KR20180079841A - 언와인더 및 리와인더를 포함하는 전극 건조 장치 - Google Patents

언와인더 및 리와인더를 포함하는 전극 건조 장치 Download PDF

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KR20180079841A
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Abstract

본 발명은, 집전체 상에 전극 합제가 도포된 전극 시트가 권취되어 있는 전극 롤이 장착되고, 상기 전극 롤로부터 전극 시트를 권출하도록, 회전에 의해 상기 전극 롤을 권출하는 언와인더(un-winder); 상기 언와인더와 동기화된 상태로 회전하며, 언와인더의 회전에 의해 권출되는 전극 시트를 권취하는 리와인더(re-winder); 상기 언와인더 및 리와인더가 내장되는 진공 챔버; 상기 전극 합제를 건조하기 위한 온도로 진공 챔버 내의 온도를 조절하는 온도 조절부; 및 상기 진공 챔버 내의 습도를 조절하는 습도 조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 건조 장치를 제공한다.

Description

언와인더 및 리와인더를 포함하는 전극 건조 장치 {Device for Drying Electrode Comprising Un-winder and Re-winder}
본 발명은 언와인더 및 리와인더를 포함하는 전극 건조 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.
일반적으로, 이러한 이차전지의 전극을 제조하는 방법으로는, 활물질, 도전재 및 바인더 등을 용매에 분산시켜 슬러리를 제조한 다음, 상기 슬러리를 집전체에 직접 도포하여 형성하거나, 또는 슬러리를 별도의 지지체 상부에 도포시키고, 상기 지지체로부터 박리한 필름을 집전체 상에 라미네이션 하는 방법으로 형성한다. 이러한 전극은 롤 타입으로 권취된 후, 건조 과정을 통해 전극의 잔류 용제(NMP) 및 잔류 수분을 제거한다.
이때, 상기 전극은 롤 타입으로 권취된 상태에서, 상기 전극 롤을 진공 챔버 내에 그대로 위치시킨 상태에서, 열풍, 고온의 히터를 사용해 건조시키는 과정을 거친다.
그러나, 상기 전극 롤은 전극 시트가 다수 겹으로 중첩된 상태에서 건조 과정을 거치게 되므로, 내측에 위치한 부분에 대해서는 상기 열풍 내지 고온의 온도가 전달되기 용이하지 않고, 이에 따라, 상기 전극의 잔류 용재 및 잔류 수분의 건조 효과가 매우 미흡할 수 있다.
또한, 상기 건조가 미흡한 전극의 경우, 상기 전극을 포함하는 전지셀의 전해액 함침성을 저하시켜, 전지셀 성능의 저하를 유발할 수 있으며, 상기 전극 시트의 국부적인 건조 상태 편차는 상기 전극이 적용된 각각의 전지셀에 따라 성능의 편차를 유발할 수 있어, 제품의 불량률을 증가시키는 동시에, 제품의 균일성 내지 신뢰성을 저하시키는 원인으로 작용할 수 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, 진공 챔버 내에 전극 시트를 권출 및 권취하는 언와인더(un-winder)와 리와인더(re-winder)를 포함하도록 구성됨으로써, 상기 전극 시트를 전극 롤에서의 위치에 관계 없이 균일하게 건조시킬 수 있고, 이에 따라, 국부적인 전극 건조 상태의 편차로 인한 제품 불량률을 저하시킬 수 있는 동시에, 제품의 균일성 내지 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 전극 롤 상태로 건조하던 종래의 전극 건조 장치에 비해, 전극 롤의 내측에 위치한 전극이 건조될 때까지 오랜 시간 동안 건조할 필요가 없으므로, 상기 전극 시트의 건조에 소요되는 시간을 단축시켜, 전지셀의 제조에 소요되는 시간 및 비용을 절약할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전극 건조 장치는,
집전체 상에 전극 합제가 도포된 전극 시트가 권취되어 있는 전극 롤이 장착되고, 상기 전극 롤로부터 전극 시트를 권출하도록, 회전에 의해 상기 전극 롤을 권출하는 언와인더(un-winder);
상기 언와인더와 동기화된 상태로 회전하며, 언와인더의 회전에 의해 권출되는 전극을 권취하는 리와인더(re-winder);
상기 언와인더 및 리와인더가 내장되는 진공 챔버;
상기 전극 합제를 건조하기 위한 온도로 진공 챔버 내의 온도를 조절하는 온도 조절부; 및
상기 진공 챔버 내의 습도를 조절하는 습도 조절부;
를 포함하는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 전극 시트를 전극 롤에서의 위치에 관계 없이 균일하게 건조시킬 수 있고, 이에 따라, 국부적인 전극 건조 상태의 편차로 인한 제품 불량률을 저하시킬 수 있는 동시에, 제품의 균일성 내지 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 전극 롤 상태로 건조하던 종래의 전극 건조 장치에 비해, 전극 롤의 내측에 위치한 전극이 건조될 때까지 오랜 시간 동안 건조할 필요가 없으므로, 상기 전극 시트의 건조에 소요되는 시간을 단축시켜, 전지셀의 제조에 소요되는 시간 및 비용을 절약할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 언와인더와 리와인더 사이의 거리는 전극 롤의 직경을 기준으로 200% 내지 1000%일 수 있다.
만일, 상기 언와인더와 리와인더 사이의 거리가 전극 롤의 직경을 기준으로 200% 미만일 경우에는, 상기 전극 시트가 권출된 후, 다시 권취될 때까지 고온에 노출되는 시간이 감소함에 따라, 상기 전극 시트가 충분히 건조되지 못할 수 있다.
이와 반대로, 상기 언와인더와 리와인더 사이의 거리는 전극 롤의 직경을 기준으로 1000%를 초과할 경우에는, 상기 전극 시트가 권출된 후, 다시 권취될 때까지 고온에 노출되는 시간이 지나치게 증가해, 상기 전극 시트가 과도하게 건조될 수 있으며, 이로 인해 상기 전극 시트의 표면에 균열이 발생함에 따라, 오히려 제품의 불량률을 증가시키는 요인으로 작용할 수 있고, 상기 언와인더와 리와인더가 내장된 진공 챔버의 크기가, 상기 언와인더와 리와인더 사이의 거리에 대응하여, 지나치게 크게 형성되어야 하므로, 상기 전극 건조 장치를 설치하기 위한 장소에 제약이 발생할 수 있다.
또한, 상기 언와인더 및 리와인더 중에서 적어도 하나는 회전축이, 상기 진공 챔버의 내부 공간 높이를 기준으로, 바닥으로부터 50% 이상인 높이에 위치해 있는 구조일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 진공 챔버 내의 온도가 온도 조절부에 의해 전극 합제를 건조하기위한 온도로 조절되더라도, 상기 진공 챔버 내에서는 높은 위치의 온도가 낮은 위치의 온도에 비해 상대적으로 보다 높을 수 밖에 없다.
이에 따라, 본 발명에 따른 전극 건조 장치는 상기 언와인더 및 리와인더 중에서 적어도 하나는 회전축이, 상기 진공 챔버의 내부 공간 높이를 기준으로, 바닥으로부터 50% 이상인 높이에 위치함으로써, 상기 진공 챔버 내에서 상대적으로 높은 온도를 갖는 상부에서 보다 우수한 건조 효과를 발휘하는 동시에, 상기 건조에 소요되는 시간을 용이하게 절약할 수 있다.
한편, 상기 언와인더, 또는 리와인더, 또는 언와인더 및 리와인더의 회전 속도를 조절하는 와인딩 조절부를 더 포함하는 구조일 수 있다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 상기 언와인더와 리와인더는 서로 동기화된 상태로 회전함으로써, 각각 전극을 권출 및 권취하는 구조일 수 있다.
이때, 상기 언와인더에서 리와인더로 전극 시트가 이동하면서 각각의 와인더에 권취된 전극 시트의 양이 감소되거나 또는 증가되고, 이에 따라 전극 시트가 권취된 전극 롤의 총 직경이 변화되므로 1 회전 당 전극 시트의 권출량 또는 권취량 또한 변화된다.
따라서, 본 발명에 따른 전극 건조 장치는 상기 와인딩 조절부를 더 포함함으로써, 전극 시트의 권출량 또는 권취량에 따라, 상기 언와인더, 또는 리와인더, 또는 언와인더 및 리와인더의 회전 속도를 조절하는 구조로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 언와인더 및 리와인더는 전극 시트의 이동 속도가 일정하도록, 회전 속도가 조절되는 구조일 수 있다.
만일, 상기 전극 시트의 이동 속도가 일정하지 않은 경우에는, 권출된 전극 시트가 리와인더에서 다시 권취될 때까지 고온에 노출되는 시간이 상이해지므로, 국부적인 건조 상태의 편차가 발생할 수 있고, 이로 인해 전지셀의 성능 편차가 발생해, 제품의 불량률을 증가시키는 동시에, 제품의 균일성 내지 신뢰성을 저하시킬 수 있는 문제점이 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 전극 건조 장치는 상기 언와인더 및 리와인더는 전극 시트의 이동 속도가 일정하도록, 회전 속도가 조절됨으로써, 상기 전극 시트의 국부적인 건조 상태의 편차에 따른 문제점을 효과적으로 예방할 수 있다.
이러한 경우에, 상기 언와인더는, 전극 시트의 권출이 진행될수록, 상기 전극 시트를 권출하기 위한 회전 속도가 연속적으로 증가하고,
상기 리와인더는, 전극 시트의 권취가 진행될수록, 상기 전극 시트를 권취하기 위한 회전 속도가 일정하거나 또는 연속적으로 감소하는 구조일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 언와인더에서 권출되는 전극 시트는, 권출이 진행될수록, 전극 롤의 직경이 연속적으로 감소하며, 이에 따라 상기 전극 롤의 1 회전 당 권출량 역시 감소할 수 있다.
이와 반대로, 상기 리와인더에서 권취되는 전극 시트는, 권취가 진행될수록, 전극 롤의 직경이 연속적으로 증가하며, 이에 따라 상기 전극 롤의 1 회전 당 권취량 역시 증가할 수 있다.
이에 따라, 상기 언와인더는, 전극 시트의 권출이 진행될수록, 상기 전극 시트를 권출하기 위한 회전 속도가 연속적으로 증가함으로써, 전극 롤의 1 회전 당 권출량을 일정하게 유지할 수 있으며, 상기 리와인더는, 전극 시트의 권취가 진행될수록, 상기 언와인더의 회전 속도 증가율에 대응하여, 상기 전극 시트를 권취하기 위한 회전 속도가 일정하거나, 연속적으로 감소함으로써, 전극 롤의 1 회전 당 권취량을 일정하게 유지할 수 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 리와인더는, 전극 시트의 권취가 진행될수록, 상기 전극 시트를 권취하기 위한 회전 속도가 연속적으로 감소하고,
상기 언와인더는, 전극 시트의 권출이 진행될수록, 상기 전극 시트를 권출하기 위한 회전 속도가 일정하거나 또는 연속적으로 증가하는 구조일 수 있다.
다시 말해, 상기 언와인더와 리와인더는 서로 동기화된 상태로 회전하며, 보다 상세하게는, 상기 언와인더와 리와인더는 상호간의 회전 속도 변화에 대응하여, 전극 시트를 일정한 속도로 이송시킬 수 있도록, 회전 속도를 조절하는 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 온도 조절부는 열, 열풍, 또는 광원에 의해 전극 시트를 건조시키는 구조일 수 있으나, 상기 온도 조절부가 전극 시트를 건조시키는 원리 내지 구조가 이에 한정되는 것은 아니며, 보다 상세하게는, 상기 전극 시트를 건조하기 위한 온도로 진공 챔버 내의 온도를 용이하게 조절할 수 있고, 상기 온도를 일정하게 유지하기 용이하다면, 그 원리 내지 구조가 크게 제한되는 것은 아니다.
이러한 경우에, 상기 온도 조절부는, 언와인더와 리와인더 사이에서, 전극 시트의 서로 대향하는 양면에 위치해 열풍을 인가하는 한 쌍의 열풍기로 이루어진 구조일 수 있다.
따라서, 상기 전극 시트는 언와인더에서 권출되어, 리와인더에서 권취될 때까지 양면에 위치한 한 쌍의 열풍기에서 인가되는 열풍에 의해 보다 용이하고 신속하게 건조될 수 있다.
또한, 상기 온도 조절부는 열코일 히터, 원적외선 히터, 및 할로겐램프 히터로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다.
여기서, 상기 열코일 히터, 원적외선 히터, 및 할로겐램프 히터로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 온도 조절부는 진공 챔버 내의 온도를 조절함으로써 전극 시트를 건조하므로, 상기 전극 시트에 인가되는 물리적 자극을 최소화해, 전극 시트의 사행을 방지할 수 있다.
한편, 상기 습도 조절부는, 진공 챔버 내의 수분을 흡수하거나 또는 외부로 배출함으로써, 상기 진공 챔버 내의 수분을 조절하는 구조일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 진공 챔버 내의 온도가 조절됨으로써, 전극 시트를 건조시키는 경우, 상기 전극 시트로부터 건조된 잔류 용매 내지 잔류 수분은 여전히 진공 챔버 내에 잔류하게 되며, 이로 인해, 상기 건조된 잔류 용매 내지 잔류 수분이 전극 시트로 재흡수 됨으로써, 상기 전극 시트의 건조 효과가 소망하는 정도로 충분히 발휘되지 못 할 수 있다.
이에 따라, 상기 습도 조절부는, 진공 챔버 내의 수분을 흡수하거나 또는 외부로 배출함으로써, 상기 진공 챔버 내의 수분을 조절해, 전극 시트 건조 효과를 최대화할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극 건조 장치는 언와인더 및 리와인더 사이에서 전극 시트의 이동을 안내하는 가이드 롤을 더 포함하는 구조일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 전극 시트는 언와인더와 리와인더에서 발생하는 회전 속도의 차이로 인해, 리와인더에서의 권취 과정에서 사행 및/또는 주름이 발생한 상태로 권취될 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 전극 건조 장치는 상기 언와인더 및 리와인더 사이에서 전극의 이동을 안내하는 가이드 롤을 더 포함함으로써, 상기 전극 시트의 사행 및 주름의 발생을 예방할 수 있다.
이때, 상기 가이드 롤은, 전극 시트의 권출 및 권취 과정에서 발생하는 사행 및 주름을 방지하도록, 챔버 내의 높이를 기준으로 상하 방향으로 이동하거나 또는 전극 시트의 진행 방향을 기준으로 전후 방향으로 이동하는 구조일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 가이드 롤은, 언와인더와 리와인더가 진공 챔버 내에서 서로 상이한 높이에 위치하는 경우, 전극 시트는 상부에 위치한 언와인더 또는 리와인더와, 하부에 위치한 리와인더 또는 언와인더를 연결하는 구조일 수 있다.
이에 따라, 상기 가이드 롤은 챔버 내의 높이를 기준으로 상하 방향으로 이동하거나 또는 전극 시트의 진행 방향을 기준으로 전후 방향으로 이동함으로써, 언와인더와 리와인더의 설치 높이가 상이하더라도, 상기 전극 시트에 접한 상태로 이동함으로써, 전극 시트의 사행 및 주름을 용이하게 방지할 수 있다.
또한, 상기 전극 건조 장치는 전극 시트의 권취 과정에서, 상기 전극 시트의 추가적인 습기를 제거하도록, 상기 전극 시트 사이에 개재된 상태로 함께 권취되는 제습 시트를 인가하는 제습 시트 인가부를 더 포함하는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 전극 시트가 리와인더에서 권취된 이후에도, 상기 전극 시트에 건조되지 않고 남아있는 잔류 용매 내지 잔류 수분을 최대한 제거할 수 있으며, 상기 리와인더에서 권취된 전극 시트가 보관되는 과정, 또는 상기 전극 시트가 가공되어 전지셀의 제조 과정에서 사용되기 전까지, 추가로 흡수될 수 있는 습기를 제거함으로써, 상기 전극 시트의 건조 상태를 보다 완벽하게 유지할 수 있다.
상기 구성 내지 구조를 제외한 전극 건조 장치 내지 전극 제조 장치의 나머지 구성은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극 건조 장치는, 진공 챔버 내에 전극 시트를 권출 및 권취하는 언와인더(un-winder)와 리와인더(re-winder)를 포함하도록 구성됨으로써, 상기 전극 시트를 전극 롤에서의 위치에 관계 없이 균일하게 건조시킬 수 있고, 이에 따라, 국부적인 전극 건조 상태의 편차로 인한 제품 불량률을 저하시킬 수 있는 동시에, 제품의 균일성 내지 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 전극 롤 상태로 건조하던 종래의 전극 건조 장치에 비해, 전극 롤의 내측에 위치한 전극이 건조될 때까지 오랜 시간 동안 건조할 필요가 없으므로, 상기 전극 시트의 건조에 소요되는 시간을 단축시켜, 전지셀의 제조에 소요되는 시간 및 비용을 절약할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 건조 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 건조 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
이하, 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 전극 건조 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전극 건조 장치(100)는 언와인더(110), 리와인더(120), 진공 챔버(130), 온도 조절부(141, 142), 및 습도 조절부(150)를 포함하고 있다.
언와인더(110)는 전극 롤(101)로부터 전극 시트(102)를 권출하도록, 시계 방향으로 회전한다.
리와인더(120)는 언와인더(110)와 동기화된 상태로 회전하며, 언와인더(110)의 회전에 의해 권출되는 전극 시트(102)를 권취하도록, 반시계 방향으로 회전한다.
언와인더(110)와 리와인더(120) 사이의 거리는 전극 롤(101)의 직경을 기준으로 약 250%이다.
언와인더(110)와 리와인더(120)는 진공 챔버(130) 내에 위치해 있으며, 리와인더(120)는 회전축이 진공 챔버(130)의 내부 공간 높이(H1)를 기준으로, 바닥으로부터 약 60%의 높이(H2)에 위치해 있다.
온도 조절부(141, 142)는 언와인더(110)와 리와인더(120) 사이에서, 전극 시트(102)의 서로 대향하는 양면에 위치해 열풍을 인가하는 상부 열풍기(141)와 하부 열풍기(142)로 이루어져 있다.
습도 조절부(150)는 진공 챔버(130) 내의 수분을 흡수해 외부로 배출함으로써 진공 챔버(130) 내의 수분을 조절하도록 구성되어 있다.
도 2에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 건조 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전극 건조 장치(200)는 가이드 롤(250) 및 제습 시트 인가부(260)를 더 포함하고 있다.
가이드 롤(250)은 언와인더(210) 및 리와인더(220) 사이에서 전극 시트(202)의 상면에 대면한 상태로 위치해 있으며, 전극 시트(202)의 진행 방향에 대응해, 반시계 방향으로 회전하는 구조로 이루어져 있다.
가이드 롤(250)은 전극 시트(202)의 상면으로부터 하면 방향으로 전극 시트(202)가 절곡되도록 대면한 상태에서 회전해, 전극 시트(202)의 이동을 안내함으로써, 전극 시트(202)의 권출 및 권취 과정에서 발생하는 사행 및 주름을 방지한다.
가이드 롤(250)은 전극 시트(202)의 권출 및 권취 과정에서, 언와인더(210)와 리와인더(220)의 전극 롤(201)의 직경이 변화함에 따라, 전극 시트(202)의 높이 내지 위치가 변화하므로, 이에 따라, 전극 시트(202)의 사행 및 주름을 방지하도록, 상하 방향으로 이동할 수 있다.
여기서, 가이드 롤(250)은 언와인더(210)와 리와인더(220)의 위치, 언와인더(210)와 리와인더(220)의 전극 롤(201)의 변화하는 직경에 따라, 전극 시트(202)의 하면에 대면하는 구조일 수도 있으며, 전극 시트(202)의 진행 방향을 기준으로 전후 방향으로 이동할 수도 있음은 물론이다.
제습 시트 인가부(260)는 리와인더(220)의 전방에 위치해 있으며, 전극 시트(202)의 권취 과정에서, 반시계 방향으로 회전함으로써, 전극 시트(202)의 추가적인 습기를 제거하도록, 전극 시트(202) 사이에 개재된 상태로 함께 권취되는 제습 시트(261)를 인가한다.
상기 구성을 제외한 나머지 구성 내지 구조는 도 1의 전극 건조 장치와 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
전극의 제조
긴 시트 형상의 집전체 양면에 양극 활물질, 도전재 및 바인더가 혼합된 양극 합제용 슬러리를 도포해 전극 합제층을 형성하고, 전극 합제층을 압연 및 슬리팅 한 후, 롤 형태로 권취함으로써, 전극 시트가 권취된 전극 롤을 제조하였다.
<실시예 1>
도 1과 같이 진공 챔버 내에, 전극 롤을 회전함으로써, 전극 시트를 권출하는 언와인더, 상기 언와인더에서 권출된 전극 시트를 권취하는 리와인더, 상기 전극 시트를 건조하도록, 전극 시트의 양면에 열풍을 인가하는 온도 조절부, 및 상기 진공 챔버 내의 습도를 조절하도록, 수분을 흡수하여 외부로 배출하는 습도 조절부를 포함하는 전극 건조 장치를 구성하였다.
<비교예 1>
진공 챔버 내에 전극 롤이 위치하기 위한 전극 롤 고정부를 포함하는전극 건조 장치를 구성하였다.
<실험예 1>
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 구성된 전극 건조 장치를 사용하여, 챔버 내의 온도가 섭씨 200도가 유지되도록 설정한 후, 각각 동일한 직경을 갖는 전극 롤에 대해, 실시예 1의 전극 건조 장치는 전극 롤을 권출 및 권취함으로써, 건조를 수행하였으며, 비교예 1의 전극 건조 장치는 챔버 내에서 전극 롤의 위치를 고정한 상태로 건조를 수행하였다. 상기 건조는 실시예 1의 전극 건조 장치에서, 전극 롤의 전극 시트가 완전히 권출 및 권취될 때까지 60분 동안 수행하였으며, 상기 건조가 완료된 후, 실시예 1 및 비교예 1의 전극 건조 장치를 사용해 각각 건조된 전극 롤의 최내측 및 최외측에 위치한 전극 시트에 대해, 각각 수분 함량을 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
최내측 전극 시트의 수분 함량 (ppm) 최외측 전극 시트의 수분 함량 (ppm) 최내측과 최외측 전극 시트의 수분 함량 차이(ppm)
실시예 1 220 224 4
비교예 1 240 220 20
표 1을 참조하면, 진공 챔버 내에 언와인더와 리와인더를 포함함으로써, 전극 시트를 권출 및 권취하면서 건조하는 실시예 1의 경우, 전극 롤 상태로 건조하는 비교예 1에 비해 전극 시트의 수분 함량이 감소한 것을 알 수 있다.
이는 실시예 1의 전극 건조 장치에서, 진공 챔버 내에 위치한 언와인더와 리와인더를 사용해, 전극 시트를 권출 및 권취하는 과정에서 건조를 진행함으로써, 상기 전극 시트의 건조를 보다 신속하고 용이하게 수행할 수 있으며, 이에 따라, 전극의 제조에 소요되는 시간 및 비용을 절약할 수 있음을 나타낸다.
또한, 비교예 1의 전극 건조 장치를 사용해 전극 시트를 건조한 경우, 전극 롤의 최내측에 위치한 전극 시트와 최외측에 위치한 전극 시트의 수분 함량 차이는 20 ppm인 반면에, 실시예 1의 전극 건조 장치를 사용해 전극 시트를 건조한 경우, 전극 롤의 최내측에 위치한 전극 시트와 최외측에 위치한 전극 시트의 수분 함량 차이는 4 ppm으로서, 비교예 1에 비해 전극 롤의 최내측에 위치한 전극 시트와 최외측에 위치한 전극 시트의 수분 함량 차이가 감소하였음을 알 수 있다.
이는 실시예 1의 전극 건조 장치에서, 진공 챔버 내에 위치한 언와인더와 리와인더를 사용해, 전극 시트를 권출 및 권취하는 과정에서 건조를 진행함으로써, 전극 시트의 국부적인 건조 상태의 편차를 예방함으로써, 제품의 불량률을 감소시킬 수 있으며, 이에 따른 제품의 균일성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있음을 나타낸다.
이상 본 발명의 실시예 및 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (14)

  1. 집전체 상에 전극 합제가 도포된 전극 시트가 권취되어 있는 전극 롤이 장착되고, 상기 전극 롤로부터 전극 시트를 권출하도록, 회전에 의해 상기 전극 롤을 권출하는 언와인더(un-winder);
    상기 언와인더와 동기화된 상태로 회전하며, 언와인더의 회전에 의해 권출되는 전극 시트를 권취하는 리와인더(re-winder);
    상기 언와인더 및 리와인더가 내장되는 진공 챔버;
    상기 전극 합제를 건조하기 위한 온도로 진공 챔버 내의 온도를 조절하는 온도 조절부; 및
    상기 진공 챔버 내의 습도를 조절하는 습도 조절부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 건조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 언와인더와 리와인더 사이의 거리는 전극 롤의 직경을 기준으로 200% 내지 1000%인 것을 특징으로 하는 전극 건조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 언와인더 및 리와인더 중에서 적어도 하나는 회전축이, 상기 진공 챔버의 내부 공간 높이를 기준으로, 바닥으로부터 50% 이상인 높이에 위치해 있는 것을 특징으로 하는 전극 건조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 언와인더, 또는 리와인더, 또는 언와인더 및 리와인더의 회전 속도를 조절하는 와인딩 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 건조 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 언와인더 및 리와인더는 전극 시트의 이동 속도가 일정하도록, 회전 속도가 조절되는 것을 특징으로 하는 전극 건조 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 언와인더는, 전극 시트의 권출이 진행될수록, 상기 전극 시트를 권출하기 위한 회전 속도가 연속적으로 증가하고,
    상기 리와인더는, 전극 시트의 권취가 진행될수록, 상기 전극 시트를 권취하기 위한 회전 속도가 일정하거나 또는 연속적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 전극 건조 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 리와인더는, 전극 시트의 권취가 진행될수록, 상기 전극 시트를 권취하기 위한 회전 속도가 연속적으로 감소하고,
    상기 언와인더는, 전극 시트의 권출이 진행될수록, 상기 전극 시트를 권출하기 위한 회전 속도가 일정하거나 또는 연속적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 전극 건조 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 조절부는 열, 열풍, 또는 광원에 의해 전극 시트를 건조시키는 것을 특징으로 하는 전극 건조 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 온도 조절부는, 언와인더와 리와인더 사이에서, 전극 시트의 서로 대향하는 양면에 위치해 열풍을 인가하는 한 쌍의 열풍기로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 건조 장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 온도 조절부는 열코일 히터, 원적외선 히터, 및 할로겐램프 히터로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전극 건조 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 습도 조절부는, 진공 챔버 내의 수분을 흡수하거나 또는 외부로 배출함으로써, 상기 진공 챔버 내의 수분을 조절하는 것을 특징으로 하는 전극 건조 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 건조 장치는 언와인더 및 리와인더 사이에서 전극 시트의 이동을 안내하는 가이드 롤을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 건조 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 가이드 롤은, 전극 시트의 권출 및 권취 과정에서 발생하는 사행 및 주름을 방지하도록, 챔버 내의 높이를 기준으로 상하 방향으로 이동하거나 또는 전극 시트의 진행 방향을 기준으로 전후 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 전극 건조 장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 건조 장치는 전극 시트의 권취 과정에서, 상기 전극 시트의 추가적인 습기을 제거하도록, 상기 전극 시트 사이에 개재된 상태로 함께 권취되는 제습 시트를 인가하는 제습 시트 인가부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 건조 장치.
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