KR20220037416A - 양극물질 통합처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극물질 통합처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차 전지의 양극물질을 건조하고, 코팅하며, 열처리하는 각각의 공정을 일원화하여 양극물질 제조에 따른 작업능률과 품질 및 생산성을 극대화할 수 있는 양극물질 통합처리장치에 관한 것으로써, 지지프레임과, 상기 지지프레임의 상부에 형성되어 양극물질을 수용하기 위한 원통본체와, 상기 원통본체에 양단에 각각 체결되어 상기 원통본체의 양단을 밀폐하고 상기 지지프레임의 상부에 상기 원통본체를 고정하기 위한 후판을 포함하는 챔버부와, 상기 챔버부의 원통본체 외면 및 후판 외면에 각각 근접하도록 형성되어 상기 챔버부를 가열하기 위한 가열부와, 상기 챔버부의 원통본체 상부 및 일측 사이에 위치하고, 상기 원통본체의 길이방향으로 1개 이상이 삽입되도록 형성되어 상기 챔버부 내부의 양극물질에 코팅액을 기체를 통해 분무하기 위한 노즐을 포함하는 스프레이부와, 상기 챔버부의 원통본체 내부에 회전하도록 형성되어 상기 챔버부 내부의 양극물질을 교반하기 위한 교반부와, 상기 교반부의 일측에 연결되고 상기 지지프레임의 상부 일측에 회전하도록 형성되어 상기 교반부를 회전시키기 위한 구동부와, 상기 가열부와 스프레이부 및 구동부를 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

양극물질 통합처리장치{cathode material integrated processing device}
본 발명은 양극물질 통합처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차 전지의 양극물질을 건조하고, 코팅하며, 열처리하는 각각의 공정을 일원화하여 양극물질 제조에 따른 작업능률과 품질 및 생산성을 극대화할 수 있는 양극물질 통합처리장치에 관한 것이다.
근래에는 휴대용 게임기, 휴대용 전화(스마트 폰 등), 휴대용 컴퓨터(노트북 컴퓨터, 태블릿 PC 등)와 같은 모바일 기기(mobile device)가 널리 보급, 사용됨에 따라, 모바일 기기의 전원으로서 충방전이 가능한 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다.
또한, 전기차(EV), 에너지 저장 시스템(ESS) 등에 상용화 가능하게 적용하기 위해, 이차 전지의 성능 향상과 제조성의 개선을 위한 연구개발도 활발히 이루어지고 있다.
일반적으로, 이차 전지는 양극물질, 음극물질, 전해질 및 분리막을 포함한다.
이들 중에, 양극물질은 이차 전지의 성능(용량, 출력 등)을 결정하는 중요 요소이다.
대표적인 이차 전지의 양극물질로는 LCO(LiCoO2), NCM(LiNiCoMnO2), NCA(LiNiCoAlO2), LFP(LiFePO4) 등이 있다.
이들 양극물질은 도 1에 도시된 바와 같이, 세척, 탈수, 건조, 코팅, 열처리, 냉각 공정을 각각 수행하여야 양극물질의 품질 저하를 방지할 수 있고, 양극물질 고유의 특성을 향상시킬 수 있다.
그리고 양극물질의 제조공정 중에서, 건조 공정에 사용되는 종래 양극물질 건조 장치는 대한민국 등록특허공보 제10-1777977호에 기술이 상세히 개시되어 있다.
상기 종래의 양극물질 건조 장치를 살펴보면, 건조로와, 건조로에서 원료금속분말을 교반하는 교반장치와, 건조로의 둘레에서 건조로와 격리된 채로 건조로를 가열하거나 냉각시키는 가열냉각실과, 가열냉각실로 스팀 또는 냉기를 공급하는 스팀장치와, 냉각장치 건조로의 타측에 구비되어 공기와 수분을 배출시키면서 원료금속분말을 건조로에 재 낙하시키는 백필터로 구성됨으로써, 스팀장치에서 배관으로 공급되는 스팀을 통해 건조로를 가열하여 양극물질을 건조하는 방식이었다.
그러나 종래의 양극물질 건조 장치는, 스팀 또는 열매체유를 가열하여 배관을 통해 건조로로 전달함에 따라, 열손실이 많고, 온도 조절이 용이하지 않았다.
또한, 종래의 양극물질 건조 장치는, 양극물질을 건조만 할 수 있고, 코팅 및 열처리 공정을 수행할 수 없음에 따라, 양극물질을 완성하기 위해서는 별도의 코팅 및 열처리 장치가 필요하였다.
즉, 종래의 양극물질 건조 장치는, 열처리 기능을 추가할 경우, 스팀 또는 열매체유를 열처리 가능한 고열로 가열하는 것이 쉽지 않았고, 건조로에 부분적인 온도 편차도 심하게 발생하여 열처리 기능을 추가하는 것이 부적합하였다.
또한, 종래의 양극물질 건조 장치는, 양극물질을 건조한 후에 양극물질을 코팅 및 열처리 장치로 각각 이송해야 하므로, 이송 과정에서 시간 소요가 많고, 양극물질에 불순물이 혼입될 수 있었다.
또한, 종래의 양극물질 건조 장치는, 배관 및 보일러가 설치됨에 따라, 구조가 복잡하여 유지보수에 어려움이 많았고, 종래의 양극물질 건조 장치에 사용되는 열매체유는, 유증기에 의한 폭발사고의 위험성이 있으며, 환경오염을 유발하는 요인이었다.
상기와 같은 문제점을 고려할 때, 종래의 양극물질 제조는 작업능률과 품질의 향상 및. 생산성과 안전성의 증대를 도모할 수 없었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1777977호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고열 제공이 가능하고, 온도 편차 및 열손실도 없으며, 온도 조절도 용이하여 양극물질을 건조 뿐만 아니라 코팅 및 열처리를 함께 수행할 수 있도록 함으로써, 양극물질 제조에 따른 작업능률과 품질 및 생산성을 향상할 수 있는 양극물질 통합처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 폭발요소를 사전에 제거함으로써, 안전성이 향상된 양극물질 통합처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 환경오염을 유발하는 열매체유를 사용하지 않고 양극물질을 건조와 열처리할 수 있는 친환경 양극물질 통합처리장치를 제공하는 데 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 지지프레임과, 상기 지지프레임의 상부에 형성되어 양극물질을 수용하기 위한 원통본체와, 상기 원통본체에 양단에 각각 체결되어 상기 원통본체의 양단을 밀폐하고 상기 지지프레임의 상부에 상기 원통본체를 고정하기 위한 후판을 포함하는 챔버부와, 상기 챔버부의 원통본체 외측 및 후판 외측에 각각 근접하도록 형성되어 상기 챔버부를 가열하기 위한 가열부와, 상기 챔버부의 원통본체 상부 및 일측 사이에 위치하고, 상기 원통본체의 길이방향으로 1개 이상이 삽입되도록 형성되어 상기 챔버부 내부의 양극물질에 코팅액을 기체를 통해 분무하기 위한 노즐을 포함하는 스프레이부와, 상기 챔버부의 원통본체 내부에 회전하도록 형성되어 상기 챔버부 내부의 양극물질을 교반하기 위한 교반부와, 상기 교반부의 일측에 연결되고 상기 지지프레임의 상부 일측에 회전하도록 형성되어 상기 교반부를 회전시키기 위한 구동부와, 상기 가열부와 스프레이부 및 구동부를 제어하기 위한 제어부를 포함하는 양극물질 통합처리장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 챔버부는 상기 원통본체의 일단 쪽 상부에 형성되어 양극물질을 상기 챔버부 내부로 투입하기 위한 투입부와, 상기 원통본체의 타단 쪽 상부에 형성되어 상기 챔버부 내부의 수분을 외부로 배출하기 위한 배기부와, 상기 원통본체의 하부에 형성되어 양극물질을 상기 챔버부 외부로 배출하기 위한 배출부와, 상기 원통본체의 일측에 형성되어 상기 챔버부 내부에 출입하기 위한 맨홀부를 각각 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 챔버부에는 상기 원통본체의 외면에 이격되어 감싸도록 형성되는 상기 원통본체를 덮는 하우징과, 상기 하우징 및 원통본체 사이에 개재되도록 형성되어 열방산을 방지하는 내화블록을 각각 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 가열부는 전기 가열되는 전기 열선을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 노즐은, 상기 원통본체에 삽입되는 몸체와, 상기 몸체의 후단 일측에 상기 몸체의 내부로 관통되어 코팅액을 유입시키는 제1 유입구와, 상기 몸체의 후단 타측에 상기 몸체의 내부로 관통되어 기체를 유입시키는 제2 유입구와, 상기 몸체의 내부 안쪽에 상기 몸체의 길이방향으로 관통되고 상기 제1 유입구에 연결되어 코팅액을 상기 몸체의 전단으로 유도하여 분사하는 제1 유로와, 상기 몸체의 내부 바깥쪽에 상기 몸체의 길이방향으로 관통되고 상기 제2 유입구에 연결되어 기체를 상기 몸체의 전단으로 유도하여 분사하는 제2 유로를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 교반부는, 상기 원통본체의 내부에 삽입되어 일단 및 타단이 각각 후판의 내측에 회전 가능하게 지지되는 교반회전축과, 상기 교반회전축의 둘레에 일단이 고정되어 방사상으로 돌출되는 1개 이상의 연결대와, 상기 연결대의 타단에 고정되어 양극물질을 교반하는 날개를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 구동부, 상기 지지프레임의 상부에 고정되는 모터와, 상기 구동모터에 연결되는 감속기와, 상기 감속기의 구동축에 고정되는 제1 스프라켓과, 상기 교반샤프트의 일단에 고정되는 제2 스프라켓과, 상기 제1 스프라켓 및 제2동 스프라켓에 연결되는 체인을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 배출부는, 상기 원통본체의 하부에 상단이 연결되고 내부 둘레가 상부 쪽이 좁도록 경사지게 형성되는 배출구와, 상기 배출구에 대응하여 외부 둘레가 상부 쪽이 좁도록 경사지게 형성되어 상기 배출구를 개폐하는 배출구덮개와, 상기 배출구의 하단 둘레에 삽입되어 상기 배출구 및 배출구덮개 사이를 밀폐하는 패킹과, 상기 원통본체의 하면에 상기 배출구의 외부 둘레를 감싸도록 형성되어 양극물질의 배출을 안내하는 배출통로와,
상기 지지프레임의 상부 일측에 위치하여 상기 배출구덮개를 개폐하기 위한 배출구덮개 개폐수단과, 상기 지지프레임의 상부 타측에 위치하여 상기 배출구를 폐쇄하는 상기 배출구덮개를 잠그기 위한 배출구덮개 잠금수단을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 배출구덮개 개폐수단은, 상기 지지프레임의 상부 일측에 고정되는 제1 브래킷과, 상기 제1 브래킷에 상하방향으로 회전하도록 체결되고, 일단에 길이신축 하는 제1 피스톤로드를 포함하는 제1 실린더부재와, 상기 제1 피스톤로드의 끝단에 일단이 연결되어 직선운동을 회전운동으로 변환하는 제1 링크와, 상기 제1 링크의 타단에 끝단이 연결되고 내측이 상기 배출구통로의 일측을 관통하는 제1 회전샤프트와, 상기 제1 회전샤프트의 내측에 일단이 연결되고, 타단이 상기 배출구덮개의 하부에 고정되어 상기 배출구덮개를 상하방향으로 회전시키는 제1 지지편을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 배출구덮개 잠금수단은, 상기 지지프레임의 상부 타측에 고정되는 제2 브래킷과, 상기 제2 브래킷에 상하방향으로 회전하도록 체결되고, 일단에 길이신축 하는 제2 피스톤로드를 포함하는 제2 실린더부재와, 상기 제2 피스톤로드의 끝단에 일단이 연결되어 직선운동을 회전운동으로 변환하는 제2 링크와, 상기 제2 링크의 타단에 끝단이 연결되고 내측이 상기 배출구통로의 타측을 관통하는 제2 회전샤프트와, 상기 제2 샤프트의 내측에 일단이 연결되어 타단이 상기 배출구를 폐쇄하는 상기 배출구덮개의 하부를 지지하는 제2 지지편을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 배출구덮개의 외부 둘레에는, 돌출되도록 형성되어 열에 의해 팽창하는 패킹을 가압하여 변형을 방지하기 위한 가압돌기를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 제2 지지편의 타단에는 회전 가능하게 고정되는 롤러를 더 포함하는, 양극물질 통합처리장치.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 교반부에는, 상기 교반부에 인접하고 상기 제어부에 연결되도록 형성되어 상기 교반부의 회전에 맞춰 상기 스프레이부를 작동시키기 위한 센서부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 센서부는, 상기 교반부의 회전수를 감지하는 포토센서를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 노즐에는, 상기 제1 유로에 슬라이딩 이동하도록 삽입되어 상기 노즐의 전단 내부에 제1 분사구에 고착된 코팅액의 고형분을 제거하기 위한 니들을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 노즐의 후단에는, 상기 제1 유로에 연결되도록 관통되어 상기 니들이 삽입되는 관통홀과, 상기 관통홀에 둘레에 삽입되어 상기 관통홀 및 니들 사이를 밀폐하는 실링을 각각 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 노즐의 후단에는, 상기 니들을 고정하기 위한 클램프를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 노즐의 후방에는 상기 니들을 왕복 이동시키기 위한 이동수단을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 이동수단은 상기 니들의 후단에 일단이 연결되는 제3 피스톤로드와, 상기 제3 피스톤로드의 타단에 삽입되어 상기 제3피스톤로드를 길이신축 가능하게 하는 제3실린더부재를 포함할 수 있다.
이상과 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 양극물질 통합처리장치는, 하나의 장치를 통해 건조, 코팅, 열처리 공정을 수행할 수 있음에 따라, 양극물질 제조에 따른 작업능률과 품질 및 생산성을 증대할 수 있다.
즉, 가열부가 전기 열선으로 형성되어 챔버부를 전체적으로 가열함에 따라, 전기 열선은 챔버부 내부에 고열 제공이 가능하고, 온도 편차 및 열손실도 없으며, 온도 조절도 용이함으로써, 본 발명은 가열부를 통해 양극물질의 건조 또는 열처리 공정을 효과적으로 수행할 수 있다.
또한, 가열부에 전기 열선이 종래의 열매체유를 대처함에 따라, 유증기에 의한 폭발사고를 미연에 방지할 수 있고, 환경오염도 발생하지 않는다.
또한, 스프레이부가 챔버부 내부의 양극물질에 코팅액을 기체를 통해 분무함에 따라, 본 발명은 스프레이부를 통해 양극물질의 코팅 공정을 효과적으로 수행할 수 있다.
또한, 교반부를 통해 양극물질을 건조와 코팅 및 열처리할 때 양극물질을 균질화 할 수 있다.
또한, 스프레이부의 노즐에 니들이 삽입됨에 따라, 노즐 전단에 고착된 코팅액의 고형분을 노즐을 분해하지 않고도 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 센서부를 통해 교반기부의 날개 위치를 정확하게 파악할 수 있음에 따라, 양극물질에 코팅액을 분무하는 타이밍을 조절할 수 있다.
또한, 구조가 간단하여 설치 및 분해가 용이하고, 유지보수에 따른 시간과 비용을 절약할 수 있다.
도 1은 종래 양극물질의 제조 공정을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극물질 통합처리장치를 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극물질 통합처리장치를 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극물질 통합처리장치를 도시한 측 단면도이다.
도 5, 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극물질 통합처리장치의 스프레이부에 노즐을 도시한 도면이다.
도 7, 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극물질 통합처리장치의 배출부를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 양극물질 통합처리장치의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.
여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 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.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극물질 통합처리장치를 도시한 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극물질 통합처리장치를 도시한 측면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극물질 통합처리장치를 도시한 측 단면도이고, 도 5, 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극물질 통합처리장치의 스프레이부에 노즐을 도시한 도면이며, 도 7, 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극물질 통합처리장치의 배출부를 도시한 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 양극물질 통합처리장치(1)는 하부에 지지프레임(100)이 형성된다.
상기 지지프레임(100)의 상부에는 양극물질을 수용하기 위한 원통본체(210)와, 상기 원통본체(210)에 양단에 각각 체결되어 상기 원통본체(210)의 양단을 밀폐하고 상기 지지프레임(100)의 상부에 상기 원통본체(210)를 고정하기 위한 후판(220)을 포함하는 챔버부(200)가 형성된다.
상기 챔버부(200)의 원통본체(210) 외측 및 후판(220) 외측에는 각각 근접하여 상기 챔버부(200)를 가열하기 위한 가열부(300)가 형성된다.
상기 가열부(300)는 전기로 가열되는 전기 열선(310)으로 형성된다.
상기 챔버부(200)의 원통본체(210) 상부 및 일측 사이는 상기 원통본체(210)의 길이방향으로 1개 이상이 삽입되어 상기 챔버부(200) 내부의 양극물질에 코팅액을 기체를 통해 분무하기 위한 노즐(410)을 포함하는 스프레이부(400)가 형성된다.
상기 챔버부(200)의 원통본체(210) 내부에는 상기 챔버부(200) 내부의 양극물질을 교반하기 위한 교반부(500)가 회전하도록 형성된다.
상기 교반부(500)의 일측에는 상기 지지프레임(100)의 상부 일측에 회전하도록 형성되어 상기 교반부(500)를 회전시키기 위한 구동부(600)가 형성된다.
상기 지지프레임(100)에는 상기 가열부(300)와 스프레이부(400) 및 구동부(600)를 제어하기 위한 제어부(700)가 형성된다.
그리고 상기 챔버부(200)에는 상기 원통본체(210)의 일단 쪽 상부에는 양극물질을 상기 챔버부(200) 내부로 투입하기 위한 투입부(230)가 형성된다.
상기 원통본체(210)의 타단 쪽 상부에는 상기 챔버부(200) 내부의 수분을 외부로 배출하기 위한 배기부(240)가 형성된다.
상기 원통본체(210)의 하부에는 양극물질을 상기 챔버부(200) 외부로 배출하기 위한 배출부(250)가 형성된다.
상기 원통본체(210)의 일측에는 상기 챔버부(200) 내부에 유지보수 및 청소를 위해 출입하기 위한 맨홀부(260)가 형성된다.
상기 챔버부(200)에는 상기 원통본체(210)의 외면에 이격되고 감싸도록 형성되어 상기 원통본체(210)를 덮는 하우징(270)과, 상기 하우징(270) 및 원통본체(210) 사이에 개재되도록 형성되어 열방산을 방지하는 내화블록(280)을 형성한다.
상기 내화블록(280)의 내면에는 일정간격을 이루며 상기 원통본체(210)의 길이방향으로 오목하게 파여 상기 가열부(300)의 전기 열선(310)이 수용되는 수용홈(280a)이 형성된다.
그리고 상기 노즐(410)은 상기 원통본체(210)에 삽입되는 몸체(411)와, 상기 몸체(411)의 후단 일측에 상기 몸체(411)의 내부로 관통되어 코팅액을 유입시키는 제1 유입구(411a)와, 상기 몸체(411)의 후단 타측에 상기 몸체(411)의 내부로 관통되어 기체를 유입시키는 제2 유입구(412a)가 각각 형성된다.
상기 몸체(411)의 내부 안쪽에는 상기 몸체(411)의 길이방향으로 관통되고 상기 제1 유입구(411a)에 연결되어 코팅액을 상기 몸체(411)의 전단으로 유도하여 분사하는 제1 유로(411b)와, 상기 몸체(411)의 내부 바깥쪽에 상기 몸체(411)의 길이방향으로 관통되고 상기 제2 유입구(412a)에 연결되어 기체를 상기 몸체(411)의 전단으로 유도하여 분사하는 제2 유로(412b)가 각각 형성된다.
또, 노즐(410)에는 상기 제1 유로(411b)에 슬라이딩 이동하도록 삽입되어 상기 노즐(410)의 전단에 고착된 코팅액의 고형분을 제거하기 위한 니들(900)이 형성된다.
상기 니들(900)를 삽입하기 위해, 상기 노즐(410)의 후단에는 상기 제1 유로(411b)에 연결되도록 관통되어 상기 니들(900)이 삽입되는 관통홀(413)과, 상기 관통홀(413)에 둘레에 삽입되어 상기 관통홀(413) 및 니들(900) 사이를 밀폐하는 실링(414)이 각각 형성된다.
상기 노즐(410)의 후방에는 상기 니들(900)을 고정하기 위한 클램프(910)도 형성된다.
또한, 상기 노즐(410)의 후방에는, 자동으로 상기 니들(900)을 왕복 이동시키기 위한 이동수단(920)이 형성되고, 상기 이동수단(920)은 상기 니들(900)의 후단에 일단이 연결되는 제3 피스톤로드(921)와, 상기 제3 피스톤로드(921)의 타단에 삽입되어 상기 제3 피스톤로드(921)를 길이신축 가능하게 하는 제3 실린더부재(922)가 형성될 수도 있다.
한편, 상기 제3 실린더부재(922)에는 유압 또는 공압이 제공되어 상기 제3 피스톤로드(921)가 유압 또는 공압에 의해 길이 신축하며 작동하도록 형성된다
그리고 상기 교반부(500)는 상기 원통본체(210)의 내부에 삽입되어 일단 및 타단이 각각 후판(220)의 내측에 회전 가능하게 지지되는 교반회전축(510)과, 상기 교반회전축(510)의 둘레에 일단이 고정되어 방사상으로 돌출되는 1개 이상의 연결대(520)와, 상기 연결대(520)의 타단에 고정되어 양극물질을 교반하는 날개(530)로 형성된다.
그리고 상기 구동부(600)부는 상기 지지프레임(100)의 상부에 고정되는 모터(610)와, 상기 모터(610)에 연결되는 감속기(620)와, 상기 감속기(620)에 연결되는 제1 스프라켓(630)과, 상기 교반회전축(510)의 일단에 고정되는 제2 스프라켓(640)과, 상기 제1 스프라켓(630) 및 제2 스프라켓(640)에 연결되는 체인(650)으로 형성된다.
그리고 상기 배출부(250)는 상기 원통본체(210)의 하부에 상단이 연결되고 내부 둘레가 상부 쪽이 좁도록 경사지게 형성되는 배출구(251)와, 상기 배출구(251)에 대응하여 외부 둘레가 상부 쪽이 좁도록 경사지게 형성되어 상기 배출구(251)를 개폐하는 배출구덮개(252)와, 상기 배출구(251)의 전단 둘레에 삽입되어 상기 배출구(251) 및 배출구덮개(252) 사이를 밀폐하는 패킹(253)과, 상기 원통본체(210)의 하면에 상기 배출구(251)의 외부 둘레를 감싸도록 형성되어 양극물질의 배출을 안내하는 배출통로(254)와, 상기 지지프레임(100)의 상부 일측에 위치하여 상기 배출구덮개(252)를 개폐하기 위한 배출구덮개 개폐수단(255)과, 상기 지지프레임(100)의 상부 타측에 위치하여 상기 배출구(251)를 폐쇄하는 상기 배출구덮개(252)를 잠그기 위한 배출구덮개 잠금수단(256)으로 형성된다.
상기 배출구덮개 개폐수단(255)은, 상기 지지프레임(100)의 상부 일측에 고정되는 제1 브래킷(255a)과, 상기 제1 브래킷(255a)에 상하방향으로 회전하도록 체결되고, 일단에 길이신축 하는 제1 피스톤로드(255c)를 포함하는 제1 실린더부재(255b)와, 상기 제1 피스톤로드(255c)의 끝단에 일단이 연결되어 직선운동을 회전운동으로 변환하는 제1 링크(255d)와, 상기 제1 링크(255d)의 타단에 끝단이 연결되고 내측이 상기 배출구통로(254)의 일측을 관통하는 제1 회전샤프트(255e)와, 상기 제1 회전샤프트(255e)의 내측에 일단이 연결되고, 타단이 상기 배출구덮개(252)의 하부에 고정되어 상기 배출구덮개(252)를 상하방향으로 회전시키는 제1 지지편(255f)으로 형성된다.
상기 배출구덮개 잠금수단(256)은, 상기 지지프레임(100)의 상부 타측에 고정되는 제2 브래킷(256a)과, 상기 제2 브래킷(256a)에 상하방향으로 회전하도록 체결되고, 일단에 길이신축 하는 제2 피스톤로드(256c)를 포함하는 제2 실린더부재(256b)와, 상기 제2 피스톤로드(256c)의 끝단에 일단이 연결되어 직선운동을 회전운동으로 변환하는 제2 링크(256d)와, 상기 제2 링크(256d)의 타단에 끝단이 연결되고 내측이 상기 배출구통로(254)의 타측을 관통하는 제2 회전샤프트(256e)와, 상기 제2 샤프트(256e)의 내측에 일단이 연결되어 타단이 상기 배출구(251)를 폐쇄하는 상기 배출구덮개(252)의 하부를 지지하는 제2 지지편(256f)으로 형성된다.
또, 상기 배출구덮개(252)의 외부 둘레에는 열에 의해 팽창하는 패킹(253)을 가압하여 변형을 방지하기 위한 가압돌기(252a)가 돌출되도록 형성된다.
상기 제2 지지편((256f)의 타단에는 롤러(257)가 회전 가능하게 고정되도록 형성된다.
한편, 상기 제1 실린더부재(255b) 및 제2 실린더부재(256b)에는 유압 또는 공압이 제공되어 상기 제1 피스톤로드(255c) 및 제2 피스톤로드(256c)가 각각 유압 또는 공압에 의해 길이 신축하며 작동하도록 형성된다.
또한, 교반부(500)에는 상기 교반부(500)에 인접하고 상기 제어부(700)에 연결되도록 형성되어 상기 교반부(500)의 회전에 맞춰 상기 스프레이부(400)를 작동시키기 위한 센서부(800)가 형성된다.
센서부(800)는, 상기 교반부(500)의 회전수를 감지하는 포토센서인 것이 바람직하다.
이와 같은 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 양극물질 통합처리장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 세척된 양극물질을 투입부(230)를 통해 챔버부(200) 내부에 투입하고, 가열부(300)를 통해 챔버부(200)의 내부 온도가 100℃ ~ 180℃ 정도가 되도록 가열하면서, 교반부(500)로 챔버부(200) 내부의 양극물질을 교반 하면, 양극물질의 건조가 이루어진다.
그리고 양극물질의 건조가 완료되면, 교반부(500)가 양극물질을 교반하면서 스프레이부(400)가 노즐(410)을 통해 양극물질에 코팅액을 분무하고, 열처리를 수행하여 양극물질의 코팅이 이루어진다.
열처리는, 가열부(300)가 챔버부(200)의 내부 온도가 300℃ ~ 600℃ 정도가 되도록 고열로 가열하면서 이루어진다.
이후, 양극물질의 코팅이 완료되면, 양극물질을 냉각한 다음, 배출부(250)를 통해 양극물질을 외부로 배출함으로써, 양극물질의 제조가 완료된다.
즉, 가열부(300)는 전기 열선(310)으로 형성되어 챔버부(200)를 직접 가열함에 따라, 챔버부(200) 내부에 온도 편차 및 열손실이 없고, 챔버부(200) 내부에 열처리 가능한 고열을 제공할 수 있다.
스프레이부(400)는 도면에 도시되지 않았지만, 노즐(410)이 코팅액공급부와, 기체공급부에 각각 연결되고, 상기 노즐(410)이 챔버부(200) 내부의 양극물질에 코팅액을 기체를 통해 분무하여 양극물질을 코팅할 수 있다.
교반부(500)는 구동부(600)에 연결된 교반회전축(510)이 회전하면, 교반회전축(510)과 연결대(520)로 연결된 날개(530)가 챔버부(200) 내부에서 회전하며 양극물질을 균질화 함으로써, 본 발명은 교반부(500)를 통해 양극물질의 건조와 코팅 및 열처리 공정을 효율적으로 수행할 수 있다.
구동부(600)의 작동은 도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(700)에 의해 모터(610)가 회전하면, 모터(610)의 회전력이 감속기(620)로 전달되고, 감속기(620)의 회전력은 제1 스프라켓(630)과 체인(650) 및 제2 스프라켓(640)을 통해 교반기(500)의 교반회전축(510)에 전달함으로써, 교반회전축(510)에 연결대(520)로 연결된 날개(530)는 챔버부(200)의 내부에서 회전하게 된다.
또한, 니들(900)이 노즐(410)에는 삽입됨에 따라, 노즐(410) 전단에 고착된 코팅액의 고형분을 노즐(410)을 분해하지 않고도 용이하게 제거할 수 있다.
도 5를 참조하면, 노즐(410)의 전단 쪽에 코팅액의 고형분이 고착되어 노즐(410)을 막아 코팅액이 분무되지 않으면, 니들(900)을 고정한 클램프(910)의 잠금을 해제하고, 니들(900)을 노즐(410) 안쪽으로 전진시켜 밀어 넣어, 니들(900)의 뾰족한 끝단이 코팅액의 고형분을 가압하게 한다.
따라서 고착된 코팅액의 고형분은 니들(900)의 뾰족한 끝단의 가압에 의해 분해되면서 노즐(410) 밖으로 밀려나 제거된다.
한편, 니들(900)을 사용하지 않을 때는, 니들(900)을 노즐(410)의 후단 바깥쪽으로 후퇴시킨 다음, 노즐(410)의 후방에 형성된 클램프(910)로 고정하면, 니들(900)은 움직이지 않게 된다.
또한, 도 6을 참조하면, 노즐(410)의 후방에 이동수단(920)을 형성함으로써, 노즐(410) 전단에 고착된 코팅액의 고형분을 자동으로 손쉽게 제거할 수 있다.
즉, 노즐(410)의 전단 쪽에 코팅액의 고형분이 고착되어 노즐(410)을 막아 코팅액이 분무되지 않으면, 이동수단(920)인 제3 실린더부재(922)의 제3 피스톤로드(921)를 길이 신장하여, 제3 피스톤로드(911)에 연결된 니들(900)이 전진 이동하게 되고, 전진 이동한 니들(900)의 뾰족한 끝단이 코팅액의 고형분을 가압하게 된다.
따라서 고착된 코팅액의 고형분은 니들(900)의 뾰족한 끝단의 가압에 의해 분해되면서 노즐(410) 밖으로 밀려나 제거된다.
이후, 코팅액의 고형분이 제거되면, 제3 피스톤로드(921)가 제3 실린더부재(922) 내부로 삽입되면서 니들(900)이 노즐(410)의 후단 쪽으로 후퇴하게 된다.
도 7, 8에 도시된 바와 같이, 배출부(250)는 배출구(251)의 내부 둘레와 배출구덮개(252)의 외부 둘레가 상부 쪽이 좁도록 경사지게 형성됨에 따라, 배출구덮개(252)가 닫히면, 배출구(251) 및 배출구덮개(252) 사이에 기밀은 둘레가 직선으로 형성된 것보다 한층 증대된다.
또한, 배출구덮개(252)의 외부 둘레에는 가압돌기(252a)가 형성됨에 따라, 가압돌기(252a)가 고열에 의해 열에 팽창하는 패킹(253)을 배출구(251) 안쪽으로 가압하여 팽창하지 못하게 함으로써, 배출구(251)와 배출구덮개(252) 사이를 밀폐하는 패킹(253)의 변형을 방지할 수 있다.
그리고 배출구덮개 개폐수단(255)의 작동은, 제1 실린더부재(255b)의 제1 피스톤로드(255c)가 길이를 신장하거나 신축하게 되면, 제1 링크(255d)가 직선운동을 회전운동으로 변환하여 제1 회전샤프트(255e)를 회전시키게 되고, 제1 회전샤프트(255e)의 내측에 연결된 제1 지지편(255f)이 배출구덮개(252)를 상하방향으로 회전시킴으로써, 배출구덮개(252)는 배출구(251)를 개폐하게 된다.
또한, 배출구덮개 잠금수단(256)의 작동은, 제2 실린더부재(256b)의 제2 피스톤로드(256c)가 길이를 신장하거나 신축하게 되면, 제2 링크(256d)가 직선운동을 회전운동으로 변환하여 제2 회전샤프트(256e)를 회전시키게 되고, 제2 회전샤프트(256e)의 내측에 연결된 제2 지지편(256f)이 배출구(251)를 폐쇄한 배출구덮개(252)의 하부를 지지함으로써, 배출구덮개(252)는 잠기게 된다.
이때, 배출구덮개(252)의 하면은 제2 지지편(256f)의 타단에 형성된 롤러(257)에 의해 지지됨에 따라, 배출구덮개(252)의 하면에는 스크래치가 발생하지 않는다.
한편, 배출구덮개 개폐수단(255) 및 배출구덮개 잠금수단(256)에 각각 형성되는 제1 실린더부재(255b) 및 제2 실린더부재(256b)는 각각 챔버부(200)에 고정되지 않고 가열부(300)에서 이격되는 지지프레임(100)이 설치됨으로써, 고온의 열에 의해 제1 실린더부재(255b) 및 제2 실린더부재(256b)의 고장을 일으키는 것을 막을 수 있다.
즉, 제1 실린더부재(255b) 및 제2 실린더부재(256b)가 챔버부(200)에 설치될 경우, 양극물질을 열처리하는 고열이 챔버부(200)로부터 제1 실린더부재(255b) 및 제2 실린더부재(256b)로 직접 전달됨으로써, 제1 피스톤로드(255c) 및 제2 피스톤로드(256c)가 변형되거나, 실링 부분이 열에 의해 팽창하여 밀폐기능이 떨어지는 등에 고장이 발생하지만, 제1 실린더부재(255b) 및 제2 실린더부재(256b)가 챔버부(200)로부터 떨어진 지지프레임(100)이 설치됨으로써, 챔버부(200)의 고온의 열이 제1 실린더부재(255b) 및 제2 실린더부재(256b)에 전달되지 않아 제1 실린더부재(255b) 및 제2 실린더부재(256b)가 열에 의해 고장을 일으키는 것을 막을 수 있는 것이다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 센서부(800)는 구동부(600)의 회전수를 측정하고, 제어부(700)에 전달하면, 제어부(700)가 교반부(500)의 날개(530) 위치를 정확하게 파악할 수 있음에 따라, 제어부(700)는 센서부(800)를 통해 양극물질에 코팅액을 분무하는 타이밍을 조절할 수 있다
따라서 본 발명은 양극물질을 건조하고, 코팅하며, 열처리하는 각각의 공정을 일원화할 수 있음에 따라 양극물질 제조에 따른 작업능률과 품질 및 생산성을 극대화할 수 있다.
1: 양극물질 통합처리장치
100: 지지프레임
200: 챔버부
210: 원통본체
220: 후판
230: 투입부
240: 배기부
250: 배출부
251: 배출구
252: 배출구덮개
252a: 가압돌기
253: 패킹
254: 배출통로
255: 배출구덮개 개폐수단
255a: 제1 브래킷
255b: 제1 실린더부재
255c: 제1 피스톤로드
255d: 제1 링크
255e: 제1 회전샤프트
255f: 제1 지지편
256: 배출구덮개 잠금수단
256a: 제2 브래킷
256b: 제2 실린더부재
256c: 제2 피스톤로드
256d: 제2 링크
256e: 제2 회전샤프트
256f: 제2 지지편
257: 롤러
260: 맨홀부
270: 하우징
280: 내화블록
280a: 수용홈
300: 가열부
310: 전기 열선
400: 스프레이부
410: 노즐
411: 몸체
411a: 제1 유입구
411b: 제1 유로
412a: 제2 유입구
412b: 제2 유로
413: 관통홀
414: 실링
500: 교반부
510: 교반회전축
520: 연결대
530: 날개
600: 구동부
610: 모터
620: 감속기
630: 제1 스프라켓
640: 제2 스프라켓
650: 체인
700: 제어부
800: 센서부
900: 니들
910: 클램프
920: 이동수단
921: 제2 피스톤로드
922: 제3 실린더부재

Claims (19)

  1. 양극물질을 건조하고, 코팅하며, 열처리하도록 형성되는 양극물질 통합처리장치로서,
    지지프레임과,
    상기 지지프레임의 상부에 형성되어 양극물질을 수용하기 위한 원통본체와, 상기 원통본체에 양단에 각각 체결되어 상기 원통본체의 양단을 밀폐하고 상기 지지프레임의 상부에 상기 원통본체를 고정하기 위한 후판을 포함하는 챔버부와,
    상기 챔버부의 원통본체 외측 및 후판 외측에 각각 근접하도록 형성되어 상기 챔버부를 가열하기 위한 가열부와,
    상기 챔버부의 원통본체 상부 및 일측 사이에 위치하고, 상기 원통본체의 길이방향으로 1개 이상이 삽입되도록 형성되어 상기 챔버부 내부의 양극물질에 코팅액을 기체를 통해 분무하기 위한 노즐을 포함하는 스프레이부와,
    상기 챔버부의 원통본체 내부에 회전하도록 형성되어 상기 챔버부 내부의 양극물질을 교반하기 위한 교반부와,
    상기 교반부의 일측에 연결되고 상기 지지프레임의 상부 일측에 회전하도록 형성되어 상기 교반부를 회전시키기 위한 구동부와,
    상기 가열부와 스프레이부 및 구동부를 제어하기 위한 제어부를 포함하는, 양극물질 통합처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버부는,
    상기 원통본체의 일단 쪽 상부에 형성되어 양극물질을 상기 챔버부 내부로 투입하기 위한 투입부와,
    상기 원통본체의 타단 쪽 상부에 형성되어 상기 챔버부 내부의 수분을 외부로 배출하기 위한 배기부와,
    상기 원통본체의 하부에 형성되어 양극물질을 상기 챔버부 외부로 배출하기 위한 배출부와,
    상기 원통본체의 일측에 형성되어 상기 챔버부 내부를 출입하기 위한 맨홀부를 각각 더 포함하는, 양극물질 통합처리장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버부에는,
    상기 원통본체의 외면에 이격되고 감싸도록 형성되어 상기 원통본체를 덮는 하우징과,
    상기 하우징 및 원통본체 사이에 개재되도록 형성되어 열방산을 방지하는 내화블록을 각각 더 포함하는, 양극물질 통합처리장치
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열부는, 전기 열선을 포함하는, 양극물질 통합처리장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐은,
    상기 원통본체에 삽입되는 몸체와,
    상기 몸체의 후단 일측에 상기 몸체의 내부로 관통되어 코팅액을 유입시키는 제1 유입구와,
    상기 몸체의 후단 타측에 상기 몸체의 내부로 관통되어 기체를 유입시키는 제2 유입구와,
    상기 몸체의 내부 안쪽에 상기 몸체의 길이방향으로 관통되고 상기 제1 유입구에 연결되어 코팅액을 상기 몸체의 전단으로 유도하여 분사하는 제1 유로와,
    상기 몸체의 내부 바깥쪽에 상기 몸체의 길이방향으로 관통되고 상기 제2 유입구에 연결되어 기체를 상기 몸체의 전단으로 유도하여 분사하는 제2 유로를 포함하는, 양극물질 통합처리장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 교반부는,
    상기 원통본체의 내부에 삽입되어 일단 및 타단이 각각 후판의 내측에 회전 가능하게 지지되는 교반회전축과,
    상기 교반회전축의 둘레에 일단이 고정되어 방사상으로 돌출되는 1개 이상의 연결대와,
    상기 연결대의 타단에 고정되어 양극물질을 교반하는 날개를 포함하는, 양극물질 통합처리장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부,
    상기 지지프레임의 상부에 고정되는 모터와,
    상기 구동모터에 연결되는 감속기와,
    상기 감속기의 연결되는 제1 스프라켓과,
    상기 교반회전축의 일단에 고정되는 제2 스프라켓과,
    상기 제1 스프라켓 및 제2동 스프라켓에 연결되는 체인을 포함하는, 양극물질 통합처리장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 배출부는,
    상기 원통본체의 하부에 상단이 연결되고 내부 둘레가 상부 쪽이 좁도록 경사지게 형성되는 배출구와,
    상기 배출구에 대응하여 외부 둘레가 상부 쪽이 좁도록 경사지게 형성되어 상기 배출구를 개폐하는 배출구덮개와,
    상기 배출구의 하단 둘레에 삽입되어 상기 배출구 및 배출구덮개 사이를 밀폐하는 패킹과,
    상기 원통본체의 하면에 상기 배출구의 외부 둘레를 감싸도록 형성되어 양극물질의 배출을 안내하는 배출통로와,
    상기 지지프레임의 상부 일측에 위치하여 상기 배출구덮개를 개폐하기 위한 배출구덮개 개폐수단과,
    상기 지지프레임의 상부 타측에 위치하여 상기 배출구를 폐쇄하는 상기 배출구덮개를 잠그기 위한 배출구덮개 잠금수단을 포함하는, 양극물질 통합처리장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 배출구덮개 개폐수단은,
    상기 지지프레임의 상부 일측에 고정되는 제1 브래킷과,
    상기 제1 브래킷에 상하방향으로 회전하도록 체결되고, 일단에 길이신축 하는 제1 피스톤로드를 포함하는 제1 실린더부재와,
    상기 제1 피스톤로드의 끝단에 일단이 연결되어 직선운동을 회전운동으로 변환하는 제1 링크와,
    상기 제1 링크의 타단에 끝단이 연결되고 내측이 상기 배출구통로의 일측을 관통하는 제1 회전샤프트와,
    상기 제1 회전샤프트의 내측에 일단이 연결되고, 타단이 상기 배출구덮개의 하부에 고정되어 상기 배출구덮개를 상하방향으로 회전시키는 제1 지지편을 포함하는, 양극물질 통합처리장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 배출구덮개 잠금수단은,
    상기 지지프레임의 상부 타측에 고정되는 제2 브래킷과,
    상기 제2 브래킷에 상하방향으로 회전하도록 체결되고, 일단에 길이신축 하는 제2 피스톤로드를 포함하는 제2 실린더부재와,
    상기 제2 피스톤로드의 끝단에 일단이 연결되어 직선운동을 회전운동으로 변환하는 제2 링크와,
    상기 제2 링크의 타단에 끝단이 연결되고 내측이 상기 배출구통로의 타측을 관통하는 제2 회전샤프트와,
    상기 제2 샤프트의 내측에 일단이 연결되어 타단이 상기 배출구를 폐쇄하는 상기 배출구덮개의 하부를 지지하는 제2 지지편을 포함하는, 양극물질 통합처리장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 배출구덮개의 외부 둘레에는, 돌출되도록 형성되어 열에 의해 팽창하는 패킹을 가압하여 변형을 방지하기 위한 가압돌기를 더 포함하는 양극물질 통합처리장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 지지편의 타단에는 회전 가능하게 고정되는 롤러를 더 포함하는, 양극물질 통합처리장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 교반부에는,
    상기 구동부에 인접하고 상기 제어부에 연결되도록 형성되어 상기 교반부의 회전에 맞춰 상기 스프레이부를 작동시키기 위한 센서부를 더 포함하는, 양극물질 통합처리장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 센서부는, 상기 구동부의 회전수를 감지하는 포토센서를 포함하는, 양극물질 통합처리장치.
  15. 제 5 항에 있어서,
    상기 노즐에는,
    상기 제1 유로에 슬라이딩 이동하도록 삽입되어 상기 노즐의 전단 쪽에 고착된 코팅액의 고형분을 제거하기 위한 니들을 더 포함하는, 양극물질 통합처리장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 노즐의 후단에는,
    상기 제1 유로에 연결되도록 관통되어 상기 니들이 삽입되는 관통홀과,
    상기 관통홀에 둘레에 삽입되어 상기 관통홀 및 니들 사이를 밀폐하는 실링을 각각 더 포함하는, 양극물질 통합처리장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 노즐의 후방에는, 상기 니들을 고정하기 위한 클램프를 더 포함하는, 양극물질 통합처리장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 노즐의 후방에는, 상기 니들을 왕복 이동시키기 위한 이동수단을 더 포함하는, 양극물질 통합처리장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 이동수단은
    상기 니들의 후단에 일단이 연결되는 제3 피스톤로드와,
    상기 제3 피스톤로드의 타단에 삽입되어 상기 제3 피스톤로드를 길이신축 가능하게 하는 제3실린더부재를 포함하는, 양극물질 통합처리장치.
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