KR20170093343A - 주 토출 부재 및 보조 토출 부재를 포함하고 있는 전극 슬러리 코팅 장치 및 이를 사용하여 코팅하는 방법 - Google Patents

주 토출 부재 및 보조 토출 부재를 포함하고 있는 전극 슬러리 코팅 장치 및 이를 사용하여 코팅하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전극 활물질이 포함된 전극 슬러리를 집전체 상에 코팅하기 위한 전극 슬러리 코팅 장치로서, 집전체 상에 전극 슬러리를 제 1 차 코팅하기 위한 주 토출 부재(main discharging member); 및 주 토출 부재에 의해 집전체 상에 제 1 차 코팅된 전극 슬러리의 코팅 두께를 조절할 수 있도록, 코팅 두께가 상대적으로 얇은 부위에 전극 슬러리를 제 2 차 코팅하기 위한 적어도 하나 이상의 보조 토출 부재(auxiliary discharging member);를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 장치 및 이를 사용하여 코팅하는 방법을 제공한다.

Description

주 토출 부재 및 보조 토출 부재를 포함하고 있는 전극 슬러리 코팅 장치 및 이를 사용하여 코팅하는 방법 {Coating Device of Electrode Mix Having Main Discharging Member and Auxiliary Discharging Member and Method for Coating with the Same}
본 발명은 주 토출 부재 및 보조 토출 부재를 포함하고 있는 전극 슬러리 코팅 장치 및 이를 사용하여 코팅하는 방법에 관한 것이다.
최근 전자산업 발전의 중요한 경향은 디바이스의 와이어리스, 모바일 추세와 아날로그의 디지털로의 전환으로 요약될 수 있다. 무선 전화기(일명, 휴대폰)와 노트북 컴퓨터의 급속한 보급, 아날로그 카메라에서 디지털 카메라로의 전환 등을 그러한 대표적인 예로 들 수 있다.
이러한 경향과 더불어 디바이스의 작동 전원으로서 이차전지에 대한 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있다. 그 중에서도, 양극 활물질로서 리튬 전이금속 산화물, 리튬 복합 산화물 등을 사용하는 중량 대비 높은 출력과 용량의 리튬 이차전지가 크게 각광받고 있다. 리튬 이차전지는 양극/분리막/음극의 전극조립체가 전해질과 함께 밀폐된 용기에 내장되어 있는 구조로 이루어져 있다.
한편, 전극은 이온의 교환을 통해서 전류를 발생시키는데, 전극을 이루는 양극 및 음극은 금속으로 이루어진 전극판에 전극 활물질이 도포된 구조로 이루어진다.
일반적으로 음극은 구리 또는 알루미늄 등으로 이루어진 전극판에 탄소계 활물질이 도포된 구조로 이루어지고, 양극은 알루미늄 등으로 이루어진 전극판에 LiCoO2, LiMnO2, LiNiO2 등으로 이루어진 활물질이 코팅된 구조로 이루어진다.
이차전지의 출력을 극대화하기 위해서는 전극 활물질이 포함된 전극 슬러리를 전극판으로 사용되는 집전체에 균일한 두께로 도포하는 것이 무엇보다도 중요하다.
그러나, 종래의 토출 부재는 전극 슬러리를 도포하는 중에 전극 슬러리의 점성 등의 특성 및 토출 유량 등의 공정 조건에 따라 전극 슬러이의 유속 감소 등의 영향으로 중심부 내지 외측부 사이의 토출량의 지역적 분포 차이가 발생하는 것에 의해 이차전지의 전극판 코팅부에 도공량 편차가 존재하는 문제점이 있다.
특히, 종래의 토출 부재는 단일의 공급 펌프를 이용하여 하나의 유입구로 이차전지용 전극 합제를 공급받는 구조인 것이 일반적이었고, 이때, 유입구가 토출 부재의 후단 중심 부위에 위치할 경우, 토출 부재 선단에 위치한 배출구의 중심부와 외측부의 토출량 편차를 더욱 커지게 하였다.
이러한 도공량 편차는 이차전지의 전극 코팅에 있어서 전지 용량 차이를 발생시켜 생산된 전지들 간의 용량 편차를 발생시키는 단점이 있다.
또한, 전극 코팅의 경우 코팅된 유지부뿐만 아니라 알루미늄 또는 구리 호일로 사용된 무지부도 중요하게 사용되므로, 유지부의 측면 역시 정밀한 도공량 제어를 필요로 한다.
따라서, 이차전지의 전극 코팅부 전체에 코팅을 균일하게 할 수 있는 토출 부재에 관한 기술이 매우 필요한 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, 주 토출 부재에 의해 집전체 상에 제 1 차 코팅된 전극 슬러리의 코팅 두께가 상대적으로 얇은 부위에 전극 슬러리를 제 2 차 코팅하기 위한 적어도 하나 이상의 보조 토출 부재(auxiliary discharging member)를 더 포함하고 있을 경우, 이차전지의 전극 코팅부의 두께를 전체적으로 균일하게 조절할 수가 있어, 집전체에 도포된 전극 슬러리의 두께 불균일성을 해소 할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 장치는, 전극 활물질이 포함된 전극 슬러리를 집전체 상에 코팅하기 위한 전극 슬러리 코팅 장치로서,
집전체 상에 전극 슬러리를 제 1 차 코팅하기 위한 주 토출 부재(main discharging member); 및
주 토출 부재에 의해 집전체 상에 제 1 차 코팅된 전극 슬러리의 코팅 두께를 조절할 수 있도록, 코팅 두께가 상대적으로 얇은 부위에 전극 슬러리를 제 2 차 코팅하기 위한 적어도 하나 이상의 보조 토출 부재(auxiliary discharging member);
를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
여기서, "코팅 두께"는 주 토출 부재에 의해 제 1 차 코팅된 전극 슬러리의 집전체와 대향하는 방향의 두께를 의미하며, 일반적으로 토출 부재의 유입구가 후단 중심 부위에 위치할 경우, 토출 부재 선단에 위치한 배출구의 중심부와 외측부 사이에서 토출량 편차가 커지게 되므로, 제 1 차 코팅된 전극 슬러리의 코팅 두께가 상대적으로 얇은 부위가 발생하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 장치는, 토출량 편차가 발생하는 부위에 제 2 차 코팅하기 위한 적어도 하나 이상의 보조 토출 부재를 포함시킴으로써, 집전체의 도포된 전극 슬러리의 양측단의 두께를 미세 조절이 가능해짐에 따라, 토출 부재의 배출구의 폭 방향을 기준으로 내측부 내지 외측부의 토출량 편차가 최소화되고 전극 합제의 두께 균일성을 향상시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 주 토출 부재 및 보조 토출 부재 각각은, 전극 슬러리가 유입되는 유입구; 전극 슬러리를 집전체 상에 배출하는 적어도 하나 이상의 배출구; 및 유입구로부터 유입된 전극 슬러리가 배출구 방향으로 이송되도록 유입구와 배출구에 연통되어 형성되어 있는 이송부;를 포함할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 집전체는 전극 슬러리의 코팅을 위해 연속적으로 공급되는 금속 시트일 수 있고, 이러한 금속 시트는 도포되는 활물질의 종류에 따라 구리 또는 알루미늄 소재를 포함할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 주 토출 부재 또는 보조 토출 부재는 비교적 점성이 높은 슬러리형 재료를 도포하는 경우에 적합한 슬롯-다이(slot-die) 구조로 이루어질 수 있고, 구체적으로, 상기 주 토출 부재 또는 보조 토출 부재는, 일측 하단으로부터 상향 연장된 유입구; 유입구에 연통되어 있는 챔버; 챔버로부터 연장된 립(lip)을 포함하고 있는 하판; 하판의 상부에 위치하여 하판과 결합되는 상판; 및 상판 및 하판 사이에 위치하며, 플레이트 형상으로 이루어져 있고, 하판 및 상판과 함께 결합하여 이송부와 배출구를 형성하는 심(shim);을 포함하고 있을 수 있다.
이러한 슬롯 다이 구조를 이용할 경우, 아래와 같은 장점을 가지고 있다. 우선, 전극 슬러리의 저장 탱크로부터 슬롯 다이 구조의 토출 부재까지 공급하는 과정에서 공기 중에 용액이 노출되지 않아 전극 슬러리의 점도 변화가 적은 장점이 있고, 무맥동 정량 펌프를 사용할 경우, 일정 시간에 정량 도포가 가능하여 균일한 성능의 제품 생산에 용이하며, 또한, 코팅의 안정성 및 재현성이 뛰어나고, 다층 코팅, 스트라이프 코팅(stripe coating) 및 패턴 코팅이 가능하여 정밀하고 다양한 모양의 도포가 필요한 이차전지에 전극을 제조에 적용하는 것이 용이하다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 보조 토출 부재는 주 토출 부재로 분리되어 있는 별도의 부재일 수 있고, 구체적으로, 상기 보조 토출 부재는 집전체의 이송 방향에서 주 토출 부재로부터 이격되어 위치할 수 있다. 더욱 구체적으로, 이격된 거리는 제 1 차 코팅된 집전체가 이송되는 중에 전극 슬러리가 건조되어 제 2 차 코팅시 코팅층 간의 경계가 생기지 않을 정도의 거리가 적절하다.
한편, 종래의 토출 부재는 유입구에 인접한 배출구의 일측부에 토출량이 집중되고, 반면에 상기 배출구의 일측부에 대향하는 배출구의 외측부으로 갈수록 배출부의 토출량이 적어지는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명에 따른 제 1 차 코팅된 전극 슬러리의 코팅 두께가 상대적으로 얇은 부위는 집전체의 길이 방향을 기준으로 양측 단부일 수 있다.
또한, 상기 보조 토출 부재는 전극 슬러리의 토출 방향을 기준으로 폭 방향의 위치를 변경 가능하도록 이동 바(bar) 상에 장착되어 있을 수 있고, 상세하게는, 상기 전극 슬러리 코팅 장치는 제 1 보조 토출 부재 및 제 2 보조 토출 부재를 포함할 수 있으며, 상기 제 1 보조 토출 부재 및 제 2 보조 토출 부재 각각은 집전체에 제 1 차 코팅된 전극 슬러리의 코팅면 상의 제 1 측단부 및 제 2 측단부에 대응하여 위치할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 보조 토출 부재 또는 제 2 보조 토출 부재는 제 1 차 코팅된 전극 슬러리의 전체 폭 크기에 대해 1.5% 내지 10%의 폭 크기로 제 2 차 코팅할 수 있다. 이때, 상기 제 1 보조 토출 부재 또는 제 2 보조 토출 부재의 폭 크기가 5% 미만인 경우, 추가되는 전극 슬러리의 유입 폭이 너무 적을 수 있고, 상기 폭 크기가 20% 초과할 경우, 추가적인 전극 슬러리의 폭의 크기가 너무 커질 수 있으므로, 전극 두께 측정 센서의 오차 범위 이내로 조절하는 것이 어려울 수 있다.
또한, 상기 제 1 보조 토출 부재 또는 제 2 보조 토출 부재의 토출량은 주 토출 부재의 토출량의 1.5% 내지 10%일 수 있고, 이때, 상기 제 1 보조 토출 부재 또는 제 2 보조 토출 부재의 토출량이 5% 미만인 경우, 한번에 토출되는 전극 슬러리의 양이 너무 적어 공정 시간이 길어질 수 있고, 상기 토출량이 10% 초과인 경우, 한번에 토출되는 전극 슬러리의 양이 너무 커질 수 있으므로, 전극 두께 측정 센서의 오차 범위 이내로 조절하는 것이 어려울 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극 슬러리 코팅 장치는, 주 토출 부재의 유입구와 연결되어 전극 슬러리를 공급하는 메인 공급 펌프, 및 상기 보조 토출 부재와 연결되어 전극 슬러리를 공급하는 보조 공급 펌프를 포함하고 있을 수 있다.
또한, 상기 전극 슬러리 코팅 장치는, 상세하게는 전극 슬러리가 저장되는 저장 탱크, 및 상기 저장 탱크에 저장된 전극 슬러리를 토출 부재로 이송시키는 하나 이상의 펌프를 포함할 수 있다.
상기 탱크, 펌프, 및 이들을 잇는 파이프는 내화학성을 지닌 일반적인 제품이 사용될 수 있으며, 구체적인 설명에 대해서는 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
본 발명은 또한, 상기 전극 슬러리 코팅 장치를 이용하여 집전체 상에 전극 슬러리를 코팅하는 방법을 제공할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 코팅방법은,
주 토출 부재가 집전체 상에 전극 슬러리를 제 1 차 코팅하는 과정; 및
집전체 상에 제 1 차 코팅된 전극 슬러리의 코팅 두께가 균일하게 되도록, 보조 토출 부재가 전극 슬러리를 제 2 차 코팅하는 과정;
을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 집전체는 주 토출 부재에 의해 제 1 차 코팅된 이후에 보조 토출 부재로 이송되어, 보조 토출 부재에 의해 제 2 차 코팅될 수 있고, 이를 위해, 상기 주 토출 부재는, 집전체의 이송 방향을 기준으로, 보조 토출 부재로부터 이격된 위치에서, 보조 토출 부재 보다 앞 단에 위치되어 있을 수 있다. 또한, 상기 보조 토출 부재는 집전체 상에 제 1 차 코팅된 전극 슬러리가 건조되기 전에 전극 슬러리를 제 2 차 코팅하는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한, 전극 슬러리 코팅 장치를 사용하여 제조된 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다. 따라서, 본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 장치를 사용하여 제조된 전극은 전극 합제층의 두께가 균일하게 형성될 수 있는 바, 품질이 일정한 양품을 생산할 수 있다.
이러한 이차전지는, 금속시트 상에 전극 합제가 도포되어 있는 양극과 음극 사이에 분리막을 개재한 상태로 적층한 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체와, 상기 전극조립체에 전해액을 함침시킨 상태에서 전지케이스에 밀봉한 구조를 포함할 수 있고, 이러한 구조의 이차전지는 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.
본 발명은 또한, 단위셀로서 상기 이차전지를 둘 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공할 수 있다.
상기 전지팩은 예를 들어, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로부터 선택되는 디바이스의 전원으로 사용될 수 있다. 상기 디바이스는 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 장치는, 토출량 편차가 발생하는 부위에 제 2 차 코팅하기 위한 적어도 하나 이상의 보조 토출 부재를 포함하고 있는 바, 집전체의 도포된 전극 슬러리의 양측단의 두께를 미세 조절이 가능해짐에 따라, 토출 부재의 배출구의 폭 방향을 기준으로 내측부와 외측부의 토출량 편차가 최소화되고 전극 합제의 두께 균일성을 향상시킬 수 있는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 슬러리 코팅 장치의 간략한 공정도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 주 토출 부재의 모식적인 사시도이다;
도 3은 도 1의 주 토출 부재의 모식적인 A-A' 단면도와 전극 슬러리가 도포된 집전체를 함께 나타낸 모식도이다;
도 4는 도 1의 주 토출 부재 및 본 발명의 하나의 실시예에 따른 보조 토출 부재들의 모식적인 평면도와 전극 슬러리가 도포된 집전체를 함께 나타낸 모식도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 슬러리 코팅 장치를 사용하여 전극 슬러리를 코팅하는 방법의 순서도이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 내용을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 슬러리 코팅 장치의 간략한 공정도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 장치(400)는, 전극 활물질(도시되지 않음)이 포함된 전극 슬러리(500)를 집전체(310) 상에 코팅하기 위한 전극 슬러리 코팅 장치(400)로서, 집전체 롤(300)에서 집전체(310)를 권출된 집전체(310) 상에 전극 슬러리(500)를 제 1 차 코팅하기 위한 주 토출 부재(100)와, 이러한 주 토출 부재(100)에 의해 집전체(310) 상에 제 1 차 코팅된 전극 슬러리(500)의 코팅 두께를 조절할 수 있도록, 코팅 두께가 상대적으로 얇은 부위에 전극 슬러리(500)를 제 2 차 코팅하기 위한 제 1 보조 토출 부재(200) 및 제 2 보조 토출 부재(201)를 포함하고 있다.
또한, 본 발명의 전극 슬러리 코팅 장치(400)는, 주 토출 부재(100)의 유입구(110)와 연결되어 전극 슬러리(500)를 공급하는 메인 공급 펌프(420), 및 제 1 및 제 2 보조 토출 부재들(200, 201)과 연결되어 전극 슬러리(500)를 공급하는 보조 공급 펌프(430)를 포함하고 있다.
또한, 전극 슬러리 코팅 장치(400)는, 전극 슬러리(500)가 저장되는 저장 탱크(410)를 포함하고 있으며, 이러한 탱크, 펌프, 및 그 사이를 잇는 파이프는 내화학성을 지닌 일반적인 제품이 사용된다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 주 토출 부재의 모식적인 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 1의 주 토출 부재의 모식적인 A-A' 단면도와 전극 슬러리가 도포된 전극판을 함께 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 주 토출 부재(100)는, 전극 슬러리(500)가 유입되는 유입구(110), 전극 슬러리(500)를 집전체(310) 상에 배출하는 적어도 하나 이상의 배출구(140), 및 유입구(110)로부터 유입된 전극 슬러리(500)가 배출구(140) 방향으로 이송되도록 유입구(110)와 배출구(140)에 연통되어 형성되어 있는 이송부(120)를 포함한다.
이러한 주 토출 부재(100)는 비교적 점성이 높은 슬러리형 재료를 도포하는 경우에 적합한 슬롯-다이 구조로 이루어져 있고, 이러한 주 토출 부재(100)는, 일측 하단으로부터 상향 연장된 유입구(110), 이러한 유입구(110)에 연통되어 있는 챔버(115), 이러한 챔버(115)로부터 연장된 립(130)을 포함하고 있는 하판(112)과, 이러한 하판(112)의 상부에 위치하여 하판(112)과 결합되는 상판(111)과, 이러한 상판(111) 및 하판(112) 사이에 위치하며, 플레이트 형상으로 이루어져 있고, 이러한 하판(112) 및 상판(111)과 함께 결합하여 이송부(120)와 배출구(140)를 형성하는 심(150)을 포함하고 있다.
한편, 집전체(310)는 전극 슬러리(500)의 코팅을 위해 연속적으로 공급되는 금속 시트이고, 이러한 금속 시트는 도포되는 활물질의 종류에 따라 구리, 알루미늄, 알루미늄 합금 소재로 이루어져 있다.
도 4에는 도 1의 주 토출 부재 및 본 발명의 하나의 실시예에 따른 보조 토출 부재들의 모식적인 평면도와 전극 슬러리가 도포된 집전체을 함께 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 제 1 및 제 2 보조 토출 부재들(200, 201) 또한 도 2의 주 토출 부재(100)와 유사한 구조들로 이루어져 있으나, 각 구성들의 크기 규모 면에서 주 토출 부재(100)보다 상대적으로 작게 형성되어 있다.
한편, 이러한 제 1 및 제 2 보조 토출 부재들(200, 201)은 주 토출 부재(100)로 분리되어 있는 별도의 부재이고, 제 1 및 제 2 보조 토출 부재들(200, 201)은 집전체(310)의 이송 방향(B)에서 주 토출 부재(100)로부터 이격되어 위치하고 있다. 이때, 이격된 거리(D)는 제 1 차 코팅된 집전체(310)가 이송되는 중에 전극 슬러리(500)가 건조되어 제 2 차 코팅시 코팅층 간의 경계가 생기지 않을 정도의 거리가 적절하다.
또한, 제 1 및 제 2 보조 토출 부재들(200, 201)은 전극 슬러리(500)의 토출 방향을 기준으로 폭 방향(C)의 위치를 변경 가능하도록 이동 바(220) 상에 장착되어 있고, 이러한 제 1 보조 토출 부재(200) 및 제 2 보조 토출 부재(201) 각각을 집전체(310)에 제 1 차 코팅된 전극 슬러리(500)의 코팅면 상의 제 1 측단부(A1) 및 제 1 측단부(A2)에 대응하여 위치되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 장치(400)는, 종래 기술에서 하나의 토출 부재만을 사용할 경우, 발생되었던 토출 부재의 유입구(110)와 상대적으로 거리가 가까운 배출구(140)의 중앙부에 토출량이 집중되고 반면 배출구(140)의 바깥쪽 양측부으로 갈수록 배출부의 토출량이 적어지는 문제점을 해결하기 위해, 제 1 보조 토출 부재(200) 및 제 2 보조 토출 부재(201) 각각을 집전체(310)에 제 1 차 코팅된 전극 슬러리(500)의 코팅면 상의 제 1 측단부(A1) 및 제 1 측단부(A2)에 대응하여 위치시킴으로써, 제 1 보조 토출 부재(200) 및 제 2 보조 토출 부재(201)에서 토출된 전극 슬러리로 제 1 차 코팅된 전극 슬러리의 상대적으로 적게 도포된 제 1 및 제 2 측단부들(A1, A2)의 토출량을 보충하면서, 종래기술의 토출 부재의 배출구(140)의 바깥쪽 양측부으로 갈수록 배출부의 토출량이 적어지는 문제점을 해결하고 있다.
또한, 제 1 보조 토출 부재(200) 또는 제 2 보조 토출 부재(201)는 제 1 차 코팅된 전극 슬러리(500)의 전체 폭 크기(W1)에 대해 5% 내지 20%의 폭 크기(W2)로 제 2 차 코팅한다. 또한, 제 1 보조 토출 부재(200) 또는 제 2 보조 토출 부재(201)의 토출량은 주 토출 부재(100)의 토출량의 5% 내지 10%이다.
도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 슬러리 코팅 장치를 사용하여 전극 슬러리를 코팅하는 방법의 순서도가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명은 또한, 전극 슬러리 코팅 장치(400)를 이용하여 집전체(310) 상에 전극 슬러리(500)를 코팅하는 방법(600)은,
주 토출 부재(100)가 집전체(310) 상에 전극 슬러리(500)를 제 1 차 코팅하는 과정(610), 및
집전체(310) 상에 제 1 차 코팅된 전극 슬러리(500)의 코팅 두께가 균일하게 되도록, 제 1 및 제 2 보조 토출 부재들(200, 201)이 전극 슬러리(500)를 제 2 차 코팅하는 과정(620)을 포함하고 있다.
즉, 본 발명의 전극 슬러리 코팅 장치(400)는 집전체(310)가 주 토출 부재(100)에 의해 제 1 차 코팅된 이후에 제 1 및 제 2 보조 토출 부재들(200, 201)이 상위에 위치하도록 이송되고, 다시 제 1 및 제 2 보조 토출 부재들(200, 201)에 의해 제 2 차 코팅된다. 이러한 제 1 및 제 2 보조 토출 부재들(200, 201)은 집전체(310) 상에 제 1 차 코팅된 전극 슬러리(500)가 건조되기 전에 전극 슬러리(500)를 제 2 차 코팅하는 것이 바람직하다.
앞서 도면을 참조하여 설명하였듯이, 본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 장치는, 토출량 편차가 발생하는 부위에 제 2 차 코팅하기 위한 적어도 하나 이상의 보조 토출 부재를 포함하고 있는 바, 집전체의 도포된 전극 슬러리의 양측단의 두께를 미세 조절이 가능해짐에 따라, 토출 부재의 배출구의 폭 방향을 기준으로 내측부와 외측부의 토출량 편차가 최소화되고 전극 합제의 두께 균일성을 향상시킬 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 (20)

  1. 전극 활물질이 포함된 전극 슬러리를 집전체 상에 코팅하기 위한 전극 슬러리 코팅 장치로서,
    집전체 상에 전극 슬러리를 제 1 차 코팅하기 위한 주 토출 부재(main discharging member); 및
    주 토출 부재에 의해 집전체 상에 제 1 차 코팅된 전극 슬러리의 코팅 두께를 조절할 수 있도록, 코팅 두께가 상대적으로 얇은 부위에 전극 슬러리를 제 2 차 코팅하기 위한 적어도 하나 이상의 보조 토출 부재(auxiliary discharging member);
    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 주 토출 부재 및 보조 토출 부재 각각은,
    전극 슬러리가 유입되는 유입구;
    전극 슬러리를 집전체 상에 배출하는 적어도 하나 이상의 배출구; 및
    유입구로부터 유입된 전극 슬러리가 배출구 방향으로 이송되도록 유입구와 배출구에 연통되어 형성되어 있는 이송부;
    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 집전체는 전극 슬러리의 코팅을 위해 연속적으로 공급되는 금속 시트인 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 주 토출 부재 또는 보조 토출 부재는 슬롯-다이(slot-die) 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 주 토출 부재 또는 보조 토출 부재는,
    일측 하단으로부터 상향 연장된 유입구;
    유입구에 연통되어 있는 챔버;
    챔버로부터 연장된 립(lip)을 포함하고 있는 하판;
    하판의 상부에 위치하여 하판과 결합되는 상판; 및
    상판 및 하판 사이에 위치하며, 플레이트 형상으로 이루어져 있고, 하판 및 상판과 함께 결합하여 이송부와 배출구를 형성하는 심(shim);
    을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 보조 토출 부재는 주 토출 부재로 분리되어 있는 별도의 부재인 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 보조 토출 부재는 집전체의 이송 방향에서 주 토출 부재로부터 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅 두께가 상대적으로 얇은 부위는 집전체의 길이 방향을 기준으로 양측 단부인 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 보조 토출 부재는 전극 슬러리의 토출 방향을 기준으로 폭 방향의 양측 단부의 위치를 변경 가능하도록 이동 바(bar) 상에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 슬러리 코팅 장치는 제 1 보조 토출 부재 및 제 2 보조 토출 부재를 포함하고 있고;
    상기 제 1 보조 토출 부재 및 제 2 보조 토출 부재 각각은 집전체에 제 1 차 코팅된 전극 슬러리의 코팅면 상의 제 1 측단부 및 제 2 측단부에 대응하여 위치하는 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 보조 토출 부재 또는 제 2 보조 토출 부재는 제 1 차 코팅된 전극 슬러리의 전체 폭 크기에 대해 1.5% 내지 10%의 폭 크기로 제 2 차 코팅하는 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 보조 토출 부재 또는 제 2 보조 토출 부재의 토출량은 주 토출 부재의 토출량의 1.5% 내지 10%인 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 장치.
  13. 제 2 항에 있어서, 상기 전극 슬러리 코팅 장치는, 주 토출 부재의 유입구와 연결되어 전극 슬러리를 공급하는 메인 공급 펌프, 및 상기 보조 토출 부재와 연결되어 전극 슬러리를 공급하는 보조 공급 펌프를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 하나에 따른 전극 슬러리 코팅 장치를 이용하여 집전체 상에 전극 슬러리를 코팅하는 방법으로서,
    주 토출 부재가 집전체 상에 전극 슬러리를 제 1 차 코팅하는 과정; 및
    집전체 상에 제 1 차 코팅된 전극 슬러리의 코팅 두께가 균일하게 되도록, 보조 토출 부재가 전극 슬러리를 제 2 차 코팅하는 과정;
    을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 코팅방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 집전체는 주 토출 부재에 의해 제 1 차 코팅된 이후에 보조 토출 부재로 이송되어, 보조 토출 부재에 의해 제 2 차 코팅되는 것을 특징으로 하는 코팅방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 주 토출 부재는, 집전체의 이송 방향을 기준으로, 보조 토출 부재로부터 이격된 위치에서, 보조 토출 부재 보다 앞 단에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 코팅방법.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 보조 토출 부재는 집전체 상에 제 1 차 코팅된 전극 슬러리가 건조되기 전에 전극 슬러리를 제 2 차 코팅하는 것을 특징으로 하는 코팅방법.
  18. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 하나에 따른 전극 슬러리 코팅 장치를 사용하여 제조된 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 전극은 전극 합제층의 두께가 균일한 것을 특징으로 하는 이차전지.
  20. 단위셀로서 제 19 항에 따른 이차전지를 둘 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
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