KR20220075012A

KR20220075012A - 이차전지용 분리막 코팅장치

Info

Publication number: KR20220075012A
Application number: KR1020200160939A
Authority: KR
Inventors: 이호철; 김준규; 이광주; 김성태; 박정현; 도규회; 조경철; 노진희
Original assignee: 명성티엔에스주식회사
Priority date: 2020-11-26
Filing date: 2020-11-26
Publication date: 2022-06-07
Also published as: KR102526271B1

Abstract

본 발명은 에어 갭 공정을 통해 이송되는 분리막에 에어를 분사하여 미압으로 눌러줌으로써 밀집화하여 코팅 상태를 안정화하고, 코팅 도막의 결착력을 증진시켜 코팅층의 불량을 최소화할 수 있는 이차전지용 분리막 코팅장치에 관한 것이다.
이를 위해 이차전지용 분리막 코팅장치는 한 쌍의 코팅롤러 사이를 통과하는 분리막이 일정 각도를 가지는 코팅유닛, 상기 분리막의 표면에 도포된 코팅제를 응고제로 응고할 수 있도록 응고제 용기 및 복수개의 이송롤러를 구비하는 응고유닛, 상기 응고제 용기를 통과한 분리막 표면의 코팅층에 묻은 유기용매를 수세할 수 있도록 복수개의 수세액 용기 및 이송롤러를 구비하는 워싱유닛, 상기 수세액 용기를 통과한 분리막의 표면에 묻은 물을 건조할 수 있도록 건조로 및 복수개의 플로팅 롤을 구비하는 건조유닛, 상기 플로팅 롤을 통과한 분리막을 열셋팅하도록 열셋팅 챔버 및 복수개의 열셋팅 히팅 롤을 구비하는 열셋팅유닛, 및 상기 코팅유닛을 통과한 상기 분리막의 코팅액이 안정화되도록 분리막이 에어 갭 공정을 경유하게 하되, 상기 에어 갭 공정의 길이가 1m 이상이고, 상기 에어 갭 공정에서 상기 분리막의 코팅면에 에어를 분사하는 에어 갭유닛을 포함한다.

Description

이차전지용 분리막 코팅장치{APPARATUS FOR COATING A SEPARATOR OF SECONDARY BATTERY}

본 발명은 이차전지용 분리막 코팅장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 이차전지용 분리막의 표면에 코팅층을 용이하게 형성할 수 있도록 하는 이차전지용 분리막 코팅장치에 관한 것이다.

최근에는 휴대폰 등과 같은 전자기기가 소형화되면서 이에 적용되는 배터리가 소형화되고 있어 이차전지가 개발되고 있으며, 이차전지 중에서도 유기 전해액을 사용하여 기존의 알칼리 수용액을 사용하는 전지보다 2배 이상 높은 방전 전압 및 높은 에너지 밀도를 보이는 리튬 이차전지가 많이 사용된다.

이러한 리튬 이차전지는 전극조립체의 구조에 따라 분류될 수 있는데, 그 대표적인 예로 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취된 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층된 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 분리막 시트로 권취된 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.

여기서, 상기 분리막은 음극과 양극 사이의 물리적인 접촉을 방지하는 동시에 기공을 통하여 리튬 이온을 통과시키는 역할을 하는 것으로, 그 자체로서는 충전 또는 방전시 전기화학적 반응에 참여하지는 않지만, 공극율, 친수성, 재질 등에 따라 전지의 싸이클 성능 및 안전성에 큰 영향을 미칠 수 있다.

더우기 이차전지용 분리막은 합성수지 재질의 다공성 박판 형태로 이루어지므로, 재료의 특성과 연신으로 인하여 100℃ 이상의 고온에서 열수축되면서 음극과 양극 사이의 분리기능이 상실하면서 전지 사고의 원인이 될 수 있다.

또한, 상기 분리막은 배터리의 안전성과 원가를 좌우하는 핵심소재로 배터리 관련 설비가 대형화됨에 따라 그 중요성이 증가하고 있으며, 특히 최근 분리막은 점점 더 얇아지면서도 안전성을 충분히 확보하여 안전성 뿐만아니라 에너지밀도도 함께 향상시킬 수 있는 코팅기술 확보가 중요해지고 있다.

상기 분리막은 전극과의 결합력을 향상시키기 위하여, 고분자 바인더를 포함하는 코팅층을 형성하거나, 분리막의 수축에 의한 양극과 음극 사이의 단락을 일으키게 되는 문제를 해결하기 위해, 분리막의 일면에 유기물 입자, 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물을 포함하는 코팅층을 형성한다.

이러한 코팅층이 형성된 분리막은, 코팅 공정에서 사용되는 용매에 의해 잉크가 지워지거나, 코팅층에 의해 불량위치를 확인할 수 없으며, 이러한 분리막을 사용하는 경우 불량에 의해 이차전지의 성능이 저하되는 등의 문제가 있었다.

또한, 코팅층이 형성된 분리막의 제조를 위한 종래기술은 공정수가 많을 뿐만 아니라 바인더 분말 등을 코팅하는 과정에서 균일성이 떨어져서 불량율이 높아서 제품의 단가를 상승시키는 요인이 있다.

즉, 종래에는 분리막 표면에 열 내구성이 큰 세라믹 분말을 코팅하여 열에 취약한 분리막의 내구성을 향상하고 있으나, 열에 의한 수축변형을 방지하기에 부족하며, 특히 종래에는 코팅 및 열셋팅하는 공정 등을 연속적으로 진행하는 장치가 없었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1700806호(발명의 명칭 : 분리막 제조 방법 및 이러한 방법에 의해 제조된 분리막, 2015. 01. 14. 공개) 대한민국 등록특허공보 제10-1636843호(발명의 명칭 : 전지용 분리막 코팅장치, 2015. 05. 11. 공개)

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 언와인더와 리와인더 사이에서 연속적으로 이송되는 분리막을 코팅에서 열세팅하는 작업을 수행함으로써 이차전지용 분리막의 표면에 내열성 코팅층을 용이하게 형성할 수 있는 이차전지용 분리막 코팅장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 에어 갭 공정을 통해 이송되는 분리막에 에어를 분사하여 미압으로 눌러줌으로써 밀집화하여 코팅 상태를 안정화하고, 코팅 도막의 결착력을 증진시켜 코팅층의 불량을 최소화할 수 있는 이차전지용 분리막 코팅장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 이차전지용 분리막 코팅장치는 언와이인더와 리와인더 사이에서 연속적으로 이송되는 분리막의 표면에 코팅층을 형성할 수 있도록 한 쌍의 코팅롤러 사이를 통과하는 분리막이 일정 각도를 가지는 코팅유닛, 상기 코팅유닛의 출구측에 설치되고, 상기 분리막의 표면에 도포된 코팅제를 응고제로 응고할 수 있도록 응고제 용기 및 복수개의 이송롤러를 구비하는 응고유닛, 상기 응고유닛의 출구측에 설치되고, 상기 응고제 용기를 통과한 분리막 표면의 코팅층에 묻은 유기용매를 수세할 수 있도록 복수개의 수세액 용기 및 이송롤러를 구비하는 워싱유닛, 상기 워싱유닛의 출구측에 설치되고, 상기 수세액 용기를 통과한 분리막의 표면에 묻은 물을 건조할 수 있도록 건조로 및 복수개의 플로팅 롤을 구비하는 건조유닛, 및 상기 건조유닛의 출구측에 설치되고, 상기 플로팅 롤을 통과한 분리막을 열셋팅하도록 열셋팅 챔버 및 복수개의 열셋팅 히팅 롤을 구비하는 열셋팅유닛을 포함하고,

상기 코팅유닛을 통과한 상기 분리막의 코팅액이 안정화되도록 분리막이 에어 갭 공정을 경유하게 하되, 상기 에어 갭 공정의 길이가 1m 이상이고, 상기 에어 갭 공정에서 상기 분리막의 코팅면에 에어를 분사하는 에어 갭유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 에어 갭유닛은 상기 분리막의 양 측에서 분리막의 폭에 해당하는 너비로 에어를 분사하도록 슬릿형의 분사노즐을 구비한 에어프레스를 포함할 수 있다.

상기 에어프레스는 상기 분리막의 양 측에 0~0.420 BAR의 미압으로 에어를 분사할 수 있다.

상기 에어 갭유닛은 상기 분리막의 코팅면과 마주하는 2개의 상기 에어프레스 사이의 떨어진 수평 이격 거리와 상기 코팅유닛의 하방으로부터 응고제의 최상위 수면까지의 구간에서 상기 분리막의 길이방향으로 상기 에어프레스가 양면에 대응되어 동시에 이동할 수 있다.

상기 응고제 용기에 도입되는 상기 분리막이 응고제로의 유입 경사를 이루고, 상기 유입 경사는 45°~ 60°이다.

상기 코팅유닛의 입구측에 설치되고, 분리막에 코팅층을 형성하기 전에 분리막의 표면을 예열하는 프리히팅 롤을 더 포함할 수 있다.

상기 응고유닛과 워싱유닛 내부에 스파이럴 롤을 설치하여 분리막의 주름개선 및 원활한 이송을 도모할 수 있다.

상기 응고제 용기 및 수세액 용기의 하부에 설치되고, 상기 응고제 용기 및 수세액 용기를 상승 또는 하강시키는 용기이동유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 응고제 용기는 별도의 응고제가 담겨있는 응고제 탱크와 연결되어 상기 응고제 탱크의 응고제가 상기 응고제 용기에 지속적으로 공급됨으로써 응고제의 농도를 일정하게 유지할 수 있다.

상기 수세액 용기는 별도의 세척수(청수)가 지속적으로 공급되게 하여 응고제가 포함되더라도 세척수의 농도가 일정하게 유지되도록 오버플로우 또는 펌프로 세척수가 공급됨으로써 상기 수세액 용기 내부의 세척수 농도를 일정하게 유지할 수 있다.

상기 워싱유닛의 출구측과 상기 건조유닛의 입구측 사이에 설치되고, 수세된 분리막을 미리 건조할 수 있도록 내부에 스파이럴 롤을 구비하는 플로팅 건조로를 더 포함할 수 있다.

상기 건조유닛은 상기 건조로 내부에 배치된 상기 플로팅 롤의 표면에 복수개의 에어분사 홀이 형성되고, 상기 에어분사 홀을 통해 분리막 표면에 에어를 분사하여 분리막의 코팅층을 건조할 수 있다.

상기 열셋팅유닛의 출구측과 상기 리와인더의 입구측 사이에 설치되고, 코팅층 형성이 완료된 분리막의 표면에 간지를 공급하는 간지공급 롤을 구비하는 간지 공급유닛을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 이차전지용 분리막 코팅장치에 따르면, 에어 갭 공정을 통해 이송되는 분리막에 에어를 분사하여 미압으로 눌러줌으로써 밀집화하여 코팅 상태를 안정화하고, 코팅 도막의 결착력을 증진시켜 코팅층의 불량을 최소화할 수 있다.

또한, 언와인더와 리와인더 사이에서 코팅, 응고, 수세, 건조 및 열셋팅하는 공정을 연속적으로 처리하기 때문에 분리막을 코팅에서 열세팅하는 과정을 동시에 실현할 수 있어 이차전지용 분리막의 표면에 내열성 코팅층을 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 코팅유닛의 에어 갭 공정에 있어 코팅롤러를 통과하는 분리막이 경사를 이루면서 배치되어 분리막 표면에 균일한 코팅층을 형성할 수 있다.

또한, 응고제 및 수세액이 담겨진 용기가 상하방향으로 이동가능하게 설치되어 장치의 청소와 보수 및 관리를 보다 효과적으로 진행할 수 있다.

또한, 응고제가 담겨진 용기와 별도의 응고제 탱크가 연결되어 응고제 탱크에서 지속적으로 응고제 용기에 응고제를 공급함으로써 응고제의 농도를 일정하게 유지하고, 이에 따라 보다 품질이 향상된 분리막을 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 분리막 코팅장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 분리막 코팅장치의 에어 갭 공정을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 갭 공정을 수행하기 위한 에어 갭유닛을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 응고제 및 수세액 용기의 이동상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 응고제 용기와 응고제 탱크의 연결상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 건조유닛의 플로팅 롤이 열풍 건조와 롤 표면에서 에어플로팅을 하는 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 간지 공급유닛을 통해 분리막과 간지가 서로 합쳐져 감겨지는 상태를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 이차전지용 분리막 코팅장치의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 분리막 코팅장치를 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 분리막 코팅장치의 에어 갭 공정을 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 갭 공정을 수행하기 위한 에어 갭유닛을 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 분리막 코팅장치(1)는 언와인더(10), 리와인더(20), 코팅유닛(30), 응고유닛(40), 워싱유닛(50), 건조유닛(60), 열셋팅유닛(70), 및 에어 갭유닛(80)을 포함할 수 있다.

상기 이차전지용 분리막 코팅장치(1)를 통해 분리막(2)의 표면에 코팅층을 형성하는 것으로, 상기 언와인더(10)와 리와인더(20) 사이에서 연속적으로 이송되는 분리막(2)의 표면에 상기 코팅유닛(30)으로 코팅층을 형성할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 이차전지용 분리막 코팅장치(1)의 코팅유닛(30)은 분리막(2)의 표면에 코팅층을 형성할 수 있도록 한 쌍의 코팅롤러(31) 사이를 통과하는 분리막(2)이 일정 각도를 가지게 된다. 상기 코팅유닛(30)은 분리막(2)을 에어 갭(air gap) 공정(A)을 경유하게 하되, 상기 에어 갭 공정(A)의 길이가 1m 이상일 수 있다.

즉, 상기 분리막(2)을 에어 갭 공정(A)에 따라 응고제 용기(41)로 투입하게 된다. 상기 에어 갭 공정(A)이란, 예를 들면, 계량/평활화 지그 또는 다이 립 등의 도포 장치와 응고제 용기(41)의 사이를 직접 연결하는 공정은 아니지만, 일정 거리를 통해 연속되는 공정을 의미한다.

상기 에어 갭 공정(A)에는 교정의 효과가 있고, 상기 분리막(2)의 양면에 균일하게 도프를 도포하는 경우, 상기 에어 갭 공정(A)을 제공함으로써 안정하게 제조할 수 있다.

또한, 도포 장치와 응고제 용기(41) 사이에 에어 갭 공정(A)을 제공하여 거리를 유지시킴으로써 응고제 용기(41) 또는 이의 증기의 진입에 의해 도포 시의 도프의 겔화를 방지하는 효과도 있고 공정을 안정시키는 이점도 있다.

본 실시예에서, 상기 이차전지용 분리막 코팅장치(1)의 상기 2개의 코팅롤러(31)가 수평 또는 일정 편차를 두고 설치되고, 상기 분리막(2)이 이들 코팅롤러(31) 사이를 각도를 가진 수직방향으로 통과하여 코팅액을 분리막(2)에 보유시키게 되는 바, 상기 응고유닛(40)의 응고제 용기(41)에 설치되는 이송롤러(42)와 분리막(2)이 일정한 각도를 유지함으로써 보다 효과적으로 분리막(2)에 코팅층을 형성할 수 있다. 상기 코팅유닛(30)의 에어 갭 공정에 있어 코팅롤러(31)를 통과하는 분리막(2)이 경사를 이루면서 배치되어 분리막(2) 표면에 균일한 코팅층을 형성할 수 있다.

상기 코팅롤러(31)는 그라비아(Gravure) 롤, 마이어(Meyer) 바, 및 슬롯다이(Slot Die) 중 어느 하나일 수 있다.

또한, 상기 코팅유닛(30)의 분리막(2)은 에어 갭 공정(A)을 경유하여 상기 응고유닛(40)에 공급되는 바, 상기 응고유닛(40)은 상기 코팅유닛(30)의 출구측에 설치되고, 상기 분리막(2)의 표면에 도포된 코팅제를 응고제로 응고할 수 있도록 응고제 용기(41) 및 복수개의 이송롤러(42)를 구비한다. 상기 응고제는 코팅액을 응고하면서도 물에 잘 녹을 수 있는 수용성 응고제를 사용할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 워싱유닛(50)은 상기 응고유닛(40)의 출구측에 설치되고, 상기 응고제 용기(41)를 통과한 분리막(2) 표면의 코팅층에 묻은 유기용매를 수세할 수 있도록 복수개의 수세액 용기(51) 및 이송롤러(52)를 구비한다. 상기 워싱유닛(50)은 복수의 수세액 용기(51)에 물을 내장하고, 상기 수세액 용기(51) 내의 물에 복수의 이송롤러(52)를 배치하여 분리막(2)을 함침 이송함으로써 분리막(2) 표면의 응고제를 물로 세척하게 된다.

상기 응고유닛(40)과 워싱유닛(50) 내부에 스파이럴 롤을 설치하여 분리막(2)의 주름개선 및 원활한 이송을 도모할 수 있다.

상기 건조유닛(60)은 상기 워싱유닛(50)의 출구측에 설치되고, 상기 수세액 용기(51)를 통과한 분리막(2)의 표면에 묻은 물을 건조할 수 있도록 건조로(61) 및 복수개의 플로팅 롤(62)을 구비한다.

또한, 상기 열셋팅유닛(70)은 상기 건조유닛(60)의 출구측에 설치되고, 상기 플로팅 롤(62)을 통과한 분리막(2)을 열셋팅하도록 열셋팅 챔버(71) 및 복수개의 열셋팅 히팅 롤(72)을 구비한다.

상기 열셋팅유닛(70)은 상기 건조유닛(60)의 출구측에 설치되어 건조유닛(60)으로 건조된 분리막에서 혹시나 남아있는 미세한 물기를 완전히 제거하면서 분리막(2)을 열셋팅하게 되는 것으로서, 상기 열셋팅유닛(70)은 열셋팅 챔버(71) 내에 다수의 열셋팅 히팅 롤(72)이 설치됨과 아울러 열셋팅 챔버(71) 내의 공기를 외부로 배출하는 송풍기(73)가 설치되어 분리막(1)을 다수의 열셋팅 히팅 롤(72)로 이송하면서 송풍기(73)로 열셋팅 챔버(71)내의 공기를 배출하여 분리막(2)을 열셋팅함으로써 코팅층이 형성된 분리막(2)의 내열성을 증대하게 된다.

즉, 상기 이차전지용 분리막 코팅장치(1)는 상기 언와인더(10)와 리와인더(20) 사이에 상기 코팅유닛(30)이 배치되고, 상기 응고유닛(40), 워싱유닛(50), 건조유닛(60), 및 열셋팅유닛(70)이 차례로 배치된다. 상기 코팅유닛(30)은 코팅롤러(31) 사이를 통과하는 분리막(2)에 코팅액을 도포하여 분리막(2) 표면에 코팅층을 형성한다. 상기 열셋팅유닛(70)으로 열셋팅된 코팅층을 구비한 분리막(2)이 리와인더(20)에 감겨져 완성하게 된다.

본 실시예에서, 상기 이차전지용 분리막 코팅장치(1)는 코팅유닛(30)을 통과한 분리막(2)의 코팅액이 안정화되도록 분리막(2)이 에어 갭 공정(A)을 경유하게 하되, 상기 에어 갭 공정(A)의 길이가 1m 이상이고, 상기 에어 갭 공정(A)에서 상기 분리막(2)의 코팅면에 에어를 분사하는 에어 갭유닛(80)을 포함할 수 있다.

상기 에어 갭 공정(A)의 길이가 1m 이상인 것은 코팅액을 안정화하기 위한 최소한의 길이이다. 상기 에어 갭 공정(A)은 코팅유닛(30)의 하단과 응고제의 수면 위에 해당하는 구간에서 반경화 상태의 분리막 코팅층을 얻기 위한 과정이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 상기 에어 갭유닛(80)은 분리막(2)의 양 측에서 분리막(2)의 폭에 해당하는 너비로 에어를 분사하도록 슬릿형의 분사노즐(81a)을 구비한 에어프레스(81)를 포함할 수 있다. 상기 에어프레스(81)는 분리막(2)의 양 측에 0~0.420 BAR의 미압으로 에어를 분사할 수 있다.

즉, 상기 에어프레스(81)의 분사노즐(81a)에서 분사되는 에어가 분리막(2)의 폭방향으로 일자를 이루면서 분사되기 때문에 에어의 균일한 분사가 가능하고, 상기 에어프레스(81)가 미압으로 에어를 분사하기 때문에 분리막(2)의 코팅층을 보호하면서 에어 갭 공정(A)을 진행할 수 있다.

또한, 상기 에어 갭유닛(80)은 분리막(2)의 코팅면과 마주하는 2개의 상기 에어프레스(81) 사이의 떨어진 수평 이격 거리(a)와 상기 코팅유닛(30)의 하방으로부터 응고제의 최상위 수면까지의 구간(b)에서 상기 분리막(2)의 길이방향으로 상기 에어프레스(81)가 양면에 대응되어 동시에 이동할 수 있다.

즉, 상기 분리막(2)을 중심으로 각각의 에어프레스(81)가 동일한 수평 이격 거리(a)를 갖고, 이 상태에서 상기 에어 갭 공정(A)의 구간을 따라 상기 에어프레스(81)가 분리막(2)의 길이방향으로 이동하면서 에어를 분사하게 된다.

본 실시예에서, 상기 이차전지용 분리막 코팅장치(1)는 상기 코팅유닛(30)의 입구측에 설치되고, 분리막(2)에 코팅층을 형성하기 전에 분리막(2)의 표면을 예열하는 프리히팅 롤(11)을 포함하는 바, 상기 언와인더(10)에서 공급되는 분리막(2)이 상기 프리히팅 롤(11)을 지나면서 예열되어 분리막(2)의 표면 코팅 시 분리막(2)의 코팅효과를 상승시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 분리막 코팅장치를 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 응고제 및 수세액 용기의 이동상태를 도시한 도면이다.

도 1과 도 4를 참조하면, 상기 응고제 용기(41) 및 수세액 용기(51)의 하부에 설치되고, 상기 응고제 용기(41) 및 수세액 용기(51)를 상승 또는 하강시키는 용기이동유닛(90)을 포함할 수 있다. 상기 용기이동유닛(90)은 다양한 구조의 리프팅장치로 구성될 수 있다. 상기 용기이동유닛(90)을 통해 응고제 및 수세액이 담겨진 용기가 상하방향으로 이동할 수 있기 때문에 장치의 청소와 보수 및 관리를 보다 효과적으로 진행할 수 있다.

또한, 상기 응고제 용기(41)에 도입되는 상기 분리막(2)이 응고제로의 유입 경사(θ)를 이루고, 상기 유입 경사(θ)는 45°~ 60°이다. 상기 유입 경사(θ)를 통해 표면장력과 저항을 줄이고, 코팅층의 탈리를 방지하여 응고를 효율화할 수 있다.

상기 유입 경사(θ)는 30°~ 80°범위를 가질 수 있고, 바람직하게는 45°~ 60°범위의 유입 경사(θ)를 이룰 수 있다. 이를 통해 상기 분리막 표면이 반경화 상태로 응고제 용기(41)에 도입될 때 공간 효율을 최대화하고, 최대한 안정화를 이룰 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 응고제 용기와 응고제 탱크의 연결상태를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 상기 응고제 용기(41)는 별도의 응고제가 담겨있는 응고제 탱크(43)와 연결되어 상기 응고제 탱크(43)의 응고제가 상기 응고제 용기(41)에 지속적으로 공급됨으로써 응고제의 농도를 일정하게 유지할 수 있다.

즉, 상기 응고제 용기(41)에 담겨진 응고제는 분리막(2)이 지나갈수록 농도가 흐려지게 되고, 이에 따라 분리막(2)의 코팅층이 균일하게 형성되기 어렵다. 상기 응고제의 농도를 일정하게 유지하기 위하여 상기 응고제 용기(41)에 응고제 탱크(43)를 연결하여 지속적으로 응고제를 공급하게 된다. 상기 응고제 용기(41)의 응고제 농도를 일정하게 유지함으로써 코팅층이 형성되는 분리막(2)의 품질을 균일하게 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 분리막 코팅장치를 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 건조유닛의 플로팅 롤이 열풍 건조와 롤 표면에서 에어플로팅을 하는 상태를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 6을 참조하면, 상기 워싱유닛(50)의 출구측과 상기 건조유닛(60)의 입구측 사이에 설치되고, 수세된 분리막(2)을 미리 건조할 수 있도록 내부에 스파이럴 롤(110)을 구비하는 플로팅 건조로(100)를 포함할 수 있다.

상기 플로팅 건조로(100)를 통과하는 분리막(2)을 미리 건조하여 상기 건조유닛(60)에 공급함으로써 분리막(2)의 건조 상태를 보다 향상시킬 수 있다.

상기 수세액 용기(51)는 별도의 세척수(청수)가 지속적으로 공급되게 하여 응고제가 포함되더라도 세척수의 농도가 일정하게 유지되도록 오버플로우 또는 펌프로 세척수가 공급됨으로써 상기 수세액 용기(51) 내부의 세척수 농도를 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 상기 건조유닛(60)은 상기 건조로(61) 내부에 배치된 상기 플로팅 롤(62)의 표면에 복수개의 에어분사 홀(62a)이 형성되고, 상기 에어분사 홀(62a)을 통해 분리막(2) 표면에 에어를 분사하여 분리막(2)의 코팅층을 건조할 수 있다.

상기 플로팅 롤(62)은 에어를 분사하여 분리막(2)의 코팅층을 건조하거나 상기 에어분사 홀(62a)을 통해 공기를 흡입할 수도 있다. 상기 건조유닛(60)의 건조로(61) 내부의 공기를 상기 플로팅 롤(62)을 통해 흡입하여 외부로 배기할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 간지 공급유닛을 통해 분리막과 간지가 서로 합쳐져 감겨지는 상태를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 상기 열셋팅유닛(70)의 출구측과 상기 리와인더(20)의 입구측 사이에 설치되고, 코팅층 형성이 완료된 분리막(2)의 표면에 간지(3)를 공급하는 간지공급 롤(210)을 구비하는 간지 공급유닛(200)을 포함할 수 있다.

상기 열셋팅유닛(70)을 지나 코팅이 완료된 분리막(2)이 상기 리와인더(20)로 공급되는 과정에서 상기 간지 공급유닛(200)의 간지공급 롤(210)에서 공급되는 간지(3)와 분리막(2)이 서로 겹쳐진 상태로 리와인더(20)에 공급되어 감겨지게 된다.

즉, 최종적으로 코팅이 완료된 분리막(2)에 간지(3)가 삽입됨으로써 상기 리와인더(20)에 감겨지는 분리막(2)을 간지(3)를 통해 보호할 수 있다.

그러므로, 상기 이차전지용 분리막 코팅장치(1)는 언와인더(10)와 리와인더(20) 사이에서 코팅유닛(30)으로 분리막(2)의 표면에 코팅액을 도포하고, 상기 코팅유닛(30)에 의해 도포된 분리막(2) 표면의 코팅액은 응고유닛(40)의 응고제에 의해 응고되어 분리막(2)의 표면에 코팅층이 형성된다.

그리고, 상기 응고유닛(40)에 의해 분리막(2) 표면에 묻은 응고제가 워싱유닛(50)으로 물로서 원활하게 세척되고, 워싱유닛(50)에 의해 분리막(2)의 표면에 묻은 물은 건조유닛(60)으로 건조되며, 건조유닛(60)으로 건조된 분리막(2)은 열셋팅유닛(70)에 의해 열셋팅되어 리와인더(20)에 감기는 것이어서, 분리막(2) 표면에 코팅층을 원활하게 코팅하면서도 내열성이 우수한 최종 분리막을 제조할 수 있다.

따라서, 상기 이차전지용 분리막 코팅장치(1)에 따르면, 에어 갭 공정(A)을 통해 이송되는 분리막(2)에 에어를 분사하여 미압으로 눌러줌으로써 밀집화하여 코팅 상태를 안정화하고, 코팅 도막의 결착력을 증진시켜 코팅층의 불량을 최소화할 수 있다.

또한, 언와인더(10)와 리와인더(20) 사이에서 코팅, 응고, 수세, 건조 및 열셋팅하는 공정을 연속적으로 처리하기 때문에 분리막(2)을 코팅에서 열세팅하는 과정을 동시에 실현할 수 있어 이차전지용 분리막(2)의 표면에 내열성 코팅층을 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 상기 코팅유닛(30)의 에어 갭 공정에 있어 코팅롤러(31)를 통과하는 분리막(2)이 경사를 이루면서 배치되어 분리막(2) 표면에 균일한 코팅층을 형성할 수 있다.

또한, 응고제 및 수세액이 담겨진 용기가 상하방향으로 이동가능하도록 용기이동유닛(90)이 설치되어 장치의 청소와 보수 및 관리를 보다 효과적으로 진행할 수 있다.

또한, 응고제가 담겨진 용기와 별도의 응고제 탱크(43)가 연결되어 응고제 탱크(43)에서 지속적으로 응고제 용기(41)에 응고제를 공급함으로써 응고제의 농도를 일정하게 유지하고, 이에 따라 보다 품질이 향상된 분리막(2)을 제조할 수 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

1: 이차전지용 분리막 코팅장치 2: 분리막
3: 간지 10: 언와인더
11: 프리히팅 롤 20: 리와인더
30: 코팅유닛 31: 코팅롤러
40: 응고유닛 41: 응고제 용기
42: 이송롤러 43: 응고제 탱크
50: 워싱유닛 51: 수세액 용기
52: 이송롤러 60: 건조유닛
61: 건조로 62: 플로팅 롤
62a: 에어분사 홀 70: 열셋팅유닛
71: 열셋팅 챔버 72: 열셋팅 히팅 롤
73: 송풍기 80: 에어 갭유닛
81: 에어프레스 81a: 분사노즐
90: 용기이동유닛 100: 플로팅 건조로
110: 스파이럴 롤 200: 간지 공급유닛
210: 간지공급 롤
A: 에어 갭 공정
θ: 유입 경사

Claims

언와이인더와 리와인더 사이에서 연속적으로 이송되는 분리막의 표면에 코팅층을 형성할 수 있도록 한 쌍의 코팅롤러 사이를 통과하는 분리막이 일정 각도를 가지는 코팅유닛;
상기 코팅유닛의 출구측에 설치되고, 상기 분리막의 표면에 도포된 코팅제를 응고제로 응고할 수 있도록 응고제 용기 및 복수개의 이송롤러를 구비하는 응고유닛;
상기 응고유닛의 출구측에 설치되고, 상기 응고제 용기를 통과한 분리막 표면의 코팅층에 묻은 유기용매를 수세할 수 있도록 복수개의 수세액 용기 및 이송롤러를 구비하는 워싱유닛;
상기 워싱유닛의 출구측에 설치되고, 상기 수세액 용기를 통과한 분리막의 표면에 묻은 물을 건조할 수 있도록 건조로 및 복수개의 플로팅 롤을 구비하는 건조유닛;
상기 건조유닛의 출구측에 설치되고, 상기 플로팅 롤을 통과한 분리막을 열셋팅하도록 열셋팅 챔버 및 복수개의 열셋팅 히팅 롤을 구비하는 열셋팅유닛; 및
상기 코팅유닛을 통과한 상기 분리막의 코팅액이 안정화되도록 분리막이 에어 갭 공정을 경유하게 하되, 상기 에어 갭 공정의 길이가 1m 이상이고, 상기 에어 갭 공정에서 상기 분리막의 코팅면에 에어를 분사하는 에어 갭유닛;을 포함하는 이차전지용 분리막 코팅장치.
제 1 항에 있어서,
상기 에어 갭유닛은 상기 분리막의 양 측에서 분리막의 폭에 해당하는 너비로 에어를 분사하도록 슬릿형의 분사노즐을 구비한 에어프레스를 포함하는 이차전지용 분리막 코팅장치.
제 2 항에 있어서,
상기 에어프레스는 상기 분리막의 양 측에 0~0.420 BAR의 미압으로 에어를 분사하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막 코팅장치.
제 2 항에 있어서,
상기 에어 갭유닛은 상기 분리막의 코팅면과 마주하는 2개의 상기 에어프레스 사이의 떨어진 수평 이격 거리와 상기 코팅유닛의 하방으로부터 응고제의 최상위 수면까지의 구간에서 상기 분리막의 길이방향으로 상기 에어프레스가 양면에 대응되어 동시에 이동하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막 코팅장치.
제 1 항에 있어서,
상기 응고제 용기에 도입되는 상기 분리막이 응고제로의 유입 경사를 이루고, 상기 유입 경사는 45°~ 60°인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막 코팅장치.
제 1 항에 있어서,
상기 코팅유닛의 입구측에 설치되고, 분리막에 코팅층을 형성하기 전에 분리막의 표면을 예열하는 프리히팅 롤을 더 포함하는 이차전지용 분리막 코팅장치.
제 1 항에 있어서,
상기 응고유닛과 상기 워싱유닛의 내부에 스파이럴 롤이 설치되어 분리막의 주름개선 및 분리막을 원활하게 이송하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막 코팅장치.
제 1 항에 있어서,
상기 응고제 용기 및 수세액 용기의 하부에 설치되고, 상기 응고제 용기 및 수세액 용기를 상승 또는 하강시키는 용기이동유닛을 더 포함하는 이차전지용 분리막 코팅장치.
제 1 항에 있어서,
상기 응고제 용기는 별도의 응고제가 담겨있는 응고제 탱크와 연결되어 상기 응고제 탱크의 응고제가 상기 응고제 용기에 지속적으로 공급됨으로써 응고제의 농도를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막 코팅장치.
제 1 항에 있어서,
상기 수세액 용기는 별도의 세척수가 지속적으로 공급되게 하여 응고제가 포함되더라도 세척수의 농도가 일정하게 유지되도록 오버플로우 또는 펌프로 세척수가 공급됨으로써 상기 수세액 용기 내부의 세척수 농도를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막 코팅장치.
제 1 항에 있어서,
상기 워싱유닛의 출구측과 상기 건조유닛의 입구측 사이에 설치되고, 수세된 분리막을 미리 건조할 수 있도록 내부에 스파이럴 롤을 구비하는 플로팅 건조로를 더 포함하는 이차전지용 분리막 코팅장치.
제 1 항에 있어서,
상기 건조유닛은 상기 건조로 내부에 배치된 상기 플로팅 롤의 표면에 복수개의 에어분사 홀이 형성되고, 상기 에어분사 홀을 통해 분리막 표면에 에어를 분사하여 분리막의 코팅층을 건조하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막 코팅장치.