KR20190133530A

KR20190133530A - 이차전지용 노칭장치 및 노칭방법

Info

Publication number: KR20190133530A
Application number: KR1020180058577A
Authority: KR
Inventors: 우상진; 박신영; 강태원; 박지수; 박동혁
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2018-05-23
Filing date: 2018-05-23
Publication date: 2019-12-03
Also published as: KR102306546B1; US11594713B2; EP3641023A4; JP7140448B2; US20200152962A1; CN110870111A; WO2019225828A1; EP3641023A1; CN110870111B; JP2020537318A

Abstract

본 발명은, 이차전지용 노칭장치 및 노칭방법에 관한 것이다. 본 발명의 이차전지용 노칭장치는, 연속적으로 공급되는 전극을 전단가공하는 노칭유닛; 상기 노칭유닛에서 배출된 전극을 통과시키며 건조하는 건조유닛; 및 상기 건조유닛에서 배출된 전극을 회수하는 회수유닛;을 포함하고, 상기 건조유닛은, 전극이 통과하는 통로인 건조공간이 내부에 마련되는 가열본체와 건조공간을 통해 이동되는 동안 상기 전극의 표면에 적외선을 조사(照射)하도록 상기 가열본체에 장착된 램프부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이차전지용 전극의 노칭방법은, 이차전지용 노칭장치와 연속적으로 공급되는 전극을 전단가공하여 노칭하는 노칭단계; 노칭된 전극의 표면에 적외선을 조사하여 건조시키는 건조단계; 및 건조된 전극을 회수하는 회수단계;를 포함하고, 상기 건조단계에서 전극은 적외선이 조사되는 건조공간을 지나는 동안 건조되고, 상기 건조공간은 지면에서 평행한 수평방향으로 형성되는 부분과 지면에서 수직한 수직방향으로 형성되는 부분을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

이차전지용 노칭장치 및 노칭방법{NOTCHING DEVICE AND METHOD FOR SECONDARY BATTERY}

본 발명은 이차전지용 노칭장치 및 노칭방법에 관한 것으로써, 더 상세하게는 생산 공정에 따라 노칭된 전극을 (다른 장소로 이동 시킬 필요 없이) 연이어 가열하여 상기 전극의 표면에 남아 있는 수분을 신속하게 건조하는 건조장치가 통합된 이차전지용 노칭장치 및 노칭방법에 관한 것이다.

이차전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 일컫으며, 이러한 이차 전지는 핸드폰, 노트북, 캠코더 등과 같은 휴대용 기기뿐만아니라 전기차와 같은 운송 수단 등에서도 널리 사용되며 그 적용범위가 점차 확대되고 있다.

이러한 이차전지는 일반적으로 전극(음극, 양극)과 분리막이 교대로 적층된 구조를 갖는 전극조립체, 전극들로 이온을 이동시키는 전해질 및 상기 전극조립체 및 전해질이 수용되는 케이스를 포함하는 구조를 가지며, 상기 전극조립체는 양극, 음극 및 분리막이 교대로 여러 층을 갖도록 제조된다.

그리고 상기 이차전지의 제조공정은 크게 양극판과 음극판을 제조하는 극판공정, 양극판과 음극판을 전극조립체로 제조한 후 상기 전극조립체를 전해질과 함께 케이스 내에 삽입하는 조립공정, 전극조립체의 이온이동을 활성화시키는 화성공정으로 나눌 수 있으며, 상기 극판공정, 조립공정, 화성공정은 각각 세부공정들로 나눠진다.

여기서 상기 전극공정은 활물질에 도전재, 바인더를 첨가하고 섞어주는 믹싱공정, 믹싱된 활물질을 집전체 위에 도포하는 코팅 공정, 상기 활물질을 집전체 표면에 가압하는 프레스 공정, 집전체 표면에 활물질이 접착되어 제조된 전극을 크기에 맞게 절단하고 전극탭을 형성하도록 전단가공하는 공정 등을 포함한다. 이때, (집전체의 표면에 활물질이 도포된 상태의) 전극을 크기에 맞게 절단하는 슬리팅과 전극탭 형성하도록 전단가공하는 노칭 공정은 순차적으로 또는 동시에 이루어질 수 있다.

상기 노칭공정은 이차전지의 종류에 따라 전극공정 또는 조립공정 중에 포함될 수도 있으나, 전극을 미리 정해진 패턴으로 전단 가공하는 가공과정을 포함하되 별도의 건조공정이 요구된다. 상기 가공과정 이후에는 전극과 분리막을 연속적으로 접합하는 라미네이션 공정이 수행되므로 전극의 표면에 남아서 접합을 방해하는 수분을 건조하기 위하여 건조공정이 반드시 요구된다.

하지만, 종래의 건조 공정은 노칭이 완료된 전극을 수작업으로 이동 보관한 후에 일정 수량 단위로 진공건조장치(VD장치: Vacuum dryer)에 넣은 후 음압이 작용하는 상태에서 열풍을 불어 넣어서 수분을 건조시키는 방법으로 이루어졌다

그러나, 이러한 건조 방법은 전극을 이동 및 보관하는 중에 상당한 시간이 소요되는 문제가 발생하였고, 이러한 문제는 제품의 생산량이 증대함에 따라 전체 생산공정 시간을 지체하는 주요한 원인이 되었다.

따라서, 본 발명은 노칭공정의 가공과정과 건조공정이 각각 개별적으로 수행되어 공정시간이 증가되는 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로써, 공정시간을 단축시키고 열풍을 대신하여 적외선 조사를 통해 건조가 이루어짐으로써 건조효율을 높이고 불량발생율을 낮출 수 있는 이차전지용 노칭장치 및 노칭방법을 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 연속적으로 공급되는 전극을 전단가공하는 노칭유닛; 상기 노칭유닛에서 배출된 전극을 통과시키며 건조하는 건조유닛; 및 상기 건조유닛에서 배출된 전극을 회수하는 회수유닛;을 포함하고, 상기 건조유닛은, 전극이 통과하는 통로인 건조공간이 내부에 마련되는 가열본체와 건조공간을 통해 이동되는 동안 상기 전극의 표면에 적외선을 조사(照射)하도록 상기 가열본체에 장착된 램프부를 포함한다.

본 발명에 따른 상기 램프부는, 전극을 향하는 측이 개구되며 상기 건조유닛에 고정장착되는 하우징; 상기 하우징에 장착되며 전원인가에 따라 적외선을 생성하는 가열램프; 및 상기 가열램프에서 조사되는 적외선을 하우징의 개구된 측으로 반사하도록 하우징에 장착된 반사판;을 포함한다.

그리고, 상기 가열램프는 곧은 모양을 가지며 하우징의 길이방향에 나란하게 장착되되, 공정 또는 장치의 설계에 따라 전구 모양을 가질 수도 있다. 그리고, 상기 반사판은 가열램프에서 반사된 적외선을 개구된 측으로 반사하도록 오목한 모양을 갖는다.

본 발명에서 상기 전극은 금속재인 집전체의 표면에 활물질이 도포된 구조를 가지며, 상기 가열램프에서 조사되는 적외선은 집전체 보다 활물질로 흡수되는 비율이 높은 특정 범위의 파장을 갖는다. 즉, 본 발명에서 조사되는 적외선은 집전체에서는 반사가 이뤄지고 활물질에서는 흡수가 이뤄지는 특징을 갖는다.

상기 램프부는 두 개가 서로 마주하되, 연속적으로 배치되거나 간격을 두고 배치되며, 서로 마주한 램프부들 사이의 공간이 이어져 상기 건조공간을 형성한다.

상기 건조공간은 건조유닛 내에서 수평방향으로 형성되는 수평구간과 수직방향으로 형성되는 수직구간을 갖는다. 상기 전극이 수평구간과 수직구간을 전환하는 지점에는 방향전환을 위한 이송롤러가 배치된다.

아울러, 상기 가열본체 내부에는 양측면이 수직으로 세워진 수직면으로 형성되고 상면이 수평을 이루는 수평면으로 형성된 보조프레임이 내장되며, 상기 램프부들 중 일부는 보조프레임의 수직면과 수평면에 장착되되, 상기 건조공간의 수직구간은 전극이 보조프레임의 수직면을 지나는 위치에서 형성되고, 수평구간은 전극이 보조프레임의 수평면을 지나는 위치에서 형성된다.

또한, 상기 회수유닛은, 전극을 감아서 권취하는 회수롤러를 포함하고, 상기 가열본체에는 내부에서 증발된 수분을 외부로 배출시키기 위한 배기장치가 장착된다.

본 발명은 이차전지용 전극의 노칭방법을 추가적으로 제공한다. 본 발명에 따른 방법은, 연속적으로 공급되는 전극을 전단가공하여 노칭하는 노칭단계; 노칭된 전극의 표면에 적외선을 조사하여 건조시키는 건조단계; 및 건조된 전극을 회수하는 회수단계;를 포함하고, 상기 건조단계에서 전극은 적외선이 조사되는 건조공간을 지나는 동안 건조되고, 상기 건조공간은 지면에서 평행한 수평방향으로 형성되는 부분과 지면에서 수직한 수직방향으로 형성되는 부분을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 건조공간에서 수평방향으로 형성된 부분과 수직방향으로 형성된 부분 사이에는 이송롤러가 배치되고, 상기 이송롤러를 통해 전극의 이송방향 변경이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 이차전지용 전극의 노칭장치는 노칭유닛, 건조유닛 및 회수유닛을 포함하되, 상기 건조유닛은 노칭가공된 전극을 연속적으로 건조하도록 구성되어 상기 전극에 남아 있는 수분을 신속하게 건조할 수 있으므로 전체 공정시간을 단축시킬 수 있고 생산성을 높일 수 있다. 즉, 노칭이 완료된 전극을 수작업으로 이동 보관한 후에 일정 수량 단위로 건조하던 종래 공정 보다 생산성을 향상 시킬 수 있다.

본 발명에 따른 건조유닛은 복수 개의 가열램프를 갖고 상기 가열램프들은 전극의 표면에 적외선을 조사하는 방식으로 건조하여 건조속도가 우수하며 종래의 열풍건조 보다 균일하게 전극 표면을 건조시킬 수 있고 건조시간을 단축할 수 있다. 특히, 본 발명의 가열램프들은 집전체 보다 활물질로 흡수되는 비율이 높은 파장을 갖는 적외선을 조사함으로써(다시 말하자면, 금속재인 집전체에서는 반사되고 활물질에는 흡수되는 특정 범위의 파장을 갖는 적외선이 조사됨으로써) 전극의 활물질에만 열이 생성된다. 즉, 활물질 내에서만 분자운동을 활성 시키는 방식으로 건조가 이루어짐에 따라 집전체의 열변형을 방지할 수 있고, 건조실의 내부의 온도 상승을 억제하여 주변 장치들을 내구성 또한 증대시킬 수 있다.

또한, 상기 램프부는 반사판이 장착된 하우징에 가열램프가 장착되는 방식으로 제조되므로 가열램프의 적외선을 산란시키지 않고 전극 표면 한 지점에 집중시킬 수 있고, (파손 또는 수명이 다 한 경우 또는 더 큰 출력의 가열램프가 요구되는 경우 등과 같이) 필요한 경우 가열램프의 교체가 용이하게 이루어질 수 있다. 아울러, 상기 가열램프는 봉(棒) 모양을 갖도록 구성되어 전구모양의 램프 보다 장착 갯수를 줄일 수 있고, 보다 넓은 면적을 건조시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서 전극의 건조가 이루어지는 건조공간은 건조유닛 내에서 수평방향으로 형성되는 수평구간과 수직방향으로 형성되는 수직구간을 갖고, 수평구간과 수직구간을 전환하는 지점에는 전극의 방향전환을 위한 이송롤러가 배치되는 구조를 가짐에 따라 가열본체 내에서 건조공간의 길이를 증대시킬 수 있으므로 건조성능을 증대시킬 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 전극의 노칭장치를 도시한 정면도.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 전극의 노칭장치에 포함된 건조유닛을 도시한 사시도.
도 3 은 도 2 에 도시된 건조유닛이 일부분 개방된 모습을 도시한 사시도.
도 4 는 도 2 에 도시된 건조유닛의 단면 모습이 도시된 단면도.
도 5 는 건조유닛에 포함된 램프부의 사시도.
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 전극의 노칭방법을 나타낸 순서도.
도 7a 는 전구 모양의 가열램프를 사용할 때와 봉 모양(곧은 모양)의 가열램프를 사용할 때 가열시간에 따른 전극 표면의 온도 변화를 비교한 그래프.
도 7b 는 전구 모양의 가열램프를 사용할 때와 봉 모양(곧은 모양)의 가열램프를 사용할 때 건조된 전극 표면의 단위면적당 수분함량을 비교한 그래프.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 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.

본 발명은 이차전지용 전극의 노칭장치 및 노칭방법에 관한 것으로써, 공정시간을 단축시키고 열풍을 대신하여 적외선 조사를 통해 건조가 이루어져 건조효율을 높이고 불량발생율을 낮출 수 있는 효과를 갖는다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 더욱 상세히 설명한다.

실시예1

본 발명은 실시예1로써, 노칭유닛(300), 건조유닛(100) 및 회수유닛(200)을 포함하여 구성된 이차전지용 전극의 노칭장치를 제공한다.

도 1 을 참조하면, 상기 노칭장치에 포함된 노칭유닛(300)은, 금속 호일로 제공되는 집전체의 표면에 전극활물질이 도포된 유지부 및 상기 유지부와 구분되어 전극활물질이 미도포된 무지부가 일정 간격을 두고 형성된 전극을 전단가공하여 탭을 형성하도록 구성된다. 즉, 본 발명에서 전극은 일정한 폭을 갖고 연속적으로 제공되는 집전체의 일면 또는 양면에 전극활물질이 연속적으로 도포된 상태로 노칭유닛(300)으로 제공되며 노칭된 후에 연속적으로 배출되도록 구성된다.

본 발명의 노칭유닛(300)은 롤형태로 권취된 전극(1)이 복수 개의 롤러를 통해 이송되도록 구성되며 이송되는 경로상에 가공장치가 배치되어 상기 가공장치가 전극을 지정된 전극패턴으로 연속해서 전단가공한다. 또한 상기 노칭유닛(300) 내에는 전단가공이 정상적으로 이루어졌는지를 모니터링하는 비전장치 및 센서 등이 추가로 배치될 수 있다.

상기 노칭유닛(300)에서 가공되어 배출된 전극(1)은 건조유닛(100)으로 이송된다. 상기 전극(1)은 건조유닛(100)을 연속적으로 통과하며 건조가 이루어지도록 구성된다. 즉, 상기 건조유닛(100)은 노칭유닛(300)과 회수유닛(200) 사이에 배치되어 전극(1)이 연속적으로 이동하는 동안에 건조가 이루어진다.

상기 건조유닛(100)은, 도 2 에 도시된 바와 같이 전극(1)이 투입되는 입구(111)와 전극(1)이 배출되는 출구(112)를 가지며 내부에는 전극(1)이 통과하는 통로인 건조공간(116, 도 3 참조)이 내부에 마련된 가열본체(110) 및 건조공간(116)을 통해 이동되는 동안 상기 전극(1)의 표면에 적외선을 조사(照射)하도록 상기 가열본체(110)에 장착된 램프부(120)를 포함한다. 상기 램프부(120)에서 조사되는 적외선에 의해 전극(1)의 표면에 함유된 수분은 건조되고 건조유닛(100)에서 배출된 전극(1)은 회수유닛(200)에 의해 권취되며 회수된다.

한편, 도 3 과 4 에 도시된 바와 같이, 가열본체(110) 내부에는 양측면이 수직으로 세워진 수직면으로 형성되고 상면이 수평을 이루는 수평면으로 형성된 보조프레임(113)이 내장된다. 그리고, 상기 보조프레임(113)의 수직면과 수평면에 램프부들(120)이 장착되고, 상기 보조프레임(113)에 장착된 램프부들(120)과 마주하는 가열본체(110) 내부의 벽면에 램프부들(120)이 각각 설치된다.

따라서, 상기 램프부들(120)은 보조프레임(113)에 장착된 램프부(120)과 가열본체(110) 내부의 벽면에 설치된 램프부(120)가 짝을 이뤄 서로 마주하도록 연속적으로 배치된다. 그리고, 서로 마주하여 짝을 이룬 램프부들(120) 사이에는 전극(1)이 지날 수 있는 연속적인 공간으로써 건조공간(116)이 형성된다. 상기 건조공간(116)의 일측은 가열본체(110)의 입구(111)와 연결되며 타측은 가열본체(110)의 출구(112)와 연결되어 전극(1)은 노칭유닛(300)에서 유입되어 건조유닛(100)을 통과한 후 회수유닛(200)으로 배출된다.

본 발명에서는 적외선이 조사되는 경로를 증대시켜 전극의 건조율을 높일 수 있도록 상기 건조공간(116)은 수평방향으로 형성되는 수평구간(114)과 수직방향으로 형성되는 수직구간(115)으로 구분될 수 있다. 그리고, 상기 전극(1)이 수평구간(114)과 수직구간(115)을 전환하는 지점에는 방향전환을 위한 이송롤러가 배치된다.

따라서, 도시된 바와 같이, 상기 건조공간(116)의 수직구간(115)은 전극(1)이 보조프레임(113)의 수직면을 지나는 위치에서 형성되고, 수평구간(114)은 전극(1)이 보조프레임(113)의 수평면을 지나는 위치에서 형성된다. 참고로, 도면상에서는 두 개의 수직구간(115)이 한 개의 수평구간(114)으로 연결된 구조로 도시되었으나, 램프부(120)의 크기 및 배치 구조에 따라 수평구간(114)과 수직구간(115)은 다양한 형태로 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 상기 램프부(120)는, 도 3 에 도시된 단면모습 및 도 5 에 도시된 사시도에 나타난 바와 같이, 하우징(121)에 가열램프(122)와 반사판(123)이 장착되는 구조를 갖는다.

상기 하우징(121)은 전극(1)을 향하여 가열램프(122)의 빛을 조사할 수 있도록 일측이 개구된 구조를 가지며 반대쪽면은 위에 설명된 보조프레임(113)의 수평면과 수직면 및 가열본체(110)의 내부벽면 중 한 곳에 고정장착될 수 있는 구성을 갖는다. 상기 하우징(121) 내부에는 가열램프(122)에 전원을 공급하기 위한 케이블들이 추가 설치되고 선택적으로 과열을 방지하기 위한 안전장치들도 설치될 수 있다.

상기 하우징(121)에 장착되는 가열램프(122)는 전원인가에 따라서 적외선을 조사하는 램프이다. 본 발명의 실시예에서 상기 가열램프(122)는 곧은 모양(가령, 막대형 형광등과 같이 소정의 직경을 갖는 원형 봉 모양)을 가지며 하우징(121)의 길이방향에 나란하게 장착되나, 공정 디자인에 따라서는 전구 모양의 가열램프(122)가 장착될 수도 있다. 본 발명에 따른 상기 가열램프(122)에서 조사되는 적외선은 특정 범위의(더 상세하게는 0.75 내지 7 ㎛ 범위의 내의) 파장을 갖는 적외선이다. 따라서, 전극(1)의 표면에 남아있는 물기는 가열램프(122)에서 조사된 적외선을 흡수하고, 흡수된 적외선은 물의 전자를 자극하여 액체상태에서 기체로 증발시키게 된다. 즉, 본 발명의 가열램프들은, 금속재인 집전체에서는 흡수 보다 반사가 원활히 이루어지고 활물질에는 원활히 흡수가 이루어지는 특정 범위의 파장을 갖는 적외선이 조사됨으로써 전극의 활물질에만 열이 생성된다. 즉, 활물질 내에서만 분자운동을 활성 시키는 방식으로 건조가 이루어짐에 따라 집전체의 열변형을 방지할 수 있고, 건조실의 내부의 온도 상승을 억제하여 주변 장치들을 내구성 또한 증대시킬 수 있다. 이때, 집전체와 활물질의 재질, 표면 광택도 등에 따라 건조시 요구되는 최적의 파장 범위는 달라질 수 있을 것이나, 건조과정 시 반복 시험을 통해 최적의 파장범위를 알아낼 수 있을 것이다. 다만, 적외선의 파장이 7um 이상인 경우 흡수율이 떨어져 건조효율이 저하되고 0.75um 이하인 경우에는 집전체의 반사율이 저하되어 집전체까지 가열될 수 있으므로, 이 실시예에서 상기 적외선은 0.75 내지 7um 범위 내의 파장을 갖는 것이 바람직할 것이다.

아울러, 상기 하우징(121)에서 가열램프(122)가 설치되는 지점을 기준으로 개구된 방향의 반대쪽에는 가열램프(122)에서 조사되는 적외선을 하우징(121)의 개구된 측으로 반사하도록 반사판(123)이 장착된다. 상기 반사판(123)은 적외선 반사율이 높은 재질로 제조되되 굴절 특성을 감안하여 전극의 표면에 적외선이 집중될 수 있도록 소정의 곡률을 갖도록 오목한 모양으로 형성된다.

곧은 모양(봉 모양)의 가열램프(122)가 사용되며 반사판(123)에 의해 적외선이 집중됨에 따라서, 본 발명의 램프부(120)는 전구모양의 가열램프가 사용되는 구조 보다 더욱 신속하게 전극 표면을 가열시킬 수 있다.

도 7a 는 전구 모양의 가열램프를 사용할 때와 봉 모양(곧은 모양)의 가열램프를 사용할 때 가열시간에 따른 전극 표면의 온도 변화를 비교한 그래프로써, 가로축은 전극의 이동속도(가열시간)를 나타내고 세로축은 전극의 표면온도(℃)를 나타낸다. 도 7b 는 전구 모양의 가열램프를 사용할 때와 봉 모양(곧은 모양)의 가열램프를 사용할 때 건조된 전극 표면의 단위면적당 수분(ppm)을 비교한 그래프이다. 도 7a 에 도시된 바와 같이, 적외선이 비산되지 않고 전극(1) 표면에 집중될 수 있으므로 본 발명의 가열램프(122)는 보다 신속하게 전극 표면을 가열시킬 수 있다. 즉, 전구 모양의 가열램프보다 본 발명에 따른 봉 모양의 가열램프(122)는 가열 효율이 대략 2배 정도 향상된 것을 확인할 수 있다. 그리고, 도 7b 에 도시된 바와 같이, 서로 다른 사양의 전극들을 건조하는 경우에도 본 발명의 가열램프(122)는 전구 모양의 가열램프를 사용하는 경우와 유사한 건조율을 제공할 수 있다(최종 수분함유량이 유사). 즉, 곧은 모양의 가열램프(122)는 전구 모양의 가열램프 보다 더 신속하게 가열시킬 수 있으므로 전극(1)의 이송속도를 더 높여서 건조속도를 향상시킬 수 있되 동등한 수준의 건조성능을 발휘할 수 있다.

참고적으로, 도면에 도시된 가열본체(110)는 사각박스 모양으로 도시되었으나, 설계요건에 따라 예를들어 돔(dome) 형태 등과 같은 다양한 모양을 가질 수 있고, 외부에서 작업자가 시각적으로 공정을 확인할 수 있도록 투명창 등이 부착될 수도 있다. 아울러, 램프부들(120)의 교체, 장비 점검 및 수리 등이 용이하도록 개폐가능한 도어, 덮개 등이 설치될 수 있다.

상기 램프부들(120) 사이의 간격 및 배치구조는 전극(1)의 수분 흡수량에 따라서 튜닝될 수 있으며, 최적의 적외선을 조사하는 가열램프(122)로 공정의 필요에 따라서 교체 가능하다. 예를 들면, 램프부들(120) 사이의 간격은 일정하게도 형성될 수 있으나 불규칙하게 설치되어 특정 구간에서 더 집중적으로 건조가 이루어지게 구성할 수도 있다.

도면상에서 가열램프(120)는 하우징(121) 당 한개씩 장착되는 것으로 도시되었으나, 필요에 따라서는 두 개 이상이 장착될 수도 있고, 이 경우에는 반사판(123)의 형상도 변경될 수 있다. 상기 하우징(123)은 용접 등을 통해 영구히 결합될 수도 있으나, 볼팅 체결 또는 전용 브라켓(미도시) 등을 통해 탈부착 가능하게 장착될 수 있다. 이때, 전용 브라켓은 (허용된 범위 내에서) 하우징(121)의 상하좌우 방향 활주는 물론 각도 조절을 가능하게 할 수 있을 것이며, 크기와 모양이 다른 여러 종래의 하우징(121)이 장착되는 것도 허용할 수 있을 것이다.

아울러, 상기 가열본체(110)에는 내부에서 증발된 수분을 외부로 배출시키기 위한 배기장치(130)가 장착된다. 상기 배기장치(130)는 가열본체(110) 내부에서 증발된 기체상의 수분을 흡수하는 장치를 포함할 수 있으며, 가열본체(110) 내부의 온도와 습도를 적정하게 유지하는 공조장치(미도시)와 함께 사용될 수 있다. 상기 공조장치는 가열본체(110) 내부의 온도가 비정상적으로 상승하면 열기를 외부로 배출 시켜 램프부(120)를 포함한 전기 장치의 파손을 방지할 수 있을 것이다. 이때, 상기 공조장치는 개별 램프부들(120)과 함께 장착될 수 있는 냉각장치와 연동하도록 구성될 수 있을 것이다.

또한, 도면 상에서는 수직구간(115)과 수평구간(114)을 전극(1)이 지날 때 이송롤러들에 의해 방향이 전환되는 것으로 도시되었지만, 이송롤러를 대신하여 동일한 기능을 제공하는 대체재가 사용될 수도 있고 전극(1)이 지나는 동안 적절한 텐션과 속도를 유지하도록 상기 이송롤러들은 추가적인 회전장치와 연결될 수도 있다.

위와 같은 건조유닛(200)을 통과한 전극(1)은 회수유닛(200)에서 권취가 이루어진다. 상기 회수유닛(200)은 도 4 에 도시된 바와 같이, 전극(1)을 감아서 권취하는 회수롤러(210)와 상기 회수롤러(210)에 감기기 전에 전극(1)의 감김 위치를 결정하며 적절한 텐션을 유지시켜주는 복수 개의 소형롤러들을 더 포함한다.

이하, 본 발명의 실시예1에 따른 이차전지용 전극의 노칭장치를 이용한 노칭방법을 실시예2로써 설명한다.

실시예2

본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 전극의 노칭방법은 도 6 에 도시되어 있는 것과 같이, 노칭유닛(300)으로 전극(1)을 지정된 전극 패턴으로 전단 가공하는 노칭단계(S10); 상기 노칭단계에 의해 가공된 상기 전극(1)의 표면을 건조유닛(200)으로 직접 가열하여 상기 전극(1)에 남아 있는 수분을 건조하는 건조단계(S20); 및 상기 건조단계에 의해 건조된 상기 전극(1)을 회수유닛(200)으로 회수하는 회수단계(S30)를 포함한다.

상기 노칭단계(S10)에서는 롤 형태로 감겨져 있는 미가공 상태의 전극(1)이 복수 개의 롤러들을 통해 공급되면 가공장치가 미리 지정된 전극 패턴으로 전단 가공하게되며, 전단 가공의 불량여부가 비전장치 및 센서 등을 통해 감지된다.

상기 건조단계(S20)는 노칭단계(S10)를 통과한 전극(1)이 건조유닛(100)의 가열본체(110)를 통과하는 동안에 램프부(120)에서 조사되는 적외선을 표면에 쐬게되고 흡수된 적외선은 수분의 분자를 자극하여 기화를 유발함으로써 건조가 이루어진다. 이때, 가열본체(110) 내에서 적외선을 쐬게 되는 경로가 길어지도록 상기 전극(1)은 지면에서 수직한 수직방향으로 형성되는 수직구간(115) 및 지면에서 평행한 수평방향으로 형성되는 수평구간(114)을 지나게 된다.

상기 회수단계(S30)는 가열본체의 출구를 통해 배출된 전극을 회수유닛(200)으로 권취하여 회수한다.

본 발명에 따른 이차전지용 전극의 노칭장치는 건조유닛(100)이 노칭가공된 전극(1)을 연속적으로 건조하도록 구성되어 상기 전극(1)에 남아 있는 수분을 신속하게 건조할 수 있으므로 전체 공정시간을 단축시킬 수 있고 생산성을 높일 수 있다. 즉, 노칭이 완료된 전극(1)을 수작업으로 이동 보관한 후에 일정 수량 단위로 건조하던 종래 공정 보다 생산성을 향상 시킬 수 있다.

상기 건조유닛(100)은 복수 개의 가열램프(122)를 갖고 상기 가열램프들(122)은 전극(1)의 표면에 적외선을 조사하는 방식으로 건조하여 건조속도가 우수하며 종래의 열풍건조 보다 균일하게 전극 표면을 건조시킬 수 있고 건조시간을 단축할 수 있다.

또한, 상기 램프부(100)는 반사판(123)이 장착된 하우징(121)에 가열램프(122)가 장착되는 방식으로 제조되므로 가열램프(122)의 적외선을 산란시키지 않고 전극(1) 표면 한 지점에 집중시킬 수 있고, 파손 또는 수명이 다 한 경우 또는 더 큰 출력의 가열램프(122)가 요구되는 경우 가열램프(122)의 교체가 용이하게 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에서 전극(1)의 건조가 이루어지는 건조공간(116)은 건조유닛(100) 내에서 수평방향으로 형성되는 수평구간(114)과 수직방향으로 형성되는 수직구간(115)을 갖고, 수평구간(114)과 수직구간(115)을 전환하는 지점에는 전극(1)의 방향전환을 위한 이송롤러가 배치되는 구조를 가짐에 따라 가열본체(110) 내에서 건조공간의 길이를 증대시킬 수 있으므로 건조성능을 증대시킬 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 실시가 가능하다.

1 : 전극
100 : 건조유닛
110 : 가열본체
120 : 램프부
121 : 하우징
122 : 가열램프
123 : 반사판
130 : 배기장치
200 : 회수유닛
300 : 노칭유닛

Claims

연속적으로 공급되는 전극을 전단가공하는 노칭유닛;
상기 노칭유닛에서 배출된 전극을 통과시키며 건조하는 건조유닛; 및
상기 건조유닛에서 배출된 전극을 회수하는 회수유닛;을 포함하고,
상기 건조유닛은, 전극이 통과하는 통로인 건조공간이 내부에 마련되는 가열본체와 건조공간을 통해 이동되는 동안 상기 전극의 표면에 적외선을 조사(照射)하도록 상기 가열본체에 장착된 램프부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 노칭장치.
제 1 항에 있어서,
상기 램프부는,
전극을 향하는 측이 개구되며 상기 건조유닛에 고정장착되는 하우징;
상기 하우징에 장착되며 전원인가에 따라 적외선을 생성하는 가열램프; 및
상기 가열램프에서 조사되는 적외선을 하우징의 개구된 측으로 반사하도록 하우징에 장착된 반사판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 노칭장치.
제 2 항에 있어서,
상기 가열램프는 곧은 모양을 가지며 하우징의 길이방향에 나란하게 장착된 것을 특징으로 하는 이차전지용 노칭장치.
제 2 항에 있어서,
상기 가열램프는 전구 모양을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지용 노칭장치.
제 2 항에 있어서,
상기 반사판은 가열램프에서 반사된 적외선을 개구된 측으로 반사하도록 오목한 모양을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지용 노칭장치.
제 2 항에 있어서,
상기 전극은 금속재인 집전체의 표면에 활물질이 도포된 구조를 가지며, 상기 가열램프에서 조사되는 적외선은 0.75 내지 7 um 범위 내의 파장을 갖되, 집전체 보다 활물질로 흡수되는 비율이 높은 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지용 노칭장치.
제 1 항에 있어서,
상기 램프부는 두 개가 서로 마주하되, 연속적으로 배치되거나 간격을 두고 배치되며, 서로 마주한 램프부들 사이의 공간이 이어져 상기 건조공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 노칭장치.
제 7 항에 있어서,
상기 건조공간은 건조유닛 내에서 수평방향으로 형성되는 수평구간과 수직방향으로 형성되는 수직구간을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지용 노칭장치.
제 8 항에 있어서,
상기 전극이 수평구간과 수직구간을 전환하는 지점에는 방향전환을 위한 이송롤러가 배치된 것을 특징으로 하는 이차전지용 노칭장치.
제 9 항에 있어서,
상기 가열본체 내부에는 양측면이 수직으로 세워진 수직면으로 형성되고 상면이 수평을 이루는 수평면으로 형성된 보조프레임이 내장되며, 상기 램프부들 중 일부는 보조프레임의 수직면과 수평면에 장착되되,
상기 건조공간의 수직구간은 전극이 보조프레임의 수직면을 지나는 위치에서 형성되고, 수평구간은 전극이 보조프레임의 수평면을 지나는 위치에서 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 노칭장치.
제 1 항에 있어서,
상기 회수유닛은, 전극을 감아서 권취하는 회수롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 노칭장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가열본체에는 내부에서 증발된 수분을 외부로 배출시키기 위한 배기장치가 장착된 것을 특징으로 하는 이차전지용 노칭장치.
연속적으로 공급되는 전극을 전단가공하여 노칭하는 노칭단계;
노칭된 전극의 표면에 적외선을 조사하여 건조시키는 건조단계; 및
건조된 전극을 회수하는 회수단계;를 포함하고,
상기 건조단계에서 전극은 적외선이 조사되는 건조공간을 지나는 동안 건조되고,
상기 건조공간은 지면에서 평행한 수평방향으로 형성되는 부분과 지면에서 수직한 수직방향으로 형성되는 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 노칭방법.
제 13 항에 있어서,
상기 건조공간에서 수평방향으로 형성된 부분과 수직방향으로 형성된 부분 사이에는 이송롤러가 배치되고, 상기 이송롤러를 통해 전극의 이송방향 변경이 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 노칭방법.