KR20210048328A - 전극 활물질 코팅 장치 및 전극 활물질 코팅 방법 - Google Patents

전극 활물질 코팅 장치 및 전극 활물질 코팅 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 활물질 코팅 장치는 기판을 제1 방향으로 연속적으로 이송시키는 이송 유닛; 상기 기판 상에 전극 활물질 슬러리를 분출하여 코팅부를 형성하는 코팅 다이; 및 상기 코팅 다이와 상기 기판 사이에서 상기 제1 방향을 따라 이동하는 가이드부를 포함하는 가이드 유닛을 포함한다.

Description

전극 활물질 코팅 장치 및 전극 활물질 코팅 방법{ELECTRODE ACTIVE MATERIAL COATING DEVICE AND METHODE FOR COATING ELECTRODE ACTIVE MATERIAL}
본 발명은 전극 활물질 코팅 장치 및 전극 활물질 코팅 방법에 관한 것으로써, 보다 구체적으로는 전극 집전체용 기판 상에 전극 활물질을 코팅하는 전극 활물질 코팅 장치 및 전극 활물질 코팅 방법에 관한 것이다.
최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 예를 들어, 휴대폰, 캠코더 및 노트북 PC, 나아가서는 전기 자동차까지 에너지 저장 기술의 적용분야가 확대되면서 에너지 저장 기술의 연구 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기화학소자는 이러한 에너지 저장 기술 분야에서 가장 주목받는 분야이며, 전기화학소자 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발은 관심의 초점이 되고있다. 특히, 최근에는 이차전지를 개발함에 있어서, 용량 밀도 및 비에너지의 향상을 과제로 새로운 전극과 전지의 설계에 대한 연구 개발이 진행되고 있다.
이러한 이차전지 중 리튬 이차전지는, 수용액(전해액)을 사용하는 재래식 전지에 비해 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 크다는 장점을 가지므로, 에너지 저장 기술이 필요한 다양한 분야들에서 널리 사용되고 있다.
이러한 리튬 이차전지의 제조 공정은, 전극 집전체에 전극 활물질층을 형성하는 전극 활물질층 형성 공정을 포함한다. 전극 활물질층 형성 공정은, 전극 활물질 입자들이 바인더 용액 중에 분사된 활물질 슬러리를 전극 집전체에 도포하는 단계와, 전극 집전체에 도포된 활물질 슬러리를 건조시켜 활물질 슬러리 중에 존재하는 용액과 수분을 제거함으로써 전극 집전체에 전극 활물질층을 형성하는 단계를 포함한다.
도 1은 종래의 전극 활물질 코팅 장치(10)를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참고하면, 종래의 전극 활물질 코팅 장치(10)는 기판(20)을 미리 정해진 공정 방향(X 방향)으로 연속적으로 공급하는 롤러(40) 및 분출구(31)를 통해 전극 활물질 슬러리(32)를 분출하는 코팅 다이(30)를 포함한다.
기판(20)은 전극 집전체용 기판으로써, 전극 활물질 슬러리(32)의 도포가 완료된 기판(20)을 건조시켜 활물질 슬러리 중에 존재하는 용액과 수분을 제거함으로써 전극 활물질층이 형성된 전극 집전체를 제조할 수 있다.
이때, 코팅 다이(30)는, 기판(20) 상에 전극 활물질 슬러리(32)가 도포된 코팅부(21)와 전극 활물질 슬러리(32)가 도포되지 않은 무지부(22)가 번갈아 위치하도록, 전극 활물질 슬러리(32)를 분출한다.
도 2는 도 1의 전극 활물질 코팅 장치(10)에 의해 전극 활물질 슬러리가 코팅된 기판(20)을 나타내는 도면이다.
도 2를 참고하면, 도 1에서 설명한대로, 기판(20) 상에 코팅부(21)와 무지부(22)가 번갈아 위치한다. 이때, 코팅부(21)의 시작부(23)에는 기판(20) 상에 전극 활물질 슬러리가 두껍게 형성된 발코니 영역(23a)이 형성될 수 있다. 또한, 코팅부(21)의 종료부(24)에는 불규칙한 경계선의 드래그 라인(24a) 등이 형성될 수 있다.
발코니 영역(23a)의 경우, 전지의 두께 불균일 및 태핑(Tapping)으로 인한 용량 감소의 문제를 일으킬 수 있다.
드래그 라인(24a)의 경우, 무지부(22)에 전극 탭(미도시)을 용접할 때 방해가 될 수 있으며, 이후 전지셀 제작 시 내부 단락을 일으키는 원인이 될 수 있다. 또한, 코팅부(21)의 길이를 실측할 때, 주관적 개입이 발생하여 일관된 실측을 방해할 수 있으며, 제조 공정상 코팅부(21)를 인식함에 오류가 발생할 수 있다.
전극 활물질 슬러리의 물성 등을 조절하여 이러한 발코니 영역(23a)나 드래그 라인(24a)의 발생을 완화할 수는 있으나, 이를 완전히 제거하는 것은 불가능하다.
이에, 위와 같은 문제를 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.
본 발명의 실시예들은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 전극 활물질 슬러리를 도포하는 연속 공정에 있어서, 발코니 영역이나 드래그 라인이 발생하지 않도록 하는 전극 활물질 코팅 장치 및 전극 활물질 코팅 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
다만, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 활물질 코팅 장치는 기판을 제1 방향으로 연속적으로 이송시키는 이송 유닛; 상기 기판 상에 전극 활물질 슬러리를 분출하여 코팅부를 형성하는 코팅 다이; 및 상기 코팅 다이와 상기 기판 사이에서 상기 제1 방향을 따라 이동하는 가이드부를 포함하는 가이드 유닛을 포함한다.
상기 가이드부는, 상기 코팅부의 시작부와 대응하여 이동하는 제1 가이드부 및 상기 코팅부의 종료부와 대응하여 이동하는 제2 가이드부를 포함할 수 있다.
상기 코팅부는, 무지부를 사이에 두고 서로 이격된 제1 코팅부 및 제2 코팅부를 포함하고, 상기 가이드부는, 상기 제1 코팅부의 종료부 및 상기 제2 코팅부의 시작부와 대응하여 이동하는 와이드 가이드부를 포함할 수 있다.
상기 가이드부는, 상기 전극 활물질 슬러리를 흡수하지 않는 필름을 포함할 수 있다.
상기 필름은 Polyimide(PI), Polypropylene(PP), Polysulfone(PSF), Polyethylene(PE), Copper(Cu) 및 Aluminum(Al) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 가이드부는 상기 코팅 다이와 상기 기판 사이를 통과한 이후, 다시 상기 코팅 다이와 상기 기판 사이로 이동할 수 있다.
상기 가이드 유닛은, 상기 가이드부의 일 단부와 연결된 제1 원형 프레임, 상기 가이드부의 타 단부와 연결된 제2 원형 프레임 및 상기 제1 원형 프레임의 중심부와 상기 제2 원형 프레임의 중심부를 연결하는 중심축을 포함할 수 있다.
상기 가이드부 중 적어도 하나는, 상기 제1 원형 프레임 및 상기 제2 원형 프레임과 동일한 곡률을 갖는 판상 형태일 수 있다.
상기 가이드부의 두께는, 상기 코팅 다이와 상기 기판 사이의 거리보다 얇을 수 있다.
상기 전극 활물질 코팅 장치는 상기 코팅 다이와 상기 기판 사이를 통과한 가이드부를 세척하는 세척 장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 활물질 코팅 방법은, 기판을 제1 방향으로 연속적으로 이송시키는 이송 단계; 및 코팅 다이가 상기 기판 상에 전극 활물질 슬러리를 분출하여 상기 기판 상에 코팅부를 형성하는 코팅 단계를 포함하고, 상기 코팅 단계는, 가이드부가 상기 코팅 다이와 상기 기판 사이를 이동하는 단계를 포함한다.
상기 가이드부는, 상기 코팅부의 시작부와 대응하여 이동하는 제1 가이드부 및 상기 코팅부의 종료부와 대응하여 이동하는 제2 가이드부를 포함할 수 있다.
상기 코팅부는, 무지부를 사이에 두고 서로 이격된 제1 코팅부 및 제2 코팅부를 포함하고, 상기 가이드부는, 상기 제1 코팅부의 종료부 및 상기 제2 코팅부의 시작부와 대응하여 이동하는 와이드 가이드부를 포함할 수 있다.
상기 기판이 상기 제1 방향으로 연속적으로 이송함에 따라, 상기 코팅 다이와 상기 기판 사이를 통과한 상기 가이드부가 다시 상기 코팅 다이와 상기 기판 사이로 이동할 수 있다.
상기 전극 활물질 코팅 방법은 상기 코팅 다이와 상기 기판 사이를 통과한 상기 가이드부를 세척하는 세척 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 기판과 함께 이동하는 가이드부를 통해 전극 활물질이 도포된 코팅부에 발코니 영역이나 드래그 라인이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 전극 활물질 코팅 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 전극 활물질 코팅 장치에 의해 전극 활물질 슬러리가 코팅된 기판을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 활물질 코팅 장치에 사용되는 가이드 유닛에 대한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 활물질 코팅 장치를 나타내는 부분 도면이다.
도 5는 도 4의 전극 활물질 코팅 장치에 대해 일정 시간이 경과한 후의 모습을 나타낸 부분 도면이다.
도 6은 와이드 가이드부를 구비한 전극 활물질 코팅 장치를 나타내는 부분 도면이다.
도 7은 세척 장치를 나타내는 부분 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 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, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 활물질 코팅 장치에 사용되는 가이드 유닛(500)에 대한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 활물질 코팅 장치(100)를 나타내는 부분 도면이다. 특히, 도 4는 도 3의 가이드 유닛(500)이 사용되는 모습을 나타낸다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 활물질 코팅 장치(100)는 기판(200)을 제1 방향(X 방향)으로 연속적으로 이송시키는 이송 유닛, 기판(200) 상에 전극 활물질 슬러리(320)를 분출하는 코팅 다이(300) 및 코팅 다이(300)와 기판(200) 사이에서 제1 방향(X 방향)을 따라 이동하는 가이드부(510)를 포함하는 가이드 유닛(500)을 포함한다.
우선, 가이드 유닛(500)은 가이드부(510), 가이드부(510)의 일 단부와 연결된 제1 원형 프레임(521), 가이드부(510)의 타 단부와 연결된 제2 원형 프레임(522) 및 제1 원형 프레임(521)의 중심부와 제2 원형 프레임(522)를 연결하는 중심축(530)을 포함할 수 있다. 나아가, 제1 원형 프레임(521)과 제2 원형 프레임(522)은 각각의 중심부 연결된 막대 프레임(540)을 포함할 수 있다.
가이드부(510)는, 전극 활물질 슬러리(320)를 코팅함에 있어 발코니 영역이나 드래그 라인의 발생을 방지하기 위한 것으로, 중심축(530)을 중심으로 한 제1 원형 프레임(521)과 제2 원형 프레임(522)의 회전에 따라 원주 방향을 따라 이동할 수 있다.
즉, 가이드부(510)는 코팅 다이(300)와 기판(200) 사이에서는 제1 방향(X 방향)을 따라 이동하고, 코팅 다이(300)와 멀어지면서 제1 방향(X 방향)이 아닌 제1 원형 프레임(521)과 제2 원형 프레임(522)의 원주 방향을 따라 이동할 수 있다.
이를 위해, 구체적으로 도시하지는 않았으나, 중심축(530)과 코팅 다이(300)는, 제1 방향(X 방향)과 수직한 평면을 기준으로, 서로 동일 평면에 위치하는 것이 바람직하다.
기판(200)은 전극 집전체용 기판으로써, 알루미늄, 구리, 스테인리스 스틸, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것을 포함할 수 있다.
이송 유닛은 기판(200)을 제1 방향(X 방향)으로 연속적으로 이송시키기 위한 것으로, 제1 롤러(410) 및 제2 롤러(420)를 포함할 수 있다.
코팅 다이(300)는 전극 활물질 슬러리(320)를 분출하는 분출구(310)를 포함할 수 있다.
이하, 가이드부(510)를 포함하는 전극 활물질 코팅 장치(100)를 활용한 전극 활물질 코팅 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 5는 도 4의 전극 활물질 코팅 장치(100)에 대해 일정 시간이 경과한 후의 모습을 나타낸 부분 도면이다.
도 4 및 도 5를 함께 참고하면, 가이드부(511, 512)는 코팅부(210)의 시작부(211)와 대응하여 이동하는 제1 가이드부(511) 및 코팅부(210)의 종료부(212)와 대응하여 이동하는 제2 가이드부(512)를 포함할 수 있다.
코팅부(210)는 기판(200) 상에 전극 활물질 슬러리(320)가 도포된 영역을 의미하고, 시작부(211)는 코팅부(210)가 형성되기 시작하는 변을 의미하며, 종료부(212)는 코팅부(210)가 마무리되는 변을 의미한다.
도 4에서처럼, 전극 활물질 슬러리(320)가 분출구(310)로부터 분출되기 시작할 때, 제1 가이드부(511)가 분출구(310)와 기판(200) 사이를 지나갈 수 있다.
제1 가이드부(511)가 통과하고 나서부터 전극 활물질 슬러리(320)가 기판(200) 상에 도포되기 시작되어 시작부(211)를 형성하게 된다.
이에 따라, 종래 전극 활물질 코팅 방법에서 발생할 수 있었던 발코니 영역이 본 실시예에서는 발생하지 않을 수 있다.
다음, 도 5에서처럼, 전극 활물질 슬러리(320)의 분출이 마무리될 때, 제2 가이드부(512)가 분출구(310)와 기판(200) 사이를 지나갈 수 있다.
제2 가이드부(512)가 지나가는 순간부터 기판(200) 상에 전극 활물질 슬러리(320)의 도포가 중단되고, 종료부(212)를 형성하게 된다.
이에 따라, 종래 전극 활물질 코팅 방법에서 발생할 수 있었던 드래그 라인이 본 실시예에서는 발생하지 않을 수 있다.
이 때, 제1 가이드부(511)와 제2 가이드부(512)가 이동하는 속력은 제1 방향(X 방향)을 따라 이동하는 기판(200)의 속력과 일치할 수 있다.
또한, 제1 가이드부(511)와 제2 가이드부(512)는 각각 복수 개로 구성될 수 있으며, 제1 가이드부(511)와 제2 가이드부(512)는 코팅 다이(300)와 기판(200) 사이를 통과한 이후에, 다시 코팅 다이(300)와 기판(200) 사이로 이동할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 원형 프레임(521, 522)의 원주 방향으로의 회전에 따라 제1 가이드부(511)와 제2 가이드부(512)가 반복적으로 코팅 다이(300)와 기판(200) 사이로 이동할 수 있다.
제1 방향(X 방향)을 따라 연속적으로 이동하는 기판(200)을 따라, 복수의 제1 가이드부(511)와 제2 가이드부(512)가 코팅 다이(300)와 기판(200) 사이를 계속적으로 통과함으로써, 일정 간격으로 이격된 코팅부를 연속적으로 대량 생산할 수 있다. 본 실시예에서의 가이드부(511, 512)는 자동화 공정에 적용되기 용이한 구조를 갖는다.
또한, 가이드부(511, 512)가 코팅 다이(300)와 기판(200) 사이를 원활히 통과할 수 있도록, 가이드부(511, 512)의 두께는, 코팅 다이(300)와 기판(200) 사이의 거리보다 얇은 것이 바람직하다. 여기서 가이드부(511, 512)의 두께는, 가이드부(511, 512)의 이동 방향과 수직한 방향의 길이를 의미한다.
한편, 제1 가이드부(511)와 제2 가이드부(512)를 비롯한 가이드부(510)들은, 판상 형태일 수 있으며, 전극 활물질 슬러리(320)를 흡수하지 않는 필름을 포함할 수 있다. 이러한 전극 활물질 슬러리(320)를 흡수하지 않는 필름은 Polyimide(PI), Polypropylene(PP), Polysulfone(PSF), Polyethylene(PE), Copper(Cu) 및 Aluminum(Al) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 6은 와이드 가이드부(511a)를 구비한 전극 활물질 코팅 장치(100a)를 나타내는 부분 도면이다.
도 6을 참고하면, 기판(200) 상에 무지부(220)를 사이에 두고 서로 이격된 제1 코팅부(210a) 및 제2 코팅부(210b)를 형성함에 있어, 본 실시예에서의 전극 활물질 코팅 장치(100a)는 제1 코팅부(210a)의 종료부(212) 및 제2 코팅부(210b)의 시작부(211)와 대응하여 이동하는 와이드 가이드부(511a)를 포함할 수 있다.
와이드 가이드부(511a)의 상단이 코팅 다이(300)와 기판(200) 사이를 지나가는 순간부터 기판(200) 상에 전극 활물질 슬러리(320)의 도포가 중단되고, 제1 코팅부(210a)의 종료부(212)를 형성하게 된다.
또한, 와이드 가이드부(511a)의 하단이 코팅 다이(300)와 기판(200) 사이를 통과하고 나서부터 전극 활물질 슬러리(320)가 기판(200) 상에 다시 도포되기 시작되어 제2 코팅부(210b)의 시작부(211)를 형성하게 된다.
이러한 와이드 가이드부(511a)를 통해 제1 코팅부(210a)의 종료부(212)와 제2 코팅부(210b)의 시작부(211)에 각각 드래그 라인과 발코니 영역이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이러한 와이드 가이드부(511a)는, 제1, 2 가이드부(511, 512)들과 마찬가지로, 전극 활물질 슬러리(320)를 흡수하지 않는 필름을 포함할 수 있다.
또한, 와이드 가이드부(511a)는 판상 형태일 수 있으나, 제1 코팅부(210a)의 종료부(212) 및 제2 코팅부(210b)의 시작부(211)와 대응할 수 있도록, 높이가 확장된 판상 형태일 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 가이드부(511, 512, 511a) 중 적어도 하나는 제1 및 2 원형 프레임과 동일한 곡률을 갖는 판상 형태일 수 있다. 특히 와이드 가이드부(511a)는 높이가 확장됨에 따라 코팅 다이(300)와 기판(200) 사이를 원활하게 지나갈 수 있도록, 도 6에서처럼 제1, 2 원형 프레임(521, 522)과 동일한 곡률을 갖는 판상 형태일 수 있다.
도 7은 세척 장치(600)를 나타내는 부분 도면이다.
도 7을 참고하면, 본 실시예에서의 전극 활물질 코팅 장치는 코팅 다이와 기판 사이를 통과한 가이드부(510)를 세척하는 세척 장치(600)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 4 내지 6에서의 코팅 다이(300)와 기판(200) 사이를 통과한 가이드부(510)들이 재차 코팅 다이(300)와 기판(200) 사이를 통과하기 이전에, 세척 장치(600)에 의해 세척될 수 있다.
세척 장치(600)가 세척 물질(610)을 코팅 다이와 기판 사이를 통과한 가이드부(510)에 대해 분사함으로써, 세척이 이루어질 수 있다.
이러한 세척 물질(610)은 세척이 가능한 용액 또는 공기압을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 활물질 코팅 방법에 대해 설명하도록 한다. 구체적으로는, 본 발명에서의 전극 활물질 코팅 장치를 사용한 전극 활물질 코팅 방법이며, 앞서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하기로 한다.
도 4 및 도 5을 다시 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 활물질 코팅 방법은, 기판(200)을 제1 방향(X 방향)으로 연속적으로 이송시키는 이송 단계; 및 코팅 다이(300)가 기판(200) 상에 전극 활물질 슬러리(320)를 분출하여 기판 상에 코팅부(210)를 형성하는 코팅 단계를 포함하고, 상기 코팅 단계는 가이드부(511, 512)가 코팅 다이(300)와 기판(200) 사이를 이동하는 단계를 포함한다.
가이드부(511, 512)는, 코팅부(210)의 시작부(211)와 대응하여 이동하는 제1 가이드부(511) 및 코팅부(210)의 종료부(212)와 대응하여 이동하는 제2 가이드부(512)를 포함할 수 있다.
상기 코팅 단계에서, 제1 가이드부(511)가 통과하고 나서부터 전극 활물질 슬러리(320)가 기판(200) 상에 도포되기 시작되어 시작부(211)를 형성할 수 있고, 이에 따라 시작부(211)에 발코니 영역이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 코팅 단계에서, 제2 가이드부(512)가 지나가는 순간부터 기판(200) 상에 전극 활물질 슬러리(320)의 도포가 중단되고, 종료부(212)를 형성할 수 있고, 이에 따라 종료부(212)에 드래그 라인이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이송 단계에서 기판(200)이 제1 방향(X 방향)으로 연속적으로 이송함에 따라, 코팅 다이(300)와 기판(200) 사이를 통과한 가이드부(511, 512)가 다시 코팅 다이(300)와 기판(200) 사이로 이동할 수 있다.
이와 같이, 가이드부(511, 512)가 코팅 다이(300)와 기판(200) 사이를 계속적으로 통과함으로써, 일정 간격으로 이격된 코팅부를 연속적으로 대량 생산하는 자동화 공정이 가능하다.
자세한 내용은 앞선 내용과 중복이므로 생략하기로 한다.
한편, 도 6을 다시 참고하면, 기판(200) 상에 무지부(220)를 사이에 두고 서로 이격된 제1 코팅부(210a) 및 제2 코팅부(210b)를 형성할 수 있다.
상기 가이드부는 제1 코팅부(210a)의 종료부(212) 및 제2 코팅부(210b)의 시작부(211)와 대응하여 이동하는 와이드 가이드부(511a)를 포함할 수 있다.
상기 코팅 단계에서, 와이드 가이드부(511a)의 상단이 코팅 다이(300)와 기판(200) 사이를 지나가는 순간부터 기판(200) 상에 전극 활물질 슬러리(320)의 도포가 중단되고, 제1 코팅부(210a)의 종료부(212)를 형성하게 된다.
또한, 와이드 가이드부(511a)의 하단이 코팅 다이(300)와 기판(200) 사이를 통과하고 나서부터 전극 활물질 슬러리(320)가 기판(200) 상에 다시 도포되기 시작되어 제2 코팅부(210b)의 시작부(211)를 형성하게 된다. 이에 따라 제1 코팅부(210a)의 종료부(212)와 제2 코팅부(210b)의 시작부(211)에 각각 드래그 라인과 발코니 영역이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
역시, 자세한 내용은 앞선 내용과 중복이므로 생략하기로 한다.
한편, 도 7을 다시 참고하면, 본 실시예에 따른 전극 활물질 코팅 방법은, 코팅 다이와 기판 사이를 통과한 가이드부(510)를 세척하는 세척 단계를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 세척 단계는 세척 장치(600)를 통해 코팅 다이와 기판 사이를 통과한 가이드부(510)에 세척 물질(610)을 분사하여 가이드부(510)를 세척하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 전극 활물질은 제조하는 전극의 종류에 따라 양극 활물질 또는 음극 활물질을 포함할 수 있다.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2)등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x= 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 활물질로는, 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; 주석계합금; 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.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 전극 활물질 코팅 장치
200: 기판
300: 코팅 다이
410: 제1 롤러
420: 제2 롤러
500: 가이드 유닛
510: 가이드부
511: 제1 가이드부
512: 제2 가이드부
511a: 와이드 가이드부
600: 세척 장치

Claims (15)

  1. 기판을 제1 방향으로 연속적으로 이송시키는 이송 유닛;
    상기 기판 상에 전극 활물질 슬러리를 분출하여 코팅부를 형성하는 코팅 다이; 및
    상기 코팅 다이와 상기 기판 사이에서 상기 제1 방향을 따라 이동하는 가이드부를 포함하는 가이드 유닛을 포함하는 전극 활물질 코팅 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 가이드부는, 상기 코팅부의 시작부와 대응하여 이동하는 제1 가이드부 및 상기 코팅부의 종료부와 대응하여 이동하는 제2 가이드부를 포함하는 전극 활물질 코팅 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 코팅부는, 무지부를 사이에 두고 서로 이격된 제1 코팅부 및 제2 코팅부를 포함하고,
    상기 가이드부는, 상기 제1 코팅부의 종료부 및 상기 제2 코팅부의 시작부와 대응하여 이동하는 와이드 가이드부를 포함하는 전극 활물질 코팅 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 가이드부는, 상기 전극 활물질 슬러리를 흡수하지 않는 필름을 포함하는 전극 활물질 코팅 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 필름은 Polyimide(PI), Polypropylene(PP), Polysulfone(PSF), Polyethylene(PE), Copper(Cu) 및 Aluminum(Al) 중 적어도 하나를 포함하는 전극 활물질 코팅 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 가이드부는 상기 코팅 다이와 상기 기판 사이를 통과한 이후, 다시 상기 코팅 다이와 상기 기판 사이로 이동하는 전극 활물질 코팅 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 가이드 유닛은,
    상기 가이드부의 일 단부와 연결된 제1 원형 프레임, 상기 가이드부의 타 단부와 연결된 제2 원형 프레임 및 상기 제1 원형 프레임의 중심부와 상기 제2 원형 프레임의 중심부를 연결하는 중심축을 포함하는 전극 활물질 코팅 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 가이드부 중 적어도 하나는, 상기 제1 원형 프레임 및 상기 제2 원형 프레임과 동일한 곡률을 갖는 판상 형태인 전극 활물질 코팅 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 가이드부의 두께는, 상기 코팅 다이와 상기 기판 사이의 거리보다 얇은 전극 활물질 코팅 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 코팅 다이와 상기 기판 사이를 통과한 가이드부를 세척하는 세척 장치를 더 포함하는 전극 활물질 코팅 장치.
  11. 기판을 제1 방향으로 연속적으로 이송시키는 이송 단계; 및
    코팅 다이가 상기 기판 상에 전극 활물질 슬러리를 분출하여 상기 기판 상에 코팅부를 형성하는 코팅 단계를 포함하고,
    상기 코팅 단계는, 가이드부가 상기 코팅 다이와 상기 기판 사이를 이동하는 단계를 포함하는 전극 활물질 코팅 방법.
  12. 제11항에서,
    상기 가이드부는, 상기 코팅부의 시작부와 대응하여 이동하는 제1 가이드부 및 상기 코팅부의 종료부와 대응하여 이동하는 제2 가이드부를 포함하는 전극 활물질 코팅 방법.
  13. 제11항에서,
    상기 코팅부는, 무지부를 사이에 두고 서로 이격된 제1 코팅부 및 제2 코팅부를 포함하고,
    상기 가이드부는, 상기 제1 코팅부의 종료부 및 상기 제2 코팅부의 시작부와 대응하여 이동하는 와이드 가이드부를 포함하는 전극 활물질 코팅 방법.
  14. 제11항에서,
    상기 기판이 상기 제1 방향으로 연속적으로 이송됨에 따라, 상기 코팅 다이와 상기 기판 사이를 통과한 상기 가이드부가 다시 상기 코팅 다이와 상기 기판 사이로 이동하는 전극 활물질 코팅 방법.
  15. 제11항에서,
    상기 코팅 다이와 상기 기판 사이를 통과한 상기 가이드부를 세척하는 세척 단계를 더 포함하는 전극 활물질 코팅 방법.
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