치로서,
상기 분리막 코팅용 슬러리를 분산시킬 수 있도록 진동을 인가하는 진동 인가부;
상기 진동 인가부의 적어도 일부 외면에 접하면서 분리막 코팅용 슬러리가 위치하도록 슬러리의 수용 공간이 설정되어 있는 슬러리 유동부; 및
상기 슬러리 유동부의 적어도 일부 외면에 액상 냉매가 위치하도록 액상 냉매의 수용 공간이 설정되어 있는 냉매 유동부;
를 포함하고 있는 구조일 수 있다.
따라서, 다양한 성분의 입자들이 용매에 분산된 형태의 상기 분리막 코팅용 슬러리를 보다 균일하게 분산시킬 수 있으며, 분리막 기재에 대한 코팅을 위해 이송되는 과정에서, 시간에 따른 입자들과 용매의 상 분리를 방지해, 상기 분리막 코팅용 슬러리가 코팅된 분리막 및 이를 포함하는 전극조립체의 성능 저하를 방지할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 분리막 코팅용 슬러리는 유기물, 무기물, 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상과 용매를 포함하고 있을 수 있다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 상기 분리막 코팅용 슬러리는 전지의 안전성을 향상시킬 수 있도록, 다양한 성분들이 용매에 혼합된 형태로 이루어져 있으며, 이러한 경우에, 상기 성분들은 유기물, 무기물, 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
이때, 이러한 성분들은 용매에 용해되어 슬러리를 구성함으로써, 보다 용이하게 상기 분리막 기재 상에 코팅될 수 있다.
그러나, 상기 유기물, 무기물, 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진 성분들은 입자 형태로서 상기 용매에 용해되므로, 상기 용매에 의한 혼합 및 분산이 용이하지 않으며, 특히, 상기 입자들이 높은 밀도를 갖는 경우, 상기 용매에 대한 균일한 분산이 더욱 용이하지 않을 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치는 진동 인가부를 통해, 상기 분리막 코팅용 슬러리에 진동을 인가함으로써, 상기 슬러리를 균일하게 혼합 및 분산시킬 수 있으며, 이에 따라, 상기 슬러리가 코팅되는 분리막 및 상기 분리막을 포함하는 전극조립체의 성능 저하를 보다 용이하게 방지할 수 있다.
한편, 상기 슬러리 유동부는 분리막 코팅용 슬러리의 유입 및 배출을 위한 슬러리 유입구 및 슬러리 배출구가 구비되어 있는 구조의 슬러리 용기(container)로 이루어져 있고, 상기 진동 인가부는 슬러리 유동부인 슬러리 용기의 내부에 위치하는 구조일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 분리막 코팅용 슬러리는 상기 슬러리 유입구를 통해 진동 인가부가 위치하는 슬러리 용기 내로 유입되며, 상기 진동 인가부로부터 인가되는 진동에 의해 균일하게 분산된 상태에서 상기 슬러리 배출구를 통해 슬러리 용기로부터 배출되는 구조로서, 상기 분리막 코팅용 슬러리의 유입, 분산 및 배출이 연속적으로 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치는 상기 분리막 코팅용 슬러리의 제조 장치 내지 저장 장치로부터 상기 슬러리의 코팅 장치에 이르는 유로 상에 설치되어, 연속적으로 유동하는 상기 슬러리를 보다 용이하게 분산시킬 수 있으며, 이에 따라, 상기 슬러리의 이송 과정에서 시간이 지남에 따라 발생할 수 있는 상 분리를 방지하고, 균일한 분산 상태를 유지함으로써, 상기 슬러리의 균일한 혼합 및 분산에 추가적으로 소요되는 시간 및 비용을 단축시킬 수 있다.
이때, 상기 슬러리 유입구 및 슬러리 배출구는, 분리막 코팅용 슬러리가 진동 인가부 쪽을 향하여 제 1 방향으로 유입된 후 제 1 방향에 수직이면서 진동 인가부로부터 멀어지는 제 2 방향으로 배출되도록, 슬러리 용기에 설치되어 있는 구조일 수 있다.
즉, 상기 분리막 코팅용 슬러리는 슬러리 유동부의 슬러리 용기 내로 유입된 직후에, 상기 슬러리 용기 내부에 위치한 진동 인가부로 향함으로써, 상기 진동 인가부로부터 인가되는 진동에 의해 균일하게 분산될 수 있으며, 상기 분산이 이루어진 직후에, 상기 슬러리 용기로부터 신속하게 배출될 수 있다.
또한, 상기 분리막 코팅용 슬러리는 서로 상이한 제 1 방향 및 제 2 방향으로 각각 유입 및 배출됨으로써, 진동 인가부로부터 인가되는 진동이 보다 효과적으로 전달될 수 있는 충분한 시간을 확보할 수 있는 동시에, 제 1 방향 및 제 2 방향은 서로 수직으로 형성됨으로써, 상기 분리막 코팅용 슬러리의 유동 경로에 대한 절곡을 최소화함으로써, 상기 분리막 코팅용 슬러리가 슬러리 용기 내에서 유동이 지나치게 정체되는 현상을 방지할 수 있다.
이때, 상기 슬러리 용기는 내부로 유입된 분리막 코팅용 슬러리가 용이하게 유동하는 동시에, 진동 인가부로부터 인가되는 진동에 의해 용이하게 분산될 수 있는 구조라면, 그 구조가 크게 제한되는 것은 아니며, 상세하게는, 상기 분리막 코팅용 슬러리의 유동이 국부적으로 정체되는 현상을 방지하고, 상기 진동 인가부로부터 인가되는 진동이 각 방향에서 균일하게 전달될 수 있도록, 원통형 용기일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 냉매 유동부는, 액상 냉매의 유입 및 배출을 위한 냉매 유입구 및 냉매 배출구가 구비되어 있고 슬러리 유동부가 내부 중공 부위에 위치하는 구조의 냉매 튜브로 이루어질 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 슬러리 용기 내로 유입되는 분리막 코팅용 슬러리는 진동 인가부로부터 인가되는 진동으로 인한 에너지가 누적될 수 있으며, 상기 에너지는 열 에너지로 전환되어, 분리막 코팅용 슬러리의 온도를 상승시킬 수 있다.
그러나, 이러한 온도 상승은 분리막 코팅용 슬러리의 물리적 특성에 영향을 줄 수 있을 뿐 아니라, 상기 분리막 코팅용 슬러리의 열 에너지가 슬러리 용기 내지 슬러리 배출구에 전달 및 누적됨으로써, 슬러리 유동부의 구조적 안정성을 저하시키고, 상기 슬러리 유동부를 포함하는 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치의 수명을 단축시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치는 상기 슬러리 유동부의 적어도 일부 외면에 액상 냉매가 위치하도록 액상 냉매의 수용 공간이 설정되어 있는 냉매 유동부를 포함함으로써, 상기 문제점을 예방할 수 있다.
이때, 상기 냉매 유동부는, 냉매 유입구 및 냉매 배출구를 통해 액상 냉매가 연속적으로 유입 및 배출됨으로써, 슬러리 유동부에서 발생하는 열 에너지를 용이하게 제거할 수 있으며, 상기 슬러리 유동부가 내부 중공 부위에 위치하는 구조의 냉매 튜브로 이루어짐으로써, 상기 액상 냉매가 상기 슬러리 유동부와 직접적으로 접촉해 열 에너지를 제거하므로, 상기 효과를 극대화할 수 있다.
이러한 경우에, 상기 냉매 튜브의 내부 중공 부위는 슬러리 유동부의 외면의 10% 내지 90%와 접하고 있는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 슬러리 유동부는 액상 냉매의 유동에도 불구하고, 냉매 튜브의 내부 중공 부위에서 안정적으로 고정 유지될 수 있다.
만일, 상기 냉매 튜브의 내부 중공 부위가 슬러리 유동부의 외면과 접하고 있는 면적이 10% 미만일 경우에는, 상기 슬러리 유동부를 안정적으로 고정 유지하지 못할 수 있으며, 이와 반대로, 90%를 초과하여 접하고 있는 경우에는, 냉매 튜브의 내부 중공 부위에서, 액상 냉매가 원활하게 유동할 수 있을 정도의 충분한 공간을 확보하지 못할 수 있다.
또한, 상기 냉매 유입구 및 냉매 배출구는, 액상 냉매가 슬리러 유동부 쪽을 향하여 제 3 방향으로 유입된 후 제 3 방향에 대향 방향인 제 4 방향으로 배출되도록, 냉매 튜브에 설치되어 있는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 액상 냉매는 서로 대향하는 제 3 방향 및 제 4 방향으로 각각 유입 및 배출됨으로써, 슬러리 유동부와의 접촉을 통해 열 에너지를 교환할 수 있는 충분한 시간을 확보할 수 있다.
또한, 상기 제 1 방향은 제 3 방향 및 제 4 방향에 대해 각각 수직 관계에 있고, 상기 제 2 방향은 제 4 방향과 평행 관계에 있는 구조일 수 있다.
구체적으로, 상기 냉매 유입구와 슬러리 배출구는 장치의 제 1 측면 상에 각각 위치하고, 상기 슬러리 유입구는 제 1 측면에 인접한 장치의 제 2 측면 상에 위치하며, 상기 냉매 배출구는 제 1 측면에 대향하는 장치의 제 3 측면 상에 위치하는 구조일 수 있다.
더욱 구체적으로, 분리막 코팅용 슬러리로부터 전달되어 누적되는 열 에너지는 상기 분리막 코팅용 슬러리가 슬러리 용기로부터 배출되는 슬러리 배출구에서 최대일 수 있으며, 이에 따라, 상기 냉매 유입구는 냉매 배출구와 동일한 장치의 제 1 측면 상에 위치함으로써, 상기 슬러리 배출구에 누적되는 열 에너지를 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 상기 슬러리 유입구는, 분리막 코팅용 슬러리가 유동하는 과정에서의 절곡을 최소화할 수 있도록, 장치의 제 1 측면에 인접한 장치의 제 2 측면에 상에 위치함으로써, 슬러리 배출구와 수직인 방향에 위치할 수 있으며, 상기 냉매 배출구는 제 1 측면에 대향하는 장치의 제 3 측면 상에 위치함으로써, 슬러리 유동부와의 접촉을 통해 열 에너지를 교환할 수 있는 충분한 시간을 확보할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 진동은, 분리막 코팅용 슬러리가 슬러리 유동부에서 유동하는 동안에는, 진동 인가부로부터 계속적으로 인가되는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 분리막 코팅용 슬러리는 슬러리 유동부에서 유동하는 동안 보다 균일하게 분산되어 배출될 수 있다.
또한, 상기 진동은 진동 인가부에서 발생하는 초음파에 의해 인가되는 구조일 수 있다.
일반적으로, 초음파는 고유의 높은 진동수로 인하여 슬러리 유동부 내로 유입되는 분리막 코팅용 슬러리에 규칙적인 진동을 인가할 수 있으며, 이에 따라, 상기 분리막 코팅용 슬러리를 보다 균일하게 분산시킬 수 있다.
특히, 상기 초음파는 20 kHz 내지 100 kHz, 보다 상세하게는, 20 kHz 내지 80 kHz의 진동수를 가질 수 있다.
만일, 상기 초음파의 진동수가 상기 범위보다 낮을 경우에는, 소망하는 분산 효과를 발휘하지 못할 수 있으며, 이와 반대로, 상기 범위보다 높을 경우에는, 지나친 진동으로 인해 분리막 코팅용 슬러리에 누적되는 열 에너지가 증가함으로써, 상기 분리막 코팅용 슬러리의 물리적 특성이 변화하거나, 상기 열 에너지의 누적에 따른 장치의 구조적 손상이 유발될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 액상 냉매의 유량 및/또는 유속은 진동 인가부로부터 인가되는 진동의 진동수에 대응하여 조절될 수 있다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 분리막 코팅용 슬러리 및 슬러리 유동부에 누적되는 열 에너지는 진동 인가부로부터 인가되는 진동에 의해 발생할 수 있다.
이에 따라, 상기 액상 냉매의 유량 및/또는 유속은 진동 인가부로부터 인가되는 진동의 진동수에 대응하여 조절될 수 있으며, 상세하게는, 상기 진동 인가부로부터 인가되는 진동의 진동수가 증가할수록, 이에 대응하여, 상기 액상 냉매의 유량 및/또는 유속 역시 증가함으로써, 상기 분리막 코팅용 슬러리 및 슬러리 유동부에 누적되는 열 에너지를 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 분리막 코팅용 슬러리 및 상기 분리막 코팅용 슬러리가 코팅된 분리막을 포함하는 전극조립체를 제공한다.
이때, 상기 분리막은 고에너지 밀도의 전지의 안전성의 향상을 위하여, 유/무기 복합 다공성의 SRS(Safety-Reinforcing Separators) 분리막일 수 있다.
상기 SRS 분리막은 폴리올레핀 계열 분리막 기재상에 무기물 입자와 바인더 고분자를 활성층 성분으로 사용하여 제조되며, 이때 분리막 기재 자체에 포함된 기공 구조와 더불어 활성층 성분인 무기물 입자들간의 빈 공간(interstitial volume)에 의해 형성된 균일한 기공 구조를 갖는다.
이러한 유/무기 복합 다공성 분리막을 사용하는 경우 통상적인 분리막을 사용한 경우에 비하여 화성 공정(Formation)시의 스웰링(swelling)에 따른 전지 두께의 증가를 억제할 수 있다는 장점이 있고, 바인더 고분자 성분으로 액체 전해액 함침시 겔화 가능한 고분자를 사용하는 경우 전해질로도 동시에 사용될 수 있다.
또한, 상기 유/무기 복합 다공성 분리막은 분리막 내 활성층 성분인 무기물 입자와 바인더 고분자의 함량 조절에 의해 우수한 접착력 특성을 나타낼 수 있으므로, 전지 조립 공정이 용이하게 이루어질 수 있다는 특징이 있다.
상기 무기물 입자는 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 본 발명에서 사용할 수 있는 무기물 입자는 적용되는 전지의 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 사용하는경우, 전기 화학 소자 내의 이온 전도도를 높여 성능 향상을 도모할 수 있으므로, 가능한 이온 전도도가 높은 것이 바람직하다. 또한, 상기 무기물 입자가 높은 밀도를 갖는 경우, 코팅시 분산시키는데 어려움이 있을 뿐만 아니라 전지 제조시 무게 증가의 문제점도 있으므로, 가능한 밀도가 작은 것이 바람직하다. 또한, 유전율이 높은 무기물인 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.
상기 전극조립체의 기타 구성은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치는, 분리막 코팅용 슬러리를 분산시킬 수 있도록 진동을 인가하는 진동 인가부를 포함하도록 구성됨으로써, 다양한 성분의 입자들이 용매에 분산된 형태의 분리막 코팅용 슬러리를 보다 균일하게 혼합 및 분산시킬 수 있으며, 분리막 기재에 대한 코팅을 위해 이송되는 과정에서, 시간에 따른 입자들과 용매의 상 분리를 방지해, 상기 분리막 코팅용 슬러리가 코팅된 분리막 및 이를 포함하는 전극조립체의 성능 저하를 방지하고, 상기 분리막 기재에 대한 코팅을 위해 슬러리가 이송되는 유로 상에 설치됨으로써, 상기 슬러리의 균일한 혼합 및 분산에 소요되는 추가적인 시간 및 비용을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 2는 도 1의 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치의 단면 구조를 개략적으로 나타낸 수직 단면도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있으며, 도 2에는 도 1의 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치의 단면 구조를 개략적으로 나타낸 수직 단면도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치(100)는 진동 인가부(110), 슬러리 유동부(120) 및 냉매 유동부(130)를 포함하고 있다.
진동 인가부(110)는 슬러리 유동부(120) 내부에 위치해 있으며, 슬러리 유동부(120) 내부로 유입되는 분리막 코팅용 슬러리(101)에 초음파에 의해 진동을 인가한다.
슬러리 유동부(120)는 내부에 진동 인가부(110)를 포함하고 있으며, 내부로 유입된 분리막 코팅용 슬러리(101)가 분리막 진동 인가부(110)의 외측면(111)에 접하면서 위치하도록, 분리막 코팅용 슬러리(101)의 수용 공간(125)을 설정하고 있다.
슬러리 유동부(120)는 분리막 코팅용 슬러리(101)의 유입 및 배출을 위한 슬러리 유입구(122) 및 슬러리 배출구(123)가 구비되어 있는 구조의 슬러리 용기(121)로 이루어져 있다.
냉매 유동부(130)는 내부에 슬러리 유동부(120)를 포함하고 있으며, 슬러리 유동부(120)의 외측면(124)에 액상 냉매(102)가 위치하도록 내부 중공 부위(135)에 액상 냉매(102)의 수용 공간을 설정하고 있다.
냉매 유동부(130)는, 액상 냉매(102)의 유입 및 배출을 위한 냉매 유입구(132) 및 냉매 배출구(133)를 포함하고 있고, 슬러리 유동부(120)가 내부 중공 부위(135)에 위치하는 구조의 냉매 튜브(131)로 이루어져 있다.
냉매 튜브(131)의 내부 중공 부위(135)는 하면(134)의 일부가 슬러리 유동부(120)의 하면(124)과 접하고 있다.
따라서, 슬러리 유동부(120)는 액상 냉매(102)가 냉매 튜브(131)의 내부 중공 부위(135)를 유동하더라도, 안정적으로 고정 유지될 수 있다.
냉매 유입구(132)와 슬러리 배출구(123)는 장치(100)의 제 1 측면(S1) 상에 각각 위치하고, 상기 슬러리 유입구(122)는 제 1 측면(S1)에 인접한 장치(100)의 제 2 측면(S2) 상에 위치하며, 상기 냉매 배출구(123)는 제 1 측면(S1)에 대향하는 장치(100)의 제 3 측면(S3) 상에 위치해 있다.
따라서, 분리막 코팅용 슬러리(101)는 진동 인가부(110) 쪽을 향하여 제 2 측면(S2) 방향에서 유입된 후 제 2 측면(S2)에 수직이면서 진동 인가부(110)로부터 멀어지는 제 1 측면(S1) 방향으로 배출됨으로써, 슬러리 유동부(120) 내에서의 절곡이 최소화되는 동시에, 효과적으로 균일하게 분산될 수 있으며, 액상 냉매(102)는 슬러리 유동부(120) 쪽을 향하여 제 1 측면(S1) 방향에서 유입된 후 제 1 측면(S1)에 대향 방향인 제 3 측면(S3) 방향으로 배출됨으로써, 냉각 효과를 극대화시킬 수 있다.
또한, 상기 구조를 통해, 상대적으로 열 에너지가 최대로 누적되는 냉매 배출구(133) 부위에서의 냉각 효과를 극대화시킬 수 있다.
진동 인가부(110), 슬러리 유동부(120) 및 냉매 유동부(130)는 각각 원통형 구조로 이루어져 있다.
따라서, 진동 인가부(110)로부터 인가되는 진동이 각 방향으로 균일하게 전달될 수 있으며, 슬러리 유동부(120)와 냉매 유동부(130) 내부로 유입되는 분리막 코팅용 슬러리(101)와 액상 냉매(102)가 국부적인 유속의 차이 없이, 보다 원활하게 유동할 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (16)

  1. 이차전지용 전극조립체의 분리막에 코팅되는 분리막 코팅용 슬러리의 균일한 분산을 위한 장치로서,
    상기 분리막 코팅용 슬러리를 분산시킬 수 있도록 진동을 인가하는 진동 인가부;
    상기 진동 인가부의 적어도 일부 외면에 접하면서 분리막 코팅용 슬러리가 위치하도록 슬러리의 수용 공간이 설정되어 있는 슬러리 유동부; 및
    상기 슬러리 유동부의 적어도 일부 외면에 액상 냉매가 위치하도록 액상 냉매의 수용 공간이 설정되어 있는 냉매 유동부;
    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 분리막 코팅용 슬러리는 유기물, 무기물, 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상과 용매를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 슬러리 유동부는 분리막 코팅용 슬러리의 유입 및 배출을 위한 슬러리 유입구 및 슬러리 배출구가 구비되어 있는 구조의 슬러리 용기(container)로 이루어져 있고, 상기 진동 인가부는 슬러리 유동부인 슬러리 용기의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 슬러리 유입구 및 슬러리 배출구는, 분리막 코팅용 슬러리가 진동 인가부 쪽을 향하여 제 1 방향으로 유입된 후 제 1 방향에 수직이면서 진동 인가부로부터 멀어지는 제 2 방향으로 배출되도록, 슬러리 용기에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 슬러리 용기는 원통형 용기인 것을 특징으로 하는 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매 유동부는, 액상 냉매의 유입 및 배출을 위한 냉매 유입구 및 냉매 배출구가 구비되어 있고 슬러리 유동부가 내부 중공 부위에 위치하는 구조의 냉매 튜브로 이루어진 것을 특징으로 하는 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 냉매 튜브의 내부 중공 부위는 슬러리 유동부의 외면의 10% 내지 90%와 접하고 있는 것을 특징으로 하는 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 냉매 유입구 및 냉매 배출구는, 액상 냉매가 슬리러 유동부 쪽을 향하여 제 3 방향으로 유입된 후 제 3 방향에 대향 방향인 제 4 방향으로 배출되도록, 냉매 튜브에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치.
  9. 제 4 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 방향은 제 3 방향 및 제 4 방향에 대해 각각 수직 관계에 있고, 상기 제 2 방향은 제 4 방향과 평행 관계에 있는 것을 특징으로 하는 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치.
  10. 제 4 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 냉매 유입구와 슬러리 배출구는 장치의 제 1 측면 상에 각각 위치하고, 상기 슬러리 유입구는 제 1 측면에 인접한 장치의 제 2 측면 상에 위치하며, 상기 냉매 배출구는 제 1 측면에 대향하는 장치의 제 3 측면 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 진동은, 분리막 코팅용 슬러리가 슬러리 유동부에서 유동하는 동안에는, 진동 인가부로부터 계속적으로 인가되는 것을 특징으로 하는 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 진동은 진동 인가부에서 발생하는 초음파에 의해 인가되는 것을 특징으로 하는 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 초음파는 20 kHz 내지 100 kHz의 진동수를 가지는 것을 특징으로 하는 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 액상 냉매의 유량 및/또는 유속은 진동 인가부로부터 인가되는 진동의 진동수에 대응하여 조절되는 것을 특징으로 하는 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치.
  15. 제 1 항에 따른 분리막 코팅용 슬러리 분산 장치에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 분리막 코팅용 슬러리.
  16. 제 15 항에 따른 분리막 코팅용 슬러리가 코팅된 분리막을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
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