KR20200093102A - 전극의 압연 롤 세정장치 및 세정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극 압연 롤의 오염물질을 제거하는 전극 압연 롤 세정장치로서, 상기 압연 롤과 세정부재를 접촉시켜 압연 롤을 세정하는 세정부; 상기 압연 롤에 공기를 분사하는 공기 분사부; 상기 압연 롤에 열을 인가하여 상기 압연 롤을 건조시키는 가열부; 및 상기 압연 롤에 부착된 세정액 및 이물질을 기계적으로 제거하는 스크래퍼부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전극의 압연 롤 세정장치 및 세정방법{Apparatus And Method For Cleaning Rolling Roll}
본 발명은 전극 제조 공정에서 사용되는 압연 롤에 관한 것으로, 구체적으로 압연 롤을 세정하기 위한 압연 롤 세정 장치 및 압연 롤 세정방법에 관한 것이다.
화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격이 상승하고, 환경오염에 대한 관심이 증폭되면서 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있고, 특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 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 안정성의 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
일반적으로, 이차전지는 집전체의 표면에 전극활물질을 포함하는 전극 합제를 도포하여 양극과 음극을 구성하고 그 사이에 분리막을 개재하여 전극조립체를 만든 후, 원통형 또는 각형의 금속 캔이나 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스 내부에 장착하고, 상기 전극조립체에 주로 액체 전해질을 주입 또는 함침시키거나 고체 전해질을 사용하여 제조된다.
또한 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 분리막 시트로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.
한편, 전극은 이온의 교환을 통해서 전류를 발생시키는데, 전극을 이루는 양극 및 음극은 금속으로 이루어진 전극 집전체에 전극 활물질이 도포된 구조로 이루어진다.
분리막은 전지의 양극과 음극 사이에 위치하여 절연을 시키며, 전해액을 유지시켜 이온전도의 통로를 제공한다.
상기 전극 및 분리막 등의 제조를 위한 롤 프레스 공정, 슬리팅 공정, 노칭 공정, 라미네이션 공정, 또는 폴딩 공정 등은 대부분이 롤투롤 공정(Roll-to-roll processing)을 사용하고 있고, 여기서 롤투롤 공정은, 여러 개의 휘어질 수 있는 금속 호일 등이 롤러와 롤러 사이로 이동하면서 코팅, 프린팅 등의 공정을 실시할 수 있는 공정을 말한다.
즉, 예를 들면, 유연하고 얇은 시트형의 재료를 권취하고 있는 롤을 풀어 재료를 공급하고, 공급된 재료에 코팅 또는 프린팅 등을 실시한 뒤, 또 다른 롤에서 가공된 재료를 다시 되감아 회수하는 방식을 들 수 있다. 특히 이차전지용 양극과 음극의 전극은 시트 상에 양극 활물질 또는 음극 활물질을 도포하고 이를 압연함으로써 이루어진다.
이와 같은 압연 과정에서, 반복적인 압연이 진행되면서 압연시 롤에 압연 후 남은 활물질 또는 기타 이물질이 부착될 경우, 이후의 압연과정에서 전극에 이물질이 부착될 수 있어 전극 및 이를 포함하는 전지의 품질이 감소되는바, 압연 롤의 오염을 제거하기 위한 압연 롤 세정장치가 사용되고 있다.
이에 대하여 종래의 압연 롤 세정장치에서는 노즐을 통하여 기름 성분의 세정유를 세정 롤러와 같은 세정부재상에 분사하고, 세정유가 분사된 세정부재로 압연 롤을 닦는 방법이 사용되었다.
그러나 이러한 유계 세정액을 사용할 경우 오염물질 제거에 한계가 있었다. 예를 들어 이차전지의 음극을 압연하기 위한 음극 압연 롤의 경우, 음극의 용매는 물이므로 음극 압연 롤의 오염 물질을 기름 성분의 세정유만으로 제거하는데 한계가 있었다. 따라서 오염물질이 완벽히 제거되지 못하고 오염물질이 잔류하기 쉬웠다. 이와 같이 오염 물질이 잔류하는 상태의 압연 롤을 이용하여 전극을 압연할 경우 압연 롤 표면의 오염 물질에 의해 전극 표면에 찍힘 발생 및 전극 탈리 등의 불량이 발생하는 문제점이 있었다.
따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 압연 롤 세정장치의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전극 압연 롤 세정장치에 공기 분사부, 가열부 및 스크래퍼부를 구비함으로써 잔여 세정액 및 오염물질을 효과적으로 제거하고, 세정액으로서 수계 세정액을 적용할 수 있도록 한 전극 압연 롤 세정장치 및 전극 압연 롤의 세정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
따라서 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여,
본 발명에 따른 전극 압연 롤의 오염물질을 제거하는 전극 압연 롤 세정장치는,
상기 압연 롤과 세정부재를 접촉시켜 압연 롤을 세정하는 세정부;
상기 압연 롤에 공기를 분사하는 공기 분사부;
상기 압연 롤에 열을 인가하여 상기 압연 롤을 건조시키는 가열부; 및
상기 압연 롤에 부착된 세정액 및 이물질을 기계적으로 제거하는 스크래퍼부; 를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전극 압연 롤 세정장치에 있어서, 상기 세정부는 상기 세정부재를 공급하는 공급 롤;
상기 세정부재를 상기 압연 롤에 접촉시켜 압연 롤의 표면을 세정하게 하는 세정유닛;
상기 세정부재에 세정액을 분사하는 세정액 분사 유닛; 및
상기 압연 롤의 표면을 세정한 세정부재를 회수하는 권취 롤; 을 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전극 압연 롤 세정장치에 있어서, 상기 세정부재는 부직포일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전극 압연 롤 세정장치에 있어서, 상기 세정액은 물 또는 알코올계 화합물을 포함하는 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전극 압연 롤 세정장치에 있어서, 상기 세정부재의 이동 방향은 압연 롤의 회전 방향과 반대 방향일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전극 압연 롤 세정장치에 있어서, 상기 스크래퍼부는,
상기 압연 롤의 표면과 접촉한 상태에서 상기 압연 롤의 표면에 부착된 이물질을 긁어낼 수 있도록 선단부가 형성되어 있는 스크래핑 패드;
상기 스크래퍼부를 전후 방향으로 왕복 이동시키는 경로를 제공하는 무빙 레일;
상기 스크래핑 패드를 고정하는 패드 홀더 및 스크래퍼부를 상기 무빙 레일을 따라 이동하게 하는 이동 부재가 외부에 형성되어 있고, 내부에 상기 이동부를 구동시키는 동력을 제공하는 모터가 구비되어 있는 몸체부; 를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전극 압연 롤 세정장치에 있어서, 상기 스크래퍼부는 상기 세정부와 공기 분사부 사이에 위치할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전극 압연 롤 세정장치에 있어서, 상기 스크래퍼부는 상기 가열부 다음에 위치할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전극 압연 롤 세정장치에 있어서, 상기 스크래핑 패드에서 상기 압연 롤과 접촉하는 선단부는 V자형, U자형 또는 "
Figure pat00001
"자 형상일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전극 압연 롤 세정장치에 있어서, 상기 스크래퍼부는 상기 전극 압연 롤 세정장치 내에 두 개 이상 설치될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전극 압연 롤 세정장치에 있어서, 상기 스크래퍼부는 상기 이동 부재에 의해 상기 무빙 레일 상에서 왕복 이동함에 따라 상기 선단부가 일정 압연 거리 간격마다 상기 압연 롤과 접촉 및 분리를 반복하면서 이물질을 긁어낼 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전극 압연 롤 세정장치에 있어서, 상기 스크래퍼부는 상기 압연 롤이 전극을 250 내지 350m 압연할 때마다 압연 롤 방향으로 이동하여 상기 선단부를 압연 롤에 접촉시킴으로써 이물질을 긁어낼 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전극 압연 롤 세정장치에 있어서, 상기 선단부는 상기 압연 롤과 접촉시 5 내지 15초 동안 접촉할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전극 압연 롤 세정장치에 있어서, 상기 공기 분사부가 가열부 다음에 위치할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전극 압연 롤 세정장치에 있어서, 상기 전극 압연 롤 세정장치는 이물질 수거 통을 더 포함하며, 상기 이물질 수거 통은 상기 압연 롤을 구성하는 상부 롤 및 하부 롤의 하부에 위치할 수 있다.
또한 본 발명은 전극 제조장치를 제공하는바, 상기 전극 제조장치는,
전극 집전체를 공급하는 집전체 피딩 롤;
전극 집전체에 전극 활물질을 포함하는 전극 합제를 도포하는 전극 합제 도포 장치;
상기 전극 집전체를 압연 롤로 이송하는 가이드 롤;
상부 롤과 하부 롤로 구성되어 있으며, 상기 전극 합제가 도포된 전극 집전체를 압연하는 압연 롤;
전극 집전체를 권취하는 집전체 와인딩 롤; 및
상기 압연 롤을 세정하는 세정장치; 를 포함하며, 상기 세정장치는 전술한 바와 같다.
또한 본 발명은 전극 압연 롤의 오염물질을 제거하는 전극 압연 롤 세정방법을 제공하는바, 상기 전극 압연 롤 세정방법은,
세정부재에 세정액을 분사하는 세정 준비 단계;
상기 세정부재와 압연 롤을 접촉시켜 압연 롤의 표면을 세정하는 세정 단계;
상기 압연 롤의 표면에 남은 이물질 및 세정액을 긁어내는 스크래핑 단계;
상기 압연 롤의 표면에 공기를 분사하는 공기 분사 단계; 및
상기 압연 롤에 열을 가하여 건조시키는 가열 단계;
를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전극 압연 롤의 세정방법에 있어서 상기 스크래핑 단계는 상기 가열 단계 이후에 수행될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전극 압연 롤의 세정방법에 있어서, 상기 스크래핑 단계는 상기 세정 단계와 공기 분사 단계 사이 및 가열 단계 이후에 총 두 번 수행될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전극 압연 롤의 세정방법에 있어서, 상기 공기 분사 단계는 상기 가열 단계 이후에 수행될 수 있다.
또한 본 발명은 이차전지용 전극의 제조방법을 제공하는바, 상기 이차전지용 전극의 제조방법은,
전극 집전체 상에 전극 활물질을 포함하는 전극 합제를 도포하여 코팅층을 형성하는 단계;
상기 코팅층이 형성된 극박을 건조하고 압연 롤로 압연하는 단계; 및
상기 압연 롤을 세정하는 단계; 를 포함하며,
상기 압연 롤을 세정하는 단계는 전술한 바와 같다.
본 발명에 따른 전극 압연 롤의 세정장치 및 세정방법은, 전극 압연 롤 세정장치에 공기 분사부, 가열부 및 스크래퍼부를 구비함으로써 잔여 세정액 및 오염물질을 효과적으로 제거하고, 세정액으로서 수계 세정액을 적용함에도 압연 롤 세정 이후 압연 롤에 잔여 세정액이 남아 있지 않아 이후 전극의 2차 오염을 방지하여 전극 제조시 전극에 불량 발생률이 감소할 수 있다.
도 1은 일반적인 전극의 압연 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 압연 롤의 세정 장치를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 압연 롤의 세정 장치를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 압연 롤의 세정 장치를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전극 압연 롤의 세정 장치에서 세정부의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전극 압연 롤의 세정 장치에서 스크래퍼부의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 7은 본 발명에 따른 이차전지용 전극의 제조장치를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 압연 롤의 세정 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 압연 롤의 세정 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 압연 롤의 세정 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시양태에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물 및 변형예가 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 「연결」되어 있다고 할 때, 이는 「직접적으로 연결되어 있는 경우」뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 「전기적으로 연결」되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 용어 「약」, 「실질적으로」 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용 오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로서 사용되고 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 「이들의 조합(들)」의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
이하 본 발명을 더욱 자세히 설명한다.
도 1은 일반적인 전극의 압연 장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 전극의 압연 장치(100)는 전극 활물질을 포함하는 전극 합제가 도포된 전극(100)을 상부 롤 및 하부 롤을 포함하는 압연 롤(120) 사이로 통과시켜 전극의 압연 공정을 수행한다. 따라서 전술한 바와 같이 압연 과정에서 이물질 또는 전극 합제가 압연 롤(120)에 부착될 경우 이후의 다른 전극의 압연 과정에서 상기 부착된 이물질 또는 전극 합제로 인해 전극이 오염될 수 있어 바람직하지 않다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 압연 롤의 세정 장치를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전극 압연 롤의 세정 장치(200)는, 상기 압연 롤(203)과 세정부재(215)를 접촉시켜 압연 롤(203)을 세정하는 세정부(210); 상기 압연 롤(203)에 공기를 분사하는 공기 분사부(220); 상기 압연 롤(203)에 열을 인가하여 상기 압연 롤(203)을 건조시키는 가열부(230); 및 상기 압연 롤(203)에 부착된 잔존 세정액 및 이물질(204)을 기계적으로 제거하는 스크래퍼부(240); 를 포함한다.
또한 도 2를 참조하면 상기 세정부(210), 스크래퍼부(240), 공기 분사부(220) 및 가열부(230)는 압연 롤(203)의 회전 방향을 따라 순차적으로 배열되어 있다. 여기서 순차적으로 배열되어 있다는 것은 롤(203) 표면의 한 지점을 기준으로, 롤(203)이 회전할 때 롤(203)의 회전 방향을 따라 상기 롤(203) 표면의 한 지점이 순차적으로 상기 세정부(210), 공기 분사부(220), 가열부(230) 및 스크래퍼부(240)를 지난다는 것을 의미한다. 이 때 상기 세정부(210), 공기 분사부(220), 가열부(230) 및 스크래퍼부(240)는 롤(203)의 표면을 따라 일정 간격으로 배치된다. 롤(203)에 부착된 이물질 또는 압연 과정에서 부착된 전극 합제 등은 상기 세정부(210), 스크래퍼부(240), 공기 분사부(220) 및 가열부(230)를 차례로 지나면서 제거된다.
또한 상기 압연 롤(203)은 상부 롤(201) 및 하부 롤(202)로 구성되어 있는데, 상기 세정부(210), 스크래퍼부(240), 공기분사부(220) 및 가열부(230)는 각각 상부 롤(201) 및 하부 롤(202)에 전부 구비되어야 하며, 그 결과 세정 장치(200)를 구성하는 각각의 구성요소는 전극을 기준으로 대칭되는 구조를 가지게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 전극 압연 롤의 세정 장치(200)에서 세정부(210)의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 5를 참조하면, 상기 전극 압연 롤의 세정장치(200)에서, 세정부(210)는 세정액을 분사하여 1차적으로 압연 롤(203)의 표면에 부착된 이물질(204)을 제거한다.
구체적으로, 상기 세정부(210)는 세정부재(215)를 공급하는 공급 롤(211); 상기 세정부재(215)를 상기 압연 롤(203)에 접촉시켜 압연 롤(203)의 표면을 세정하게 하는 세정유닛(213); 상기 세정부재(215)에 세정액을 분사하는 세정액 분사 유닛(214); 및 상기 압연 롤(203)의 표면을 세정한 세정부재(215)를 회수하는 권취 롤(212); 을 포함한다.
도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 세정부(210)는 압연 후 압연 롤(203)에 부착된 이물질을 가장 먼저 제거해야 하므로, 상기 압연 롤(203)이 전극을 압연하는 지점에서 압연 롤(203)의 회전 방향을 기준으로 가장 가까운 곳에 위치한다.
도 5에 따르면, 상기 세정부재(215)는 공급 롤(211)에서 권출되어 세정유닛(213)으로 이송된다. 상기 세정유닛(213)은 롤(203)의 표면에 인접해 있어 상기 세정부재(215)의 일측을 압연 롤(203)에 접촉시킬 수 있다. 상기 세정유닛(213)을 지난 세정부재(215)는 권취 롤(212)로 회수된다. 상기 세정유닛(213)은 상기 세정부재(215)의 이송을 유도하면서 세정부재(215)를 압연 롤(203)에 접촉시킬 수 있으면 그 형태는 제한이 없으나, 일반적으로 세정부재(214)의 원활한 이송을 위하여 롤 형태를 띠고 있으며 이 경우 상기 세정유닛(213)은 세정부재(215)의 움직임에 따라 동시에 회전할 수 있다. 또한 상기 세정유닛(213)과 압연 롤(203)과의 접촉 부분을 상기와 같이 둥글게 처리할 경우, 세정부재(215)와 압연 롤(203)과의 접촉 시, 세정부재(215)에 의해 압연 롤(203)이 손상을 입는 것을 방지할 수 있다.
상기 세정부재(215)는 압연 롤(203)에 부착된 이물질을 원활하게 흡수 또는 제거할 수 있고, 압연 롤(203)의 표면에 손상을 주지 않으면 그 종류에 제한은 없으나, 세정 능력 측면에서 부직포가 바람직하다. 또한 부직포의 소재는 이물질을 흡수 또는 제거할 수 있으면 그 종류에 제한은 없으며, 면섬유, 폴리에틸렌섬유, 폴리프로필렌섬유, 폴리에스터, 아라미드섬유, 셀룰로오스 섬유, 레이온 섬유 또는 이를 혼합한 부직포 등이 사용될 수 있다.
또한 세정부재(215)를 압연 롤(203)과 긴 시간 넓은 면적에 접촉시켜 세정의 효율을 높이기 위하여, 상기 세정부재(215)의 이동 방향은 상기 압연 롤(203)의 회전 방향과 반대 방향인 것이 바람직하다. 즉 상기 공급 롤(211), 권취 롤(212) 및 세정유닛(213)의 회전 방향은 상기 압연 롤(203)의 회전 방향과 동일한 것이 바람직하다. 상기 세정부재(215)의 이동 방향이 압연 롤(203)의 회전 방향과 같을 경우, 즉 공급 롤(211)과 권취 롤(212) 및 세정유닛(213)의 회전 방향이 압연 롤(203)의 회전 방향이 동일한 경우, 이물질이 세정부재(215)과 압연 롤(203) 사이에서 압연되는 효과를 일으켜 이물질 제거의 효율성이 감소할 수 있다.
상기 세정부(210)에서, 상기 세정액 분사 유닛(214)은 세정부재(215) 상에 세정액을 분사한다.
도 5를 참조하면, 상기 세정액 분사 유닛(214)은 세정액 저장 탱크(510), 세정액 펌프(520), 세정액을 배출하기 위한 세정액 흡입 배관(530) 및 토출 배관(540), 밸브(550) 및 노즐(560)을 포함한다. 상기 밸브(550)는 세정액 분사량을 조절할 수 있으며, 상기 세정액 흡입 배관(530) 및 세정액 토출 배관(540)은 세정액 저장 탱크(510) 및 세정액 펌프(520), 노즐(560)과 연결되어 있어 세정액 저장 탱크(510)에 저장된 세정액이 노즐(560)로 분사될 수 있다. 또한 상기 세정액 펌프(520)에는 펌프(520) 작동을 위한 모터(미도시)가 연결될 수 있다. 상기 세정액 분사 유닛(214)은 상기 세정부재(215)가 세정유닛(213)에 도달하기 전에 상기 세정부재(215)에 세정액을 분사할 수 있으면 세정액 분사 유닛(214)의 위치 및 노즐의 각도 등에 특별한 제한은 존재하지 않는다.
이물질이 압연 롤(203)의 표면에 부착된 상태로 회전하게 되면, 상기 압연 롤(203)에 세정액을 분사하기 위하여 상기 모터 및 세정액 펌프(520)를 작동시켜 세정액 저장 탱크(510)와 연결된 흡입 배관(530)을 통해 세정액이 펌핑되어 세정액 토출 배관(540)을 따라 으르게 되고, 노즐(560)을 통하여 이송 중인 세정부재에 고르게 분사된다.
상기 세정액은 원활하게 이물질 등을 제거할 수 있는 것이라면 그 종류에 제한은 없다. 예를 들어 상기 세정액은 물, 디메틸 카보네이트, 디메틸 포름아미드, N-메틸 포름아미드, 술폴란(테트라히드로티오펜-1,1-디옥사이드), 3-메틸술폴란, N-부틸 술폰, 디메틸 설폭사이드, 피로리디논(HEP), 디메틸피페리돈(DMPD), N-메틸 피롤리디논(NMP), N-메틸 아세트아미드, 디메틸 아세트아미드(DMAc), 디메틸포름아미드(DMF), 디에틸아세트아마이드(DEAc) 디프로필아세트 아마이드(DPAc), 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 에틸렌글리콜, 테트라클로로에틸렌, 프로필렌글리콜, 톨루엔, 트르펜틴, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 페트롤 에테르, 아세톤, 크레졸 및 글리세롤 등이 사용될 수 있다.
특히 본 발명에 따른 전극 압연 롤의 세정장치(200)에는 수계 세정액이 사용될 수 있으며, 구체적으로는 물 또는 알코올계 화합물을 포함하는 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다. 상기 수계 세정액은 전술한 바와 같이 활물질 제조시 수용액을 사용하는 경우에 유리하며, 이러한 경우에는 유계 세정액이 바람직하지 않다.
더욱 구체적으로 상기 세정액은 물과 알코올계 화합물의 혼합물일 수 있 으며, 상기 알코올계 화합물은 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 이소프로판올, 헵탄올, 데칸올, 옥탄올, 이소테칸올, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 메틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 에틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르, 트리에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노헥실 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노헥실 에테르 및 트리에틸렌 글리콜 모노헥실 에테르를 포함하는 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 더욱 바람직하게, 상기 알코올계 화합물은 펜탄올, 헥산올, 헵탄올, 옥탄올 및 데칸올을 포함하는 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 세정액은 세정액 전체 중량을 기준으로 알코올계 화합물을 10 내지 40중량%, 바람직하게는 20 내지 30중량% 포함할 수 있다. 마찬가지로 상기 세정액에서, 물은 세정액 전체 중량을 기준으로 60 내지 90중량%, 바람직하게는 70 내지 80중량%가 포함될 수 있다.
상기 알코올계 화합물의 함량이 40중량%를 초과하고 물의 함량이 60% 미만인 경우에는 세정력이 감소할 수 있으며, 물의 함량이 90%를 초과하고 알코올계 화합물의 함량이 10% 미만일 경우에는 세정 이후 세정액이 압연 롤 표면에서 쉽게 제거되지 않을 수 있어 바람직하지 않다.
또한 상기 세정액의 온도는 15℃ 내지 35℃일 수 있고, 더욱 바람직하게는 20℃ 내지 30℃일 수 있다. 일반적으로 세정력은 온도가 높을수록 향상되나, 세정액의 온도가 높을 경우 압연 롤의 온도가 상승하고, 이 경우 전극 압연시 전극의 품질이 저하될 수 있어 바람직하지 않다. 또한 온도가 상기 범위 미만일 경우 온도가 너무 낮아 세정력이 감소하는 문제점이 있다.
그 다음으로, 도 2를 참조하면, 세정부(210)에 의해 세정된 압연 롤(203)은 스크래퍼부(240)에 의해 롤 표면에 남은 세정액 및 이물질이 제거된다.
도 6은 본 발명에 따른 전극 압연 롤의 세정 장치에서 스크래퍼부(240)의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 6을 참조하면, 상기 스크래퍼부(240)는 상기 압연 롤의 표면과 접촉한 상태에서 상기 압연 롤의 표면에 부착된 이물질을 긁어낼 수 있도록 선단부가 형성되어 있는 스크래핑 패드(610); 상기 스크래퍼부(240)를 전후 방향으로 왕복 이동시키는 경로를 제공하는 무빙 레일(620); 상기 스크래핑 패드를 고정하는 패드 홀더(631) 및 스크래퍼부(240)를 상기 무빙 레일(620)을 따라 이동하게 하는 이동 부재(632)가 외부에 형성되어 있고, 내부에 상기 이동 부재를 구동시키는 동력을 제공하는 모터(미도시)가 구비되어 있는 몸체부(630); 를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 스크래핑 패드(610)는 상기 세정부(210)와 공기 분사부(220) 사이에 위치하여, 세정부(210)에 의해 세정된 압연 롤(203)의 표면에 부착된 이물질을 긁어냄으로써 부피가 큰 이물질을 기계적으로 제거하고, 이물질을 작은 크기로 분산시킨다. 여기서 이물질이란 세정부재에 의해 제거되지 못하여 압연 롤의 표면에 남아있는 이물질 및 세정 과정에서 압연 롤의 표면에 남게 된 잔존 세정액을 의미한다. 압연 롤(203) 표면의 이물질을 효과적으로 제거하기 위하여 스크래핑 패드(610)의 폭은 압연 롤(203)의 길이와 일치하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 스크래핑 패드(610)가 이물질을 긁어내면 부피가 큰 이물질들은 스크래핑 패드(610)에 의해 압연 롤(203)의 표면에서 떨어져 나간다.
또한 상기 스크래핑 패드(610)가 압연 롤(203)과 접촉하는 선단부는 이물질을 효과적으로 긁어내기 위하여 V자형, U자형 또는 "
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"자 형상일 수 있으며, 압연 롤(203)과의 선단부와의 접촉 면적을 감소시켜 이물질을 더욱 효과적으로 긁어내기 위해 V자형 또는 U자형이 더욱 바람직하다.
아울러 상기 스크래핑 패드(610)는 압연 롤(203)과의 마찰로 인한 압연 롤(203)의 손상을 방지하기 위하여 압연 롤(203)과의 마찰을 최소화할 수 있는 소재면 그 종류에 제한은 없으나, 합성수지, 실리콘 또는 우레탄 소재가 가장 바람직하다.
상기 몸체부와 관련하여, 상기 몸체부에 형성된 패드 홀더(631)는 스크래핑 패드(610)를 고정 및 지지할 수 있으며, 스크래핑 패드(610)의 마모로 인한 패드 교체를 간편하게 할 수 있도록 한다.
또한 상기 이동 부재(632)는 상기 무빙 레일(620)을 따라 이동할 수 있는 바퀴 형상 등이 바람직하며, 상기 무빙 레일(620)은 몸체부(630)의 양 옆에서 전극과 평행하게 설치되어 있으며, 상기 이동 부재가 이격된 간격과 동일한 간격으로 평행하게 이격되어 있다. 또한 상기 스크래퍼부(240)는 상기 이동 부재에 의해 상기 무빙 레일(620) 상에서 압연 롤의 전후 방향(전극의 이송 방향과 평행)으로 왕복 이동함에 따라 상기 선단부가 압연 롤과 접촉 및 분리를 반복하게 된다. 즉 상기 선단부는 주기적으로 일정 간격으로 압연 롤과 접촉하였다가 분리되는 것을 반복하게 된다. 선단부가 상기 압연 롤에 항상 밀착될 경우 압연 롤과 스크래핑 패드(610) 간의 마찰로 인하여 패드의 마모가 발생하고, 심할 경우 패드 조각이 탈락하는 문제가 발생할 수 있으므로 바람직하지 않다.
더욱 구체적으로, 상기 스크래퍼부(240)에서, 상기 스크래핑 패드(610)의 선단부는 일정 압연 거리마다 일정 시간 동안 압연 롤과 접촉 및 분리를 반복하면서 이물질을 긁어내게 된다. 여기서 압연 거리란, 압연 롤이 전극을 압연한 거리를 의미하며, 예를 들어서 압연 거리 100m는 압연 롤이 전극을 100m 압연하였음을 의미한다.
상기 압연 거리와 관련하여, 상기 스크래퍼부는 상기 압연 롤이 전극을 250 내지 350m 압연할 때마다 압연 롤 방향으로 이동하여 상기 선단부를 압연 롤에 접촉시킴으로써 이물질을 긁어낼 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 전극을 280 내지 320m 압연할 때마다 상기 선단부를 압연 롤에 접촉시킬 수 있다. 상기 압연 거리가 250m 미만일 경우 스크래핑 패드가 지나치게 압연 롤과 자주 접촉하게 되어 패드의 마모가 심해질 수 있으며, 압연 거리가 350m를 초과할 경우 스크래핑 빈도가 감소하여 이물질 제거 효과가 감소할 수 있다.
또한 상기 선단부의 압연 롤 접촉시간과 관련하여, 상기 선단부는 상기 압연 롤과 접촉시, 5 내지 15초 동안 접촉할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 8 내지 12초 동안 접촉할 수 있다. 압연 롤과의 접촉 시간이 5초 미만일 경우 접촉시간이 짧아 스크래핑 효과가 감소하며, 접촉 시간이 15초를 초과할 경우 패드의 마모가 심해질 수 있으므로 바람직하지 않다.
또한 도 2를 참조하면, 공기 분사부(220)는 압연 롤(203)의 표면에 공기를 분사하여 이물질을 제거한다. 공기 분사부(203)는 그 형태에 제한이 없으나, 수 개의 공기 분사 노즐(미도시)이 압연 롤(203)의 폭 방향을 따라 나란하게 배열되어 있는 형태일 수 있다. 상기 공기 분사 노즐은 공기를 발생시키는 공기공급부와 연결되어 분사를 위한 공기를 공급받을 수 있다. 상기 공기 분사를 통해 이물질이 기계적으로 더욱 잘게 분산될 수 있으며 액체 형태의 이물질(예를 들어, 잔존 세정액)은 공기 분사를 통해 건조되어 제거될 수 있다. 구체적으로 상기 공기공급부는 컴프레셔(미도시), 공기 이송관(미도시)을 구비할 수 있다. 컴프레셔는 압축공기를 생성하고, 생성된 압축 공기는 압축공기 이송관을 통해 공기 분사 노즐로 이동한다.
이 때 상기 분사되는 공기의 압력은 1 내지 4 ㎏ｆ/㎠의 압력인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 2 내지 3 ㎏ｆ/㎠일 수 있다. 공기의 압력이 1㎏ｆ/㎠ 미만일 경우 분사되는 공기 압력이 너무 낮아서 목적하는 효과를 달성할 수 없으며, 공기 압력이 4㎏ｆ/㎠를 초과할 경우 높은 압력으로 인하여 표면의 이물질이 주위로 비산할 수 있어서 바람직하지 않다.
가열부(230)는 압연 롤(203)의 표면에 열을 가하여 건조시키는 역할을 한다. 상기 가열을 통해 앞서 공기 분사에 의하여 분산된 이물질이 건조되어 롤 표면으로부터 제거될 수 있으며, 액체 형태의 잔존 이물질이 열 인가에 의해 증발함으로써 제거될 수 있다. 상기 가열부(230)는 압연 롤(203) 표면에 열을 직접 가하는 히터 형식일 수 있으며, 압연 롤(203)의 표면에 열풍을 가하는 열풍 건조 방식일 수도 있다.
또한 상기 가열부(230)에 의하여 압연 롤(203) 표면의 온도가 상승할 수 있는바, 이 때 상기 압연 롤 표면의 온도는 20 내지 60℃일 수 있고, 바람직하게는 30 내지 50℃일 수 있다. 압연 롤 표면의 온도가 20℃ 미만일 경우 온도가 낮아 이물질 건조 또는 증발이 원활하지 않을 수 있고, 압연 롤 표면의 온도가 60℃를 초과할 경우 압연 롤 표면의 온도가 지나치게 높아서, 전극 압연시 전극의 품질을 저하시킬 수 있다.
또한 도 2에서는 공기 분사부(220) 다음에 가열부(230)가 배치되는 것으로 도시되었으나, 그 순서가 바뀔 수 있는바, 가열부(230) 다음에 공기 분사부(220)가 배치될 수도 있다. 이 경우 스크래퍼부(240)를 거쳐 일차적으로 제거되고 남은 이물질은 가열부(230)에 의해 건조되고, 공기 분사부(220)에 의해 기계적으로 제거될 수 있다.
마지막으로, 본 발명에 따른 전극 압연 롤 세정장치는, 이물질 수거 통(250)을 더 포함할 수 있다. 상기 이물질 수거 통(250)은 압연 롤이 세정부, 스크래퍼부, 공기 분사부 및 가열부를 거친 후 최종적으로 압연 롤의 표면에 남은 이물질이 전극 표면으로 떨어지는 것을 방지하기 위한 것으로, 상기 압연 롤의 하부에 위치하고 있다. 여기서 압연 롤의 하부란 상부 롤 및 하부 롤 각각의 하부를 의미하며, 상부 롤의 하부는 상부 롤과 전극 사이에서 전극이 압연 롤로 말려들어가는 부분을 의미한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 스크래퍼부(240)의 배치 순서가 조절될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 압연 롤의 세정 장치(300)를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 3을 참조하면, 스크래퍼부(240)는 가열기(230) 다음에 위치하게 된다. 즉 전극 압연 과정에서 압연 롤(203)의 표면에 부착되는 이물질(204)은 세정부(210), 공기 분사부(220), 가열부(230) 및 스크래퍼부(240)를 차례로 거쳐 제거될 수 있다.
이 때 상기 이물질은 세정부(210)를 거쳐 세정액이 도포된 세정부재(215)에 의해 1차적으로 제거되며 남은 이물질은 공기 분사부(220) 및 가열부(230)에 의해 잘게 나뉘어져 제거되고 건조되어 액체 성분이 제거된다. 남은 건조 성분은 스크래퍼부(240)의 스크래핑 패드(610)가 긁어내어 제거할 수 있다.
아울러, 도 2 및 도 3에는 스크래퍼부(240)가 하나만 설치된 세정 장치를 도시하였으나, 스크래퍼부(240)는 필요에 따라 전극 압연 롤 세정장치 내에 두 개 이상 설치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 압연 롤의 세정 장치(400)를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 4를 참조하면, 상기 스크래퍼부(240)는 상기 세정부(240)와 공기 분사부(220) 사이에 한 개가 위치하고 있으며, 다른 하나는 가열부(230) 다음에 위치하고 있다. 즉 전극 압연 과정에서 압연 롤(203)의 표면에 부착되는 이물질(204)은 세정부(210), 스크래퍼부(240), 공기 분사부(220), 가열부(230)를 거치고, 마지막으로 또 다른 스크래퍼부(240)를 차례로 거쳐 제거될 수 있다. 이 경우 상기 이물질은 세정부(210)를 거쳐 1차적으로 제거되고, 남은 이물질 및 세정액은 공기 분사부(210), 가열부(230) 및 또 다른 스크래퍼부(240)를 거쳐 제거될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 전극 압연 롤의 세정장치는, 공기 분사부, 가열부 및 1개 이상의 스크래퍼부를 구비함으로써 잔여 세정액 및 오염물질을 효과적으로 제거하고, 세정액으로서 수계 세정액을 적용함에도 압연 롤 세정 이후 압연 롤에 잔여 세정액이 남아 있지 않으므로 이후 제조되는 전극의 2차 오염을 방지하여 우수한 품질의 전극을 제조할 수 있게 한다.
이하 본 발명에 따른 전극 압연 롤의 세정방법에 대해 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 압연 롤의 세정 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 8을 참조하면, 상기 전극 압연 롤의 세정방법은, 세정부재에 세정액을 분사하는 세정 준비 단계(S11); 상기 세정부재와 압연 롤을 접촉시켜 압연 롤의 표면을 세정하는 세정 단계(S12); 상기 압연 롤의 표면에 남은 이물질 및 세정액을 긁어내는 스크래핑 단계(S13); 상기 압연 롤의 표면에 공기를 분사하는 공기 분사 단계(S14); 및 상기 압연 롤에 열을 가하여 건조시키는 가열 단계(S15); 를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 세정 준비 단계(S11)는, 부직포와 같은 세정부재에 세정액을 분사하는 단계이며, 상기 세정액은 물 또는 알코올의 혼합물과 같은 수계 세정액일 수 있다.
세정부재에 세정액이 분사되면 세정부재와 압연 롤을 접촉시키는데, 이 때 전술한 바와 같이 세정부재의 이동 방향과 압연 롤의 회전 방향을 반대로 하여 접촉시키는 것이 바람직하다.
그 이후 롤의 표면에 부착된 이물질은 스크래핑 단계(S13)를 통해 기계적으로 제거되고, 공기 분사 단계(S14) 및 가열 단계(S15)를 거쳐 건조됨으로써 제거된다.
또한 상기 공기 분사 단계(S14)는 상기 가열 단계(S15) 이후에 수행할 수 있으며 이 경우 스크래핑 단계를 거쳐 일차적으로 제거되고 남은 이물질은 가열 단계(S15)에서 건조되고, 공기 분사 단계(S14)에서 기계적으로 제거될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 압연 롤의 세정 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 9를 참조하면, 전극 압연 롤의 세정방법에서 스크래핑 단계(S25)가 가열 단계(S24) 이후에 수행될 수 있다.
즉 전극 압연 과정에서 압연 롤의 표면에 부착되는 이물질은 세정 준비단계(S21), 세정 단계(S22), 공기 분사 단계(S23), 가열 단계(S24) 및 스크래핑 단계(S25)를 차례로 거쳐 제거될 수 있다. 이 경우 상기 이물질은 세정 단계(S22)에서 세정액이 도포된 세정부재에 의해 1차적으로 제거되며 남은 이물질은 공기 분사 단계(S23) 및 가열 단계(S24)에서 의해 잘게 나뉘어져 제거되고 건조되어 액체 성분이 제거된다. 남은 건조 성분은 스크래핑 단계(S25)에 의해 롤 표면에서 제거될 수 있다. 마찬가지로 상기 공기 분사 단계가 가열 단계 이후에 수행될 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 압연 롤의 세정 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 10을 참조하면, 전극 압연 롤의 세정방법에서, 스크래핑 단계는 상기 세정 단계(S32)와 공기 분사 단계(S34) 사이(제 1 스크래핑 단계, S33) 및 가열 단계 이후(제 2 스크래핑 단계, S36)에 총 두번 수행될 수 있다.
즉 전극 압연 과정에서 압연 롤의 표면에 부착되는 이물질은 세정 준비 단계(S31), 세정 단계(S32), 제 1 스크래핑 단계(S33), 공기 분사 단계(S34), 가열 단계(S35), 제 2 스크래핑 단계(S36)를 차례로 거쳐 제거될 수 있다. 이 경우 상기 이물질은 세정 단계에서 세정액이 도포된 세정부재에 의해 1차적으로 제거된 이후 제 1 스크래핑 단계에 의해 크기가 큰 것이 제거될 수 있다. 그 이후 남은 이물질은 공기 분사 단계 및 가열 단계에 의해 분산 및 건조되고 제 2 스크래핑 단계에 의해 롤 표면에서 제거될 수 있다. 마찬가지로 상기 공기 분사 단계가 가열 단계 이후에 수행될 수 있다.
또한 본 발명은 이차전지용 전극의 제조장치 및 제조방법을 제공한다.
도 7은 본 발명에 따른 이차전지용 전극 제조장치를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지용 전극의 제조장치(700)는, 전극 집전체(701)를 공급하는 집전체 피딩 롤(710); 전극 집전체에 전극 활물질을 포함하는 전극 합제를 도포하는 전극 합제 도포 장치(750); 상기 전극 집전체를 압연 롤로 이송하는 가이드 롤(720); 상기 전극 합제가 도포된 전극 집전체를 압연하는 압연 롤(730); 전극 합제가 도포된 전극을 권취하는 전극 와인딩 롤(740); 및 상기 압연 롤(730)을 세정하는 세정장치(400); 를 포함한다.
아울러, 상기 이차전지용 전극의 제조방법은, 전극 집전체 상에 전극 활물질을 포함하는 전극 합제를 도포하여 코팅층을 형성하는 단계; 상기 코팅층이 형성된 극박을 건조하고 압연 롤로 압연하는 단계; 및 상기 압연 롤을 세정하는 단계; 를 포함한다.
구체적으로, 상기 전극은 롤투롤 공정에 의해 제조되며, 집전체(701)는 집전체 피딩 롤(710)에 감겨 있고, 상기 집전체 피딩 롤(710)에서 권출되어 이송되며 압연 롤(730)로 공급된다. 상기 상기 집전체는 1개 이상의 가이드 롤(720)에 의해 이송되며 이송 과정 중에 전극 합제 도포장치(750)에 의해 전극 활물질 등을 포함하는 전극 합제가 도포되어 코팅층(751)이 형성된다. 상기 코팅층(751)이 형성된 집전체(701)는 건조되고, 압연 롤(730)에 의해 압연된다. 압연된 전극은 전극 와인딩 롤(740)에 의해 권취된다. 이 때 상기 압연 롤(730)을 구성하는 상부 롤(731) 및 하부 롤(732)에는 전술한 바와 같은 세정 장치(400)가 마련되어 있으므로, 전극을 압연한 이후 상기 압연 롤(730)은 상기 세정 장치에 의해 세정 단계를 거쳐 이물질 및 잔존 세정액을 제거할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 전극 제조장치 및 전극 제조방법에 의해 제조된 이차전지용 전극 및 이를 포함하는 이차전지를 제공한다. 상기 이차전지는 상기 이차전지용 전극을 둘 이상 포함하고, 상기 전극 사이에 분리막이 개재된 상태로 권취된 것을 특징으로 하는 전극조립체가 전지 케이스에 내장되어 있으며, 상기 전극 조립체에 리튬염 함유 비수계 전해액이 함침되어 있는 구조이다. 상기 이차전지용 전극은 양극 및/또는 음극일 수 있다.
상기 전극조립체는 양극과 음극 및 그 사이에 개재되어 있는 분리막으로 이루어진 구조라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 폴딩형 구조, 또는 스택형 구조, 또는 스택/폴딩형(SNF) 구조, 또는 라미네이션/스택형(LNS)구조 구조일 수 있다.
상기 폴딩형 구조의 전극조립체는, 하나 이상의 양극, 하나 이상의 음극, 및 양극과 음극의 사이에 개재되는 하나 이상의 분리막을 포함하고, 양극, 분리막, 및 음극이, 각각의 일단과 타단이 서로 교차하지 않는 구조일 수 있다.
또한 상기 스택형 구조의 전극조립체는, 하나 이상의 양극, 하나 이상의 음극, 및 양극과 음극의 사이에 개재되는 하나 이상의 분리막을 포함하고, 양극, 분리막, 및 음극이, 각각의 일단과 타단이 서로 교차하는 구조일 수 있다.
상기 스택/폴딩형 구조의 전극조립체는, 하나 이상의 양극, 하나 이상의 음극, 및 양극과 음극의 사이에 개재되는 하나 이상의 분리막을 포함하고, 상기 분리막은, 제1 분리막과 제2 분리막을 포함하고, 상기 양극, 제1 분리막 및 음극은 각각의 일단과 타단이 서로 교차하지 않고, 상기 제2 분리막은, 전극 탭이 형성되지 않은 전극의측면을 감싸고 있는 구조일 수 있다.
상기 라미네이션/스택형 구조의 전극조립체는, 일면 또는 양면에 분리막이 접합(laminate)되어 있는 개량된 전극을 하나 이상 포함하고 있을 수 있다. 상기 개량된 전극은, 예를 들어, 분리막이 양극 또는 음극의 일면에, 접합되어 있는 구조로 구현될 수 있다. 또한, 분리막이 양극의 양면 또는 음극의 양면에, 접합되어 있는 구조로 구현될 수 있다. 또한, 양극과 음극의 사이에 분리막이 개재된 상태에서 양극, 분리막 및 음극이 서로 접합되어 있는 구조로 구현될 수 있다.
전술한 바와 같이 상기 이차전지용 전극은 집전체 상에 전극 활물질을 포함하는 전극 합제를 도포한 후 건조 및 압연하여 제조될 수 있으며, 상기 전극 합제에는 필요에 따라 바인더, 도전재 및 충진재 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.
본 발명에서, 양극 집전체의 경우 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
음극 집전체용 시트의 경우, 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
본 발명에서 양극 활물질은, 전기화학적 반응을 일으킬 수 있는 물질로서, 리튬 전이금속 산화물로서, 2 이상의 전이금속을 포함하고, 예를 들어, 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물; 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 망간 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn 또는 Ga 이고 상기 원소 중 하나 이상의 원소를 포함, 0.01≤y≤0.7 임)으로 표현되는 리튬 니켈계 산화물; Li1+zNi1/3Co1/3Mn1/3O2, Li1+zNi0.4Mn0.4Co0.2O2 등과 같이 Li1+zNibMncCo1-(b+c+d)MdO(2-e)Ae (여기서, -0.5≤z≤0.5, 0.1≤b≤0.8, 0.1≤c≤0.8, 0≤d≤0.2, 0≤e≤0.2, b+c+d<1임, M = Al, Mg, Cr, Ti, Si 또는 Y 이고, A = F, P 또는 Cl 임)으로 표현되는 리튬 니켈 코발트 망간 복합산화물; 화학식 Li1+xM1-yM'yPO4-zXz(여기서, M = 전이금속, 바람직하게는 Fe, Mn, Co 또는 Ni 이고, M' = Al, Mg 또는 Ti 이고, X = F, S 또는 N 이며, -0.5≤x≤+0.5, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.1 임)로 표현되는 올리빈계 리튬 금속 포스페이트 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로오즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진재는 전극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합제; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
점도 조절제, 접착 촉진제 등의 기타의 성분들이 선택적으로 또는 둘 이상의 조합으로서 더 포함될 수 있다. 점도 조절제는 전극 합제의 혼합 공정과 그것의 집전체 상의 도포 공정이 용이할 수 있도록 전극 합제의 점도를 조절하는 성분으로서, 음극 합제 전체 중량을 기준으로 30 중량%까지 첨가될 수 있다. 이러한 점도 조절제의 예로는, 카르복시 메틸셀룰로오즈, 폴리비닐리덴 플로라이드 등이 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 경우에 따라서는, 앞서 설명한 용매가 점도 조절제로서의 역할을 병행할 수 있다.
상기 접착 촉진제는 집전체에 대한 활물질의 접착력을 향상시키기 위해 첨가되는 보조성분으로서, 바인더 대비 10 중량% 이하로 첨가될 수 있으며, 예를 들어 옥살산 (oxalic acid), 아디프산(adipic acid), 포름산(formic acid), 아크릴산(acrylic acid) 유도체, 이타콘산(itaconic acid) 유도체 등을 들 수 있다.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 극박이 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.
상기 리튬염 함유 비수계 전해액은 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 상기 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.
상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해질을 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가지 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
[실시예 1]
전극 집전체로서 폭 1000mm, 두께 10㎛의 구리 호일을 사용하였으며, 집전체의 이송 중에 전극 합제로서 탄소 95 중량%(전극 활물질), Super-C(도전제) 2.5 중량% 및 SBR(바인더) 2.5 중량%를 용제인 CMC(Carboxymethyl cellulose, 수계 용매) 및 증류수의 혼합 용액에 첨가하여 혼합물 슬러리를 제조하였으며 상기 집전체에 이를 도포하고, 건조 후 압연 및 권취하여 전극을 제조하였다.
상기 압연 과정에서 사용된 압연 롤을 세정장치를 사용하여 세정하였다. 상기 세정장치는 도 2와 같은 구조인 것을 사용하였다. 이 때 세정액으로는 물과 n-옥탄올을 8:2의 중량비로 혼합한 것을 사용하였으며, 세정부재로는 비스코스 레이온(viscose rayon)과 PET(polyethylene terephthalate) 복합 소재의 부직포를 사용하였다. 이 때 상기 스크래퍼부는 상기 압연 롤이 300m의 전극을 압연할 때마다 압연 롤 쪽으로 이동하여 선단부를 압연 롤에 접촉시키고, 10초 동안 접촉하여 이물질을 긁어내었다.
[실시예 2]
상기 세정장치에 있어서, 공기 분사부와 가열부의 위치가 바뀐 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 세정장치를 사용하여 전극을 제조하였다.
[실시예 3]
상기 세정장치로서 도 3과 같은 구조의 세정 장치를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 전극을 제조하였다.
[실시예 4]
상기 도 4와 같은 구조의 세정장치를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 전극을 제조하였다.
[비교예 1]
상기 전극 제조 과정에서 압연 롤의 세정 장치를 사용하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 전극을 제조하였다.
[비교예 2]
상기 실시예 1의 세정장치에서 공기 분사부, 가열부 및 스크래퍼부가 없고, 세정부만 존재하는 세정장치를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 전극을 제조하였다.
[실험예 1]
상기 전극 압연 전의 압연 롤에 대하여 L*a*b* 색차계(Labscan XE, HauterLab사(제))를 이용하여 측정한 초기 색좌표 L* 값을 측정하고, 전극 제조를 1500m 진행한 후 압연 롤의 L* 값을 측정하였다. 그리고 색 좌표 L* 값의 변화량(△L*)을 측정하였다. 아울러 압연 롤에 부착된 이물질에 의해 전극에 찍힘 현상이 발생하는지 여부를 확인하였다. 그 결과는 하기 표 1에 도시하였다.
(색차계(Colorimeter)는 당업계 공지의 물체의 색을 측정하는 장치로서, L*a*b* 색차계는 국제조명위원회(CIE)에서 규정한 것으로, 한가지의 색을 X축, Y축 및 Z축으로 구성된 3차원의 균일한 색공간에서의 위치(x,y,z)로 표시하는 장치로서, 눈과 매우 근사한 차이를 보여 주기 때문에 현재 세계적으로 표준화되어 있다. 이중, 색좌표 L*는 대상에 측정된 명도(Lightness)와 관련된 값으로 0 내지 100까지 표시가 되고, a값과 b값은 평면좌표계로서 가로축이 a, 세로축이 b이며, +a 쪽은 적색(red), -a 쪽은 녹색(green), +b 쪽은 황색(yellow), -b 쪽은 청색(blue)을 나타낸다.
구분 △L* 전극 찍힘
실시예 1 16 X
실시예 2 16 X
실시예 3 15 X
실시예 4 14 X
비교예 1 50 O
비교예 2 30 O
상기 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 세정 장치 및 세정 방법을 사용한 실시예 1 내지 실시예 4는 비교예 1 및 비교예 2에 비해 전극 압연을 반복하여도 압연 롤 표면의 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200, 300, 400: 압연 롤 세정장치
201: 상부 롤
202: 하부 롤
203: 압연 롤
204: 이물질
210: 세정부
211: 공급 롤
212: 권취 롤
213: 세정유닛
214: 세정액 분사 유닛
215: 세정부재
220: 공기 분사부
230: 가열부
240: 스크래퍼부
250: 이물질 수거 통
510: 세정액 저장 탱크
520: 세정액 펌프
530: 세정액 흡입 배관
540: 세정액 토출 배관
550: 밸브
560: 노즐
610: 스크래핑 패드
620: 무빙 레일
630: 몸체부
631: 패드 홀더
632: 이동 부재
700: 전극 제조 장치
701: 집전체
710: 집전체 피딩 롤
720: 가이드 롤
730: 압연 롤
731: 상부 압연 롤
732: 하부 압연 롤
750: 전극 합제 도포 장치
751: 코팅층
740: 전극 와인딩 롤

Claims (19)

  1. 전극 압연 롤의 오염물질을 제거하는 전극 압연 롤 세정장치로서,
    상기 압연 롤과 세정부재를 접촉시켜 압연 롤을 세정하는 세정부;
    상기 압연 롤에 공기를 분사하는 공기 분사부;
    상기 압연 롤에 열을 인가하여 상기 압연 롤을 건조시키는 가열부; 및
    상기 압연 롤에 부착된 세정액 및 이물질을 기계적으로 제거하는 스크래퍼부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 압연 롤 세정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 세정부는,
    세정부재를 공급하는 공급 롤;
    상기 세정부재를 상기 압연 롤에 접촉시켜 압연 롤의 표면을 세정하게 하는 세정유닛;
    상기 세정부재에 세정액을 분사하는 세정액 분사 유닛; 및
    상기 압연 롤의 표면을 세정한 상기 세정부재를 회수하는 권취 롤; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 압연 롤 세정장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 세정부재는 부직포인 것을 특징으로 하는 전극 압연 롤 세정장치
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 세정액은 물 또는 알코올계 화합물을 포함하는 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 전극 압연 롤 세정장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 세정부재의 이동 방향은 상기 압연 롤의 회전 방향과 반대 방향인 것을 특징으로 하는 전극 압연 롤 세정장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 스크래퍼부는,
    상기 압연 롤의 표면과 접촉한 상태에서 상기 압연 롤의 표면에 부착된 이물질을 긁어낼 수 있도록 선단부가 형성되어 있는 스크래핑 패드;
    상기 스크래퍼부를 전후 방향으로 왕복 이동시키는 경로를 제공하는 무빙 레일;
    상기 스크래핑 패드를 고정하는 패드 홀더 및 스크래퍼부를 상기 무빙 레일을 따라 이동하게 하는 이동 부재가 외부에 형성되어 있고, 내부에 상기 이동 부재를 구동시키는 동력을 제공하는 모터가 구비되어 있는 몸체부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 압연 롤 세정장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 스크래퍼부는 상기 세정부와 공기 분사부 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 전극 압연 롤 세정장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 스크래퍼부는 상기 가열부 다음에 위치하는 것을 특징으로 하는 전극 압연 롤 세정장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 선단부는 V자형, U자형 또는 "
    Figure pat00003
    "자 형상인 것을 특징으로 하는 전극 압연 롤 세정장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 스크래퍼부는 상기 전극 압연 롤 세정장치 내에 두 개 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 전극 압연 롤 세정장치.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 스크래퍼부는 상기 이동 부재에 의해 상기 무빙 레일 상에서 왕복 이동함에 따라 상기 선단부가 일정 압연 거리 간격마다 상기 압연 롤과 접촉 및 분리를 반복하면서 이물질을 긁어내는 것을 특징으로 하는 전극 압연 롤 세정장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 스크래퍼부는 상기 압연 롤이 전극을 250 내지 350m 압연할 때마다 압연 롤 방향으로 이동하여 상기 선단부를 압연 롤에 접촉시킴으로써 이물질을 긁어내는 것을 특징으로 하는 전극 압연 롤 세정장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 선단부는 상기 압연 롤과 접촉시 5 내지 15초 동안 접촉하는 것을 특징으로 하는 전극 압연 롤 세정장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 공기 분사부가 가열부 다음에 위치하는 것을 특징으로 하는 전극 압연 롤 세정장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 전극 압연 롤 세정장치는 이물질 수거 통을 더 포함하며,
    상기 이물질 수거 통은 상기 압연 롤을 구성하는 상부 롤 및 하부 롤의 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 전극 압연 롤 세정장치.
  16. 전극 압연 롤의 오염물질을 제거하는 전극 압연 롤의 세정방법에 있어서,
    세정부재에 세정액을 분사하는 세정 준비 단계;
    상기 세정부재와 압연 롤을 접촉시켜 압연 롤의 표면을 세정하는 세정 단계;
    상기 압연 롤의 표면에 남은 이물질 및 세정액을 긁어내는 스크래핑 단계;
    상기 압연 롤의 표면에 공기를 분사하는 공기 분사 단계; 및
    상기 압연 롤에 열을 가하여 건조시키는 가열 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 압연 롤의 세정방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 스크래핑 단계는 상기 가열 단계 이후에 수행되는 것을 특징으로 하는 전극 압연 롤의 세정방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 스크래핑 단계는 상기 세정 단계와 공기 분사 단계 사이 및 가열 단계 이후에 총 두 번 수행되는 것을 특징으로 하는 전극 압연 롤의 세정방법.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 공기 분사 단계는 상기 가열 단계 이후에 수행되는 것을 특징으로 하는 전극 압연 롤의 세정방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102486248B1 (ko) * 2022-01-18 2023-01-11 유니스주식회사 압연 장치

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115678686B (zh) * 2022-10-28 2024-02-13 广东南海启明光大科技有限公司 一种用于氧化铝轧辊的轧辊清洁膏及其制备方法
CN117066273B (zh) * 2023-10-08 2024-01-09 邢台朝阳机械制造有限公司 一种锂电池极片碾压机的压辊清洁机构
CN117732882B (zh) * 2024-02-07 2024-04-19 丽岛新能源(安徽)有限公司 一种铝箔压延机轧辊结构

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10146606A (ja) * 1996-11-14 1998-06-02 Nkk Corp ロール付着物除去装置
KR101525060B1 (ko) * 2013-12-23 2015-06-02 주식회사 포스코 압연롤의 이물 제거장치
CN207857414U (zh) * 2017-11-29 2018-09-14 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种辊压机擦辊装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3565131D1 (en) * 1984-12-10 1988-10-27 Rieter Ag Maschf Apparatus for cleaning measuring rolls
DE3716902A1 (de) 1987-05-20 1988-12-15 Kleinewefers Gmbh Vorrichtung zum reinigen einer walze an kalandern, glaettwerken u. dgl.
JPH02180650A (ja) * 1988-12-30 1990-07-13 Kaoru Iwata 粉砕機のロール研磨装置
JPH0978364A (ja) 1995-09-14 1997-03-25 Toray Ind Inc ローラ清浄スクレーパー装置
DE19627973A1 (de) 1996-07-11 1998-01-15 Voith Sulzer Papiermasch Gmbh Reinigungsvorrichtung
US8281717B2 (en) * 2007-07-25 2012-10-09 Air Motion Systems, Inc. Printing cylinder cleaning system
JP2012245492A (ja) 2011-05-30 2012-12-13 Baldwin Japan Ltd ローラ清掃装置
JP5950434B2 (ja) 2011-12-13 2016-07-13 日本ボールドウィン株式会社 ローラ清掃装置
KR101378563B1 (ko) 2012-03-27 2014-03-24 (주)마이크로이미지 인쇄전자용 연속 공정 롤투롤 인쇄 시스템
KR101713102B1 (ko) 2013-10-18 2017-03-07 주식회사 엘지화학 세정 롤러를 포함하는 이차전지용 전극시트 압연장치
KR101747508B1 (ko) 2015-01-02 2017-06-14 주식회사 엘지화학 압연롤 세척장치
DE102017212360A1 (de) 2017-07-19 2019-01-24 Robert Bosch Gmbh Steuervorrichtung für zumindest eine motorisierte Plungervorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Bremssystems eines Fahrzeugs
CN207386166U (zh) * 2017-10-16 2018-05-22 宁德时代新能源科技股份有限公司 辊压装置
CN208230342U (zh) * 2018-02-09 2018-12-14 浙江衡远新能源科技有限公司 一种碾压辊清洁装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10146606A (ja) * 1996-11-14 1998-06-02 Nkk Corp ロール付着物除去装置
KR101525060B1 (ko) * 2013-12-23 2015-06-02 주식회사 포스코 압연롤의 이물 제거장치
CN207857414U (zh) * 2017-11-29 2018-09-14 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种辊压机擦辊装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102486248B1 (ko) * 2022-01-18 2023-01-11 유니스주식회사 압연 장치

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