KR20200035642A - 슬롯들의 움직임으로 전극 활물질 슬러리의 코팅 형태가 변환되는 슬롯 다이 코터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이 코터는, 전극 집전체 상에 전극 활물질 슬러리를 코팅시키는 슬롯 다이 코터로서, 하부 토출구를 구비하는 하부 다이; 및 상기 하부 다이의 상부에 배치되며 상부 토출구를 구비하는 상부 다이; 를 포함하며, 상기 하부 다이의 상부에 형성되는 제1 평탄면과 상기 상부 다이의 하부에 형성되는 제2 평탄면은 슬라이딩 면을 형성하도록 서로 접하며, 상기 상부 다이와 하부 다이는 어느 일 측이 상기 슬라이딩 면을 따라 슬라이딩 되어 수평방향으로 상대적인 이동이 가능하도록 설치된다.

Description

슬롯들의 움직임으로 전극 활물질 슬러리의 코팅 형태가 변환되는 슬롯 다이 코터{Slot Die Coater Changing Coating Formation of Electrode Active Material Slurry by Movement of Slots}

본 발명은, 슬롯들이 움직임으로 전극 활물질 슬러리의 코팅 형태가 변환되는 슬롯 다이 코터에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는, 하부 슬롯을 형성하는 한 쌍의 하부 다이 블록과 상부 슬롯을 형성하는 한 쌍의 상부 다이 블록을 구비하여 하부 다이 블록과 상부 다이 블록의 상대적인 움직임에 의해 하부 슬롯과 상부 슬롯의 전극 활물질 슬러리 토출 위치 관계를 간단하게 조정할 수 있도록 구성된 슬롯 다이 코터에 관한 것이다.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 이러한 이차전지는 발전 요소인 전극 조립체를 필수적으로 포함하고 있다.

전극 조립체는, 양극, 분리막 및 음극이 적어도 1회 이상 적층된 형태를 가지며, 양극과 음극은 각각 알루미늄 호일과 구리 호일로 이루어진 전극 집전체에 양극 활물질 슬러리 및 음극 활물질 슬러리가 도포 및 건조되어 제조된다.

이차전지의 충방전 특성을 균일하게 하기 위해서는, 이러한 양극 활물질 슬러리 및 음극 활물질 슬러리가 집전체에 고르게 코팅되어야 하는데, 이를 위해 통상적으로 슬롯 다이 코팅 공정이 수행된다.

도 1에는 슬롯 다이 코팅 공정에 대한 모식도가 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 코팅 장치(10)는, 전극 활물질 슬러리가 토출되는 슬롯 다이 코터(20) 및 코팅 롤(40)을 포함하여 구성되며, 코팅 롤(40)을 회전시키면서 집전체(50)를 코팅시킨다.

슬롯 다이 코터(20)에서 토출된 전극 활물질 슬러리는 집전체(50)의 일 면에 넓게 도포되어 전극 활물질 층을 형성한다.

경우에 따라서는, 하나의 층을 이루는 전극 활물질 층 상에 또 하나의 층을 이루는 전극 활물질 층이 추가적으로 도포되어 두 개의 층으로 이루어진 전극 활물질 층이 형성될 수도 있다. 이처럼 두 개의 층으로 이루어진 전극 활물질 층을 형성하기 위해서는, 도 2에 도시된 바와 같이 세 개의 다이 블록들(71, 72, 73)을 포함하는 슬롯 다이 코터(70)가 이용된다. 슬롯 다이 코터(70)는, 서로 이웃하는 다이 블록들 사이에 형성된 두 개의 토출구(74, 75)를 통해 전극 활물질 슬러리를 동시에 토출함으로써 먼저 도포된 전극 활물질 슬러리 상에 추가적인 전극 활물질 슬러리를 연속적으로 도포시킬 수 있다.

다만, 이러한 슬롯 다이 코터(70)를 이용하는 공정은, 서로 다른 토출구(74, 75)로부터 동시에 토출되는 전극 활물질 슬러리를 이용하여야 하기 때문에, 소망하는 두께로 각 전극 활물질 층을 형성하는 것이 상당히 까다로운 면이 있다.

일반적으로, 각 전극 활물질 층의 두께는 토출구(74, 75)를 통한 전극 활물질 슬러리의 토출량에 의해 영향을 받으며, 이러한 전극 활물질 슬러리의 토출량은 각각의 다이 블록(71, 72, 73) 간의 간격에 크게 영향을 받기 때문에, 소망하는 두께를 만들어내기 위해서는 시험적으로 수 차례 코팅 공정을 수행하면서 각 다이 블록(71, 72, 73)을 분해 후 재조립 하여 간격을 조정하고, 토출량을 다시 확인하는 작업을 반복할 것이 요구된다.

그러나, 종래의 슬롯 다이 코터(70)는, 세 개의 다이 블록들(71, 72, 73)이 두 개의 토출구(74, 75)를 형성하도록 상호 순차적으로 결합되어 있기 때문에, 어느 하나의 토출구(74, 75)의 간격을 조정하기 위해서는 모든 다이 블록들(71, 72, 73)의 분리가 필요할 수 있고, 하나의 다이 블록만을 분리하더라도 나머지 다이 블록들의 위치에 영향을 미칠 수 있으므로, 두 개의 토출구(74, 75)를 개별적으로 조정하기 어려운 문제가 있다.

더욱이, 다이 블록의 분리 및 재조립을 반복하고, 여러 차례 시험 코팅을 수행하는 것은 공정 시간의 지연을 발생시키고, 또한 재료인 전극 활물질 슬러리의 소모량을 늘리게 되어 공정 전반의 효율을 크게 저하시키는 원인이 될 수 있으며, 다른 한 편으로는 반복되는 분해와 조립으로 인해 슬롯 다이 코터의 수명에도 악영향을 미칠 수 있다.

따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 개선된 구조를 갖는 슬롯 다이 코터의 개발이 절실히 요구되는 실정이다.

본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 슬롯 다이 코터를 구성하는 각각의 다이 블록들을 모두 분해 및 재조립 할 필요 없이, 상하부에 위치하는 한 쌍의 슬롯 다이의 상대적인 움직임만으로 하부 토출구와 상부 토출구에서 전극 활물질 슬러리를 토출하는 시간의 차이를 용이하게 조절 가능하도록 함으로써 공정성을 향상시키는 것을 일 목적으로 한다.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이 코터는, 전극 집전체 상에 전극 활물질 슬러리를 코팅시키는 슬롯 다이 코터로서, 하부 토출구를 구비하는 하부 다이; 및 상기 하부 다이의 상부에 배치되며 상부 토출구를 구비하는 상부 다이; 를 포함하며, 상기 하부 다이의 상부에 형성되는 제1 평탄면과 상기 상부 다이의 하부에 형성되는 제2 평탄면은 슬라이딩 면을 형성하도록 서로 접하며, 상기 상부 다이와 하부 다이는 어느 일 측이 상기 슬라이딩 면을 따라 슬라이딩 되어 수평방향으로 상대적인 이동이 가능하도록 설치된다.

상기 상부 토출구는 상기 하부 토출구보다 소정 거리만큼 전방 또는 후방에 위치할 수 있다.

상기 하부 토출구와 상기 상부 토출구 사이에는 소정의 단차가 형성될 수 있다.

상기 제1 평탄면과 제2 평탄면은 지면에 대해 소정의 각도로 기울어질 수 있다.

상기 하부 토출구와 상부 토출구의 토출 방향은 30도 내지 60도의 각도를 이룰 수 있다.

상기 하부 다이는, 제1 다이 블록, 상기 제1 다이 블록의 상부에 위치하는 제2 다이 블록 및 상기 제1 다이 블록과 제2 다이 블록 사이에 개재되어 상기 제1 다이 블록과 제2 다이 블록 사이에 상기 하부 토출구가 형성되도록 하는 제1 스페이서를 포함하고, 상기 상부 다이는, 제3 다이 블록, 상기 제3 다이 블록의 상부에 위치하는 제4 다이 블록 및 상기 제3 다이 블록과 제4 다이 블록 사이에 개재되어 상기 제3 다이 블록과 제4 다이 블록 사이에 상기 상부 토출구가 형성되도록 하는 제2 스페이서를 포함할 수 있다.

상기 제1 다이 블록은 제1 전극 활물질 슬러리를 수용하는 제1 슬러리 수용부를 구비하고, 상기 제3 다이 블록은 제2 전극 활물질 슬러리를 수용하는 제2 슬러리 수용부를 구비할 수 있다.

상기 제1 스페이서는 그 일 측에 형성된 제1 개방부를 구비하고, 상기 제2 스페이서는 그 일 측에 형성된 제2 개방부를 구비하며, 상기 제1 개방부는 상기 제1 슬러리 수용부와 연통되고, 상기 제2 개방부는 상기 제2 슬러리 수용부와 연통될 수 있다.

상기 제1 다이 블록과 제2 다이 블록은 볼팅 체결되어 상호 간에 고정될 수 있다.

상기 제3 다이 블록과 제4 다이 블록은 볼팅 체결되어 상호 간에 고정될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 슬롯 다이 코터를 구성하는 각각의 다이 블록들을 모두 분해 및 재조립 할 필요 없이, 상하부에 위치하는 한 쌍의 슬롯 다이의 상대적인 움직임만으로 하부 토출구와 상부 토출구에서 전극 활물질 슬러리를 토출하는 시간의 차이를 용이하게 조절 가능하게 되며, 이로 인해 다층 활물질 코팅 공정의 공정성이 향상될 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 슬롯 다이 코터의 구조에 따르면, 상부 다이와 하부 다이의 상대적인 움직임에 제한이 없으므로, 이중의 코팅층을 형성함에 있어서 코팅층의 두께 등을 고려하여 상부 토출구와 하부 토출구 사이의 거리를 자유롭게 조정할 수 있게 된다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 종래 기술에 따른 슬롯 다이 코터의 이용 예를 도시한 모식도이다.
도 2는, 다층 활물질 코팅 공정에 사용되는 종래 기술에 따른 슬롯 다이 코터의 형태를 나타내는 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이 코터를 나타내는 수직 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이 코터를 나타내는 분해 사시도이다.
도 5 및 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이 코터에 있어서, 하부 다이와 상부 다이 간의 상대적인 이동에 의해 한 쌍의 토출구 간에 수평 방향을 따라 위치 차이가 발생된 경우를 나타내는 도면이다.
도 7은, 본 발명에 따른 슬롯 다이 코터에 의해 활물질 층이 2개의 층으로 형성된 것을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 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.

도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이 코터(100)의 구조를 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이 코터를 나타내는 수직 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이 코터를 나타내는 분해 사시도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이 코터(100)는, 하부 토출구(110A)를 구비하는 하부 다이(110) 및 상부 토출구(120A)를 구비하는 상부 다이(120)를 포함한다.

상기 하부 다이(110)는, 제1 다이 블록(111), 제2 다이 블록(112) 및 제1 스페이서(113)를 포함한다.

상기 제1 다이 블록(111)은, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이 코터(100)를 구성하는 블록들 중 가장 하부에 위치하는 블록으로서, 제2 다이 블록(112)과 마주보는 면이 지면에 대해 대략 30도 내지 60도의 각도를 이루도록 경사진 형태를 갖는다.

또한, 상기 제1 다이 블록(111)은, 제2 다이 블록(112)과 마주보는 면에 소정의 깊이를 갖는 홈 형태로 형성된 제1 슬러리 수용부(G1)를 구비한다. 도면에 도시되어 있지는 않으나, 이러한 제1 슬러리 수용부(G1)는 외부에 설치된 활물질 슬러리 공급 챔버와 연결되어 제1 활물질 슬러리를 연속적으로 공급받게 된다. 도시하지 않았지만, 상기 제1 슬러리 수용부(G1)는 슬러리 공급 챔버와 연통된 슬러리 공급 포트를 구비할 수 있다.

상기 활물질 슬러리 공급 챔버에 의한 제1 활물질 슬러리 공급에 따라 제1 슬러리 수용부(G1) 내에 제1 활물질 슬러리가 가득 차게 되면, 제1 활물질 슬러리는 제1 다이 블록(111), 제1 스페이서(113) 및 제2 다이 블록(112)의 순차적인 결합에 의해 형성되는 하부 토출구(110A)를 통해 외부로 토출된다.

상기 제2 다이 블록(112)은, 제1 다이 블록(111)의 상부에 배치되어 제1 스페이서(113)를 통해 제1 다이 블록(111)과 결합되며, 제1 다이 블록(111)과 마찬가지로, 제1 다이 블록(111)과 마주보는 면이 지면에 대해 대략 30도 내지 60도의 각도를 이루도록 경사진 형태를 갖는다. 즉, 상기 제1 다이 블록(111)과 제2 다이 블록(112) 각각의 대향면은 모두 지면에 대해 대략 30도 내지 60도의 각도를 이루도록 경사진 형태를 갖는다.

또한, 상기 제2 다이 블록(112)의 상부에는 제1 평탄면(112a)이 구비된다. 즉, 상기 제2 다이 블록(112)의 상면은, 전체적으로 굴곡지거나 꺾인 부분 없이 평탄한 형태를 갖는다. 상기 제1 평탄면(112a)은, 지면(X-Z 평면)에 대해 대략 30도 내지 60도의 각도로 기울어진 경사면을 이룬다.

상기 제1 평탄면(112a)이 이처럼 지면에 대해 경사진 형태를 가짐에 따라, 하부 토출구(110A)가 형성된 제1 평탄면(112a)의 일측 단부(도 3을 기준으로 볼 때, 좌측 끝부분)는 그 반대편인 타측 단부(도 3을 기준으로 볼 때, 우측 끝부분)보다 더 상부에 위치한다. 즉, 상기 제1 평탄면(112a)은, 도 3을 기준으로 볼 때, 좌측에서 우측을 향해 하향 경사진 형태를 갖는다.

이처럼, 상기 제2 다이 블록(112)은, 그 상면이 지면에 대해 소정의 각도로 기울어진 경사면 형태를 가지며, 이와 대응되는 형상의 하면을 갖는 상부 다이(120)와 정합될 수 있다.

한편, 상기 제1 다이 블록(111) 및 제2 다이 블록(112)은, 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 제1 다이 블록(111)과 제2 다이 블록(112)은 볼팅 결합 등에 의해 체결 되어 상호 간에 고정될 수 있다.

상기 제1 스페이서(113)는, 제1 다이 블록(111)과 제2 다이 블록(112) 사이에 개재되어 제1 다이 블록(111)과 제2 다이 블록(112) 사이에 간극을 형성하며, 이로써 제1 슬러리 수용부(G1)로부터 공급되는 제1 활물질 슬러리가 토출될 수 있는 공간을 형성한다.

이러한 제1 스페이서(113)는, 그 일 측에 형성된 제1 개방부(113a)를 구비하며, 이로써 제1 스페이서(113)는, 제1 다이 블록(111)과 제2 다이 블록(112) 각각의 대향면의 테두리 영역 중 일 측을 제외한 나머지 부분에만 개재된다. 또한, 상기 제1 다이 블록(111)과 제2 다이 블록(112)은, 제1 개방부(113a)가 형성된 영역에서 상호 이격되어 제1 슬러리 수용부(G1)와 연통되는 공간, 즉 하부 토출구(110A)를 형성하게 된다.

상기 제1 스페이서(113)는, 하부 토출구(110A)가 형성되는 영역을 제외하고는, 제1 다이 블록(111)과 제2 다이 블록(112) 사이의 틈새로 제1 활물질 슬러리가 누출되지 않도록 하는 가스켓으로서 기능하는 것이기 때문에, 밀봉성을 확보할 수 있는 탄성을 갖는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 상부 다이(120)는, 제3 다이 블록(121), 제4 다이 블록(122) 및 제2 스페이서(123)를 포함한다.

상기 제3 다이 블록(121)은, 앞서 설명한 하부 다이(110)의 상부에 위치하는 블록으로서, 그 하면이 제2 다이 블록(112)의 상면과 정합될 수 있도록 대응되는 형상을 갖는다.

즉, 상기 제3 다이 블록(121)의 하부에는 제2 평탄면(121a)이 구비된다. 즉, 상기 제3 다이 블록(121)의 하면은, 전체적으로 굴곡지거나 꺾인 부분 없이 평탄한 형태를 갖는다. 상기 제2 평탄면(121a)은, 앞서 설명한 제1 평탄면(112a)과 나란하게 배치된다. 상기 제2 평탄면(121a)은, 지면(X-Z 평면)에 대해 대략 30도 내지 60도의 각도로 기울어진 경사면을 갖는다.

상기 제2 평탄면(121a)이 이처럼 지면에 대해 경사진 형태를 가짐에 따라, 상부 토출구(120A)가 형성된 제2 평탄면(121a)의 일측 단부(도 3을 기준으로 볼 때, 좌측 끝부분)는 그 반대편인 타측 단부(도 3을 기준으로 볼 때, 우측 끝부분)보다 더 상부에 위치한다. 즉, 상기 제2 평탄면(121a)은, 도 3을 기준으로 볼 때, 좌측에서 우측을 향해 하향 경사진 형태를 갖는다.

이처럼, 상기 제3 다이 블록(121)은, 그 하면이 지면에 대해 소정의 각도로 기울어진 경사면 형태를 가지며, 이와 대응되는 형상의 상면을 갖는 하부 다이(110)와 정합될 수 있다.

또한, 상기 제3 다이 블록(121)은, 제4 다이 블록(122)과 마주보는 면, 즉 상면에 소정의 깊이를 갖는 홈 형태로 형성된 제2 슬러리 수용부(G2)를 구비한다. 도면에 도시되어 있지는 않으나, 이러한 제2 슬러리 수용부(G2)는 외부에 설치된 활물질 슬러리 공급 챔버와 연결되어 제2 활물질 슬러리를 연속적으로 공급받게 된다. 도시하지는 않았지만, 상기 제2 슬러리 수용부(G2)는 슬러리 공급 챔버와 연통된 슬러리 공급 포트를 구비할 수 있다.

상기 활물질 슬러리 공급 챔버에 의한 제2 활물질 슬러리 공급에 따라 제2 슬러리 수용부(G2) 내에 제2 활물질 슬러리가 가득 차게 되면, 제2 활물질 슬러리는 제3 다이 블록(121)과 제4 다이 블록(122)의 결합에 의해 형성되는 상부 토출구(120A)를 통해 외부로 토출된다.

상기 제4 다이 블록(122)은, 제3 다이 블록(121)의 상부에 배치되어 제3 다이 블록(121)과 결합되며, 이로써 제2 슬러리 수용부(G2)와 연통되는 상부 토출구(120A)를 형성하게 된다.

한편, 상기 제3 다이 블록(121) 및 제4 다이 블록(122)은, 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 제3 다이 블록(121)과 제4 다이 블록(122)은 볼팅 결합 등에 의해 체결되어 상호 간에 고정될 수 있다.

상기 제2 스페이서(123)는, 제3 다이 블록(121)과 제4 다이 블록(122) 사이에 개재되어 제3 다이 블록(121)과 제4 다이 블록(122) 사이에 간극을 형성하며, 이로써 제2 슬러리 수용부(G2)로부터 공급되는 제2 활물질 슬러리가 토출될 수 있는 공간을 형성한다.

이러한 제2 스페이서(123)는, 그 일 측에 형성된 제2 개방부(123a)를 구비하며, 이로써 제2 스페이서(123)는, 제3 다이 블록(121)과 제4 다이 블록(122) 각각의 대향면의 테두리 영역 중 일 측을 제외한 나머지 영역에만 개재된다. 또한, 상기 제3 다이 블록(121)과 제4 다이 블록(122)은, 제2 개방부(123a)가 형성된 영역에서 상호 이격되어 제2 슬러리 수용부(G2)와 연통되는 공간, 즉 상부 토출구(120A)를 형성하게 된다.

상기 제2 스페이서(123)는, 상부 토출구(120A)가 형성되는 영역을 제외하고는, 제3 다이 블록(121)과 제4 다이 블록(122) 사이의 틈새로 제2 활물질 슬러리가 누출되지 않도록 하는 가스켓으로서 기능하는 것이기 때문에, 밀봉성을 확보할 수 있도록 탄성을 갖는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 있어서, 제1 활물질 슬러리와 제2 활물질 슬러리는 그 구성성분이 동일한 활물질 슬러리일 수도 있고, 그 구성성분이 서로 다른 활물질 슬러리일 수도 있다. 상기 제1 활물질 슬러리와 제2 활물질 슬러리의 동일성 유무는, 전극 집전체상에 2개의 활물질 층을 형성함에 있어서, 서로 동일한 구성성분을 갖는 동일한 활물질을 서로 다른 층에 형성하고자 하는지, 아니면 서로 다른 구성성분을 갖는 다른 활물질을 서로 다른 층에 형성하고자 하는지에 따라서 결정될 수 있는 것이다.

다음은, 도 5 및 도 6을 참조하여, 하부 다이와 상부 다이 간의 상대적인 이동에 대해서 설명하기로 한다.

도 5 및 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이 코터에 있어서, 하부 다이와 상부 다이 간의 상대적인 이동에 의해 한 쌍의 토출구 간에 수평 방향을 따라 위치 차이가 발생된 경우를 나타내는 도면이다.

앞서 참조하였던 도 3 및 도 4와 함께 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이 코터(100)는, 두 개의 토출구(110A, 120A)를 가져 전극 집전체 상에 두 개의 활물질 층이 형성되도록 하는 것으로서, 이러한 두 개의 토출구(110A, 120A)는 전극 활물질 슬러리의 원활한 코팅을 위해 수평 방향을 따라 서로 이격되어 전후로 배치될 수 있다.

즉, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 슬롯 다이 코터(100)의 형태를 조정하기 위한 별도의 장치를 이용하거나, 작업자가 수작업을 통해 하부 다이(110) 및 상부 다이(120)의 상대적인 이동을 만들어낼 수 있다.

예를 들어, 상기 하부 다이(110)는 움직이지 않고 그대로 둔 상태로, 상부 다이(120)를 슬라이딩 면을 따라 활물질 슬러리의 토출 방향과 반대인 후방(도 5) 또는 전방(도 6)으로 일정 거리(D)만큼 이동시켜 하부 토출구(110A)와 상부 토출구(120A) 사이에 단차를 형성할 수 있다. 여기서, 슬라이딩 면이라 함은, 하부 다이(110)와 상부 다이(120) 각각의 대향면, 즉 제1 평탄면(112a) 및 제2 평탄면(121a)을 의미하는 것이다.

이와 같이 형성된 단차의 폭(D)은 대략 수마이크로미터 내지 수 밀리미터의 범위 내에서 결정될 수 있으며, 이는 전극 집전체 상에 형성되는 전극 활물질 층의 두께에 따라 결정될 수 있다.

즉, 전극 집전체 상에 형성될 전극 활물질 층의 두께가 두꺼울수록 단차의 폭(D)은 그 수치가 커지게 된다. 이에 따라, 하부 토출구(110A)를 통해 토출된 제1 활물질 슬러리에 의해 형성된 전극 활물질 층 상에 또 다른 전극 활물질 층을 형성하는 작업 또는 상부 토출구(120A)를 통해 토출된 제2 활물질 슬러리에 의해 형성된 전극 활물질 층 상에 또 다른 전극 활물질 층을 형성하는 작업이 원활하게 수행될 수 있다.

또한, 이와 같이, 하부 토출구(110A)와 상부 토출구(120A)가 서로 수평 방향을 따라 상호 이격된 위치에 배치됨에 따라, 상부 토출구(120A)에서 토출된 전극 활물질 슬러리가 하부 토출구(110A)를 통해 유입되거나, 또는 하부 토출구(110A)에서 토출된 전극 활물질 슬러리가 상부 토출구(120A)를 통해 유입될 우려가 없게 된다.

즉, 하부 토출구(110A) 또는 상부 토출구(120A)를 통해 토출된 전극 활물질 슬러리는 하부 토출구(110A)와 상부 토출구(120A) 사이에 형성된 단차를 이루는 면에 가로막혀 다른 토출구쪽으로 유입될 우려가 없게 되는 것이며, 이로써 더욱 원활한 다층 활물질 코팅 공정이 진행될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이 코터(100)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 하부 다이(110)에 형성된 하부 토출구(110A)에서 토출되는 제1 활물질 슬러리(A1) 및 상부 다이(120)에 형성된 상부 토출구(120A)에서 토출되는 제2 활물질 슬러리(A2)가 순차적으로 전극 집전체(E) 상에 2개의 층을 이루며 코팅되도록 한다.

또한, 상기 슬롯 다이 코터(100)는, 하부 다이(110)와 상부 다이(120)의 상대적인 슬라이딩 운동에 의해 상부 토출구(120A)가 하부 토출구(110A)보다 상대적으로 더 후방에 위치하는 형태를 가질 수 있다.

도 8에서는 상부 토출구(120A)가 하부 토출구(110A)보다 더 후방에 위치하는 형태를 갖는 경우만을 예시적으로 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이, 도 8에 도시된 것과는 반대로 상부 토출구(120A)가 하부 토출구(110A)보다 더 전방에 위치하는 경우에도, 전극 집전체(E) 상에 2개의 전극 활물질 층을 순차적으로 형성시킬 수 있는 것이다.

상기 슬롯 다이 코터(100)는, 제2 활물질 슬러리(A2)가 도포되는 두께를 고려하여 각 토출구(120A, 120B) 사이에 형성되는 단차의 폭이 조절될 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 슬롯 다이 코터(100)는, 각각 두 개의 다이 블록으로 구성된 하부 다이와 상부 다이가 서로 독립적으로 토출구를 구비하며, 하부 다이와 상부 다이가 슬라이딩 면을 따라 상대적인 이동을 하더라도, 하부 토출구와 상부 토출구의 형상에는 영향을 미치지 않는 구조를 갖는다.

따라서, 본 발명에 따른 슬롯 다이 코터는, 전극 집전체에 코팅되는 전극 활물질 층의 두께에 따라 하부 토출구와 상부 토출구 간의 상대적인 위치에 변경이 필요한 경우에 있어서, 하부 다이 및/또는 상부 다이의 슬라이딩 이동에 의해 간단하게 조정이 가능하며, 종래의 슬롯 다이 코터와 같이 각각의 다이 블록을 분해 및 재조립할 필요가 없게 되어 공정성이 크게 향상될 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.

100: 슬롯 다이 코터
110: 하부 다이
110A: 하부 토출구
111: 제1 다이 블록
G1: 제1 슬러리 수용부
112: 제2 다이 블록
112a: 제1 평탄면
113: 제1 스페이서
113a: 제1 개방부
120: 상부 다이
120A: 상부 토출구
121: 제3 다이 블록
G2: 제2 슬러리 수용부
121a: 제2 평탄면
122: 제4 다이 블록
123: 제2 스페이서
123a: 제2 개방부

Claims (10)

1. 전극 집전체 상에 전극 활물질 슬러리를 코팅시키는 슬롯 다이 코터로서,
   하부 토출구를 구비하는 하부 다이; 및
   상기 하부 다이의 상부에 배치되며 상부 토출구를 구비하는 상부 다이;
   를 포함하며,
   상기 하부 다이의 상부에 형성되는 제1 평탄면과 상기 상부 다이의 하부에 형성되는 제2 평탄면은 슬라이딩 면을 형성하도록 서로 접하며, 상기 상부 다이와 하부 다이는 어느 일 측이 상기 슬라이딩 면을 따라 슬라이딩 되어 수평방향으로 상대적인 이동이 가능하도록 설치되는 슬롯 다이 코터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 상부 토출구는 상기 하부 토출구보다 소정 거리만큼 전방 또는 후방에 위치하는 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 하부 토출구와 상기 상부 토출구 사이에는 소정의 단차가 형성되는 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 평탄면과 제2 평탄면은 지면에 대해 소정의 각도로 기울어진 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.
5. 제1항에 있어서,
   상기 하부 토출구와 상부 토출구의 토출 방향은 30도 내지 60도의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.
6. 제1항에 있어서,
   상기 하부 다이는, 제1 다이 블록, 상기 제1 다이 블록의 상부에 위치하는 제2 다이 블록 및 상기 제1 다이 블록과 제2 다이 블록 사이에 개재되어 상기 제1 다이 블록과 제2 다이 블록 사이에 상기 하부 토출구가 형성되도록 하는 제1 스페이서를 포함하고,
   상기 상부 다이는, 제3 다이 블록, 상기 제3 다이 블록의 상부에 위치하는 제4 다이 블록 및 상기 제3 다이 블록과 제4 다이 블록 사이에 개재되어 상기 제3 다이 블록과 제4 다이 블록 사이에 상기 상부 토출구가 형성되도록 하는 제2 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 다이 블록은 제1 전극 활물질 슬러리를 수용하는 제1 슬러리 수용부를 구비하고,
   상기 제3 다이 블록은 제2 전극 활물질 슬러리를 수용하는 제2 슬러리 수용부를 구비하는 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1 스페이서는 그 일 측에 형성된 제1 개방부를 구비하고, 상기 제2 스페이서는 그 일 측에 형성된 제2 개방부를 구비하며,
   상기 제1 개방부는 상기 제1 슬러리 수용부와 연통되고, 상기 제2 개방부는 상기 제2 슬러리 수용부와 연통되는 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.
9. 제6항에 있어서,
   상기 제1 다이 블록과 제2 다이 블록은 볼팅 체결되어 상호 간에 고정되는 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제3 다이 블록과 제4 다이 블록은 볼팅 체결되어 상호 간에 고정되는 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.

Images