KR20220118072A - Apparatus and method for fabricating all solid state secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전고체 이차전지 제조 장치와 전고체 이차전지 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an all-solid-state secondary battery manufacturing apparatus and an all-solid-state secondary battery manufacturing method.
현재 상용화된 대표적인 이차전지는 리튬 이온 이차전지로서, 가연성 액체 전해질을 포함하여 과열 또는 과충전될 경우에 팽창하여 폭발을 일으킬 위험성이 있다. 전고체 이차전지는 액체 전해질 대신에 고체 전해질 소재를 사용하여 폭발 및 화재 위험이 적고 안전하며, 다수의 단위 전지 셀(cell)이 직렬로 연결되는 바이폴라(bipolar) 구조로 설계될 수 있어 고전압 구현에 유리하다. A typical commercial secondary battery is a lithium ion secondary battery, which contains a flammable liquid electrolyte and may expand and cause an explosion when overheated or overcharged. The all-solid-state secondary battery uses a solid electrolyte material instead of a liquid electrolyte, so there is little risk of explosion and fire and safety. It is advantageous.
전고체 이차전지의 단위 전지 셀은 양극 활물질층, 고체 전해질층, 및 음극 활물질층을 구비한 3층 구조이거나, 고체 전해질이 첨가된 양극 활물질층 및 고체 전해질이 첨가된 음극 활물질층을 구비한 2층 구조로 구성될 수 있다. 그러나, 전고체 이차전지는 아직 상용화되어 양산되고 있지 않은 실정으로, 양산에 적합한 전고체 이차전지 제조 장치를 구현하는 연구와 노력도 요구된다. A unit battery cell of an all-solid-state secondary battery has a three-layer structure including a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode active material layer, or a positive electrode active material layer to which a solid electrolyte is added, and a negative electrode active material layer to which a solid electrolyte is added. It may be configured in a layered structure. However, since the all-solid-state secondary battery has not been commercialized and mass-produced yet, research and efforts to implement an all-solid-state secondary battery manufacturing apparatus suitable for mass production are also required.
본 발명은 젤 형태(gel type)의 전극 재료로부터 시작하여 전고체 이차전지를 제조하는 장치 및 전고체 이차전지를 제조하는 방법으로서, 자동화된 공정 구현을 통해 생산성이 향상되는 전고체 이차전지 제조 장치 및 제조 방법을 제공한다. The present invention is an apparatus for manufacturing an all-solid-state secondary battery starting from a gel-type electrode material and a method for manufacturing an all-solid-state secondary battery, and an apparatus for manufacturing an all-solid-state secondary battery that improves productivity through automated process implementation and manufacturing methods.
본 발명은, 양극 활물질 및 음극 활물질 중 하나의 전극 활물질에 전해질 물질이 첨가되어 형성된 젤(gel) 형태의 제1 전극 재료를 제1 이형 필름 상에 도포하고 가열하여 상기 제1 이형 필름에 적층된 고체상의 제1 전극층을 형성하는 제1 전극층 성형 유닛, 양극 활물질 및 음극 활물질 중 다른 하나의 전극 활물질에 전해질 물질이 첨가되어 형성된 젤 형태의 제2 전극 재료를 제2 이형 필름 상에 도포하고 가열하여 상기 제2 이형 필름에 적층된 고체상의 제2 전극층을 형성하는 제2 전극층 성형 유닛, 상기 제1 이형 필름에 적층된 제1 전극층과 상기 제2 이형 필름에 적층된 제2 전극층을 서로 마주보게 하고 밀착 결합하여 제1 전극층 및 제2 전극층을 하나씩 구비한 전지 셀을 형성하는 전극층 결합 유닛, 및 상기 전지 셀을 두께를 줄이고 밀도를 높이도록 가압하는 프레스 유닛을 구비하는 전고체 이차전지 제조 장치를 제공한다. In the present invention, a first electrode material in the form of a gel formed by adding an electrolyte material to one electrode active material of a positive electrode active material and a negative electrode active material is applied on a first release film and heated to be laminated on the first release film. A first electrode layer forming unit for forming a solid first electrode layer, a second electrode material in a gel form formed by adding an electrolyte material to the other electrode active material among a positive electrode active material and a negative electrode active material is coated on a second release film and heated. A second electrode layer forming unit for forming a solid second electrode layer laminated on the second release film, a first electrode layer laminated on the first release film and a second electrode layer laminated on the second release film to face each other An apparatus for manufacturing an all-solid-state secondary battery comprising an electrode layer bonding unit for forming a battery cell having a first electrode layer and a second electrode layer one by one by close bonding, and a press unit for pressing the battery cell to reduce thickness and increase density do.
상기 전극층 결합 유닛을 통과하여 배출된 전지 셀은 제1 이형 필름과 제2 이형 필름에 덮여 있고, 상기 프레스 유닛은 상기 제1 이형 필름 및 제2 이형 필름도 상기 전지 셀과 함께 가압할 수 있다. The battery cell discharged through the electrode layer bonding unit is covered with a first release film and a second release film, and the press unit may press the first release film and the second release film together with the battery cell.
상기 프레스 유닛은, 상기 제1 이형 필름을 감아 회수하는 제1 이형 필름 회수 롤러, 상기 제1 이형 필름의 진행 방향을 예각으로 절곡하여 상기 전지 셀을 상기 제1 이형 필름에서 분리시키는 제1 웨지(wedge), 상기 제2 이형 필름을 감아 회수하는 제2 이형 필름 회수 롤러, 및 상기 제2 이형 필름의 진행 방향을 예각으로 절곡하여 상기 전지 셀을 상기 제2 이형 필름에서 분리시키는 제2 웨지를 구비할 수 있다. The press unit includes a first release film recovery roller for winding and collecting the first release film, and a first wedge for separating the battery cell from the first release film by bending the traveling direction of the first release film at an acute angle ( wedge), a second release film collection roller for winding and collecting the second release film, and a second wedge for separating the battery cell from the second release film by bending the moving direction of the second release film at an acute angle can do.
상기 제1 전극층 성형 유닛은 상기 제1 전극 재료를 상기 제1 이형 필름 상에 균일한 두께로 도포하는 제1 슬롯 다이 코터(slot die coater)를 구비하고, 상기 제2 전극층 성형 유닛은 상기 제2 전극 재료를 상기 제2 이형 필름 상에 균일한 두께로 도포하는 제2 슬롯 다이 코터를 구비할 수 있다. The first electrode layer forming unit includes a first slot die coater for applying the first electrode material to the first release film in a uniform thickness, and the second electrode layer forming unit includes the second electrode layer forming unit. A second slot die coater for applying an electrode material to the second release film in a uniform thickness may be provided.
상기 전극층 결합 유닛은, 한 쌍의 롤러(roller)를 구비하는 롤러 결합기를 구비하고, 상기 제1 이형 필름에 적층된 제1 전극층과 상기 제2 이형 필름에 적층된 제2 전극층이 상기 롤러 결합기의 한 쌍의 롤러 사이를 통과하면서 밀착 결합될 수 있다. The electrode layer bonding unit includes a roller coupler having a pair of rollers, and the first electrode layer laminated on the first release film and the second electrode layer laminated on the second release film are of the roller coupler. It can be closely coupled while passing between a pair of rollers.
상기 전극층 결합 유닛은, 상기 제1 이형 필름에 적층된 제1 전극층이 상기 롤러 결합기를 통과하기 전에 상기 제1 전극층을 가열하는 제1 전극층 예열기, 및 상기 제2 이형 필름에 적층된 제2 전극층이 상기 롤러 결합기를 통과하기 전에 상기 제2 전극층을 가열하는 제2 전극층 예열기를 더 구비할 수 있다. The electrode layer bonding unit includes a first electrode layer preheater for heating the first electrode layer before the first electrode layer laminated on the first release film passes through the roller coupler, and a second electrode layer laminated on the second release film It may further include a second electrode layer preheater for heating the second electrode layer before passing through the roller coupler.
상기 프레스 유닛은, 한 쌍의 롤러를 구비하는 롤러 프레스(roller press)를 복수 개 구비하고, 상기 제1 이형 필름과 제2 이형 필름에 덮인 전지 셀이 각각의 롤러 프레스의 한 쌍의 롤러 사이를 순차적으로 통과하면서 단계적으로 가압될 수 있다. The press unit includes a plurality of roller presses having a pair of rollers, and the battery cells covered with the first release film and the second release film move between the pair of rollers of each roller press. It can be pressurized step by step while passing sequentially.
상기 프레스 유닛은, 상기 복수의 롤러 프레스를 통과한 전지 셀을 40 내지 130℃의 온도로 가열하는 전지 셀 열처리기를 더 구비할 수 있다. The press unit may further include a battery cell heat treatment device for heating the battery cells that have passed through the plurality of roller presses to a temperature of 40 to 130°C.
상기 프레스 유닛은, 상기 전지 셀을 사이에 두고 서로 가까워지는 방향으로 이동하여 상기 전지 셀을 가압하는 하부 프레스(press) 및 상부 프레스를 구비하고, 상기 하부 프레스 및 상부 프레스는 각각, 상기 전지 셀을 밀착 가압하는 표면을 40 내지 130℃의 온도가 되도록 가열하는 가열 수단을 구비할 수 있다.The press unit includes a lower press and an upper press for pressing the battery cells by moving in a direction closer to each other with the battery cells interposed therebetween, and the lower press and the upper press respectively press the battery cells. A heating means for heating the surface to be pressed in close contact with a temperature of 40 to 130°C may be provided.
상기 하부 프레스 및 상부 프레스가 서로 가까워지는 방향으로 이동하는 속도는, 상기 전지 셀이 상기 하부 프레스 및 상부 프레스에 의해 가압되기 시작하는 시점 이전의 속도가 이후의 속도보다 빠를 수 있다. The speed at which the lower press and the upper press move in a direction closer to each other may be faster than a speed thereafter when the battery cell starts being pressed by the lower press and the upper press.
상기 프레스 유닛은, 상기 전지 셀이 상기 하부 프레스 및 상부 프레스 사이로 진입하기 전에 상기 전지 셀을 가열하는 전지 셀 예열기를 더 구비할 수 있다. The press unit may further include a battery cell preheater for heating the battery cells before the battery cells enter between the lower press and the upper press.
상기 제1 전극층 성형 유닛은, 상기 젤 형태의 제1 전극 재료에 근적외선(NIR: near-infrared ray)을 조사하여 40 내지 120℃의 온도로 가열하는 제1 근적외선 히터(heater)를 구비하고, The first electrode layer forming unit includes a first near-infrared heater that irradiates near-infrared ray (NIR) to the first electrode material in the gel form and heats it to a temperature of 40 to 120° C.,
상기 제2 전극층 성형 유닛은, 상기 젤 형태의 제2 전극 재료에 근적외선을 조사하여 40 내지 120℃의 온도로 가열하는 제2 근적외선 히터를 구비할 수 있다. The second electrode layer forming unit may include a second near-infrared heater that irradiates near-infrared rays to the gel-shaped second electrode material to heat it to a temperature of 40 to 120°C.
또한 본 발명은, 양극 활물질 및 음극 활물질 중 하나의 전극 활물질에 전해질 물질이 첨가되어 형성된 젤(gel) 형태의 제1 전극 재료를 제1 이형 필름 상에 도포하고 가열하여 상기 제1 이형 필름에 적층된 고체상의 제1 전극층을 형성하는 제1 전극층 성형 단계, 양극 활물질 및 음극 활물질 중 다른 하나의 전극 활물질에 전해질 물질이 첨가되어 형성된 젤 형태의 제2 전극 재료를 제2 이형 필름 상에 도포하고 가열하여 상기 제2 이형 필름에 적층된 고체상의 제2 전극층을 형성하는 제2 전극층 성형 단계, 상기 제1 이형 필름에 적층된 제1 전극층과 상기 제2 이형 필름에 적층된 제2 전극층을 서로 마주보게 하고 밀착 결합하여 제1 전극층 및 제2 전극층을 하나씩 구비한 전지 셀을 형성하는 전극층 결합 단계, 및 상기 전지 셀을 두께를 줄이고 밀도를 높이도록 가압하는 프레스 단계를 구비하는 전고체 이차전지 제조 방법을 제공한다. In addition, the present invention, the first electrode material in the form of a gel formed by adding an electrolyte material to one of the positive active material and the negative active material is applied on a first release film and heated to laminate on the first release film. A first electrode layer forming step of forming a solid first electrode layer, a second electrode material in the form of a gel formed by adding an electrolyte material to the other one of the positive electrode active material and the negative electrode active material is applied on the second release film and heated to form a second electrode layer forming step of forming a solid second electrode layer laminated on the second release film, the first electrode layer laminated on the first release film and the second electrode layer laminated on the second release film to face each other and an electrode layer bonding step of forming a battery cell having a first electrode layer and a second electrode layer one by one by close bonding, and a pressing step of pressing the battery cell to reduce the thickness and increase the density. to provide.
상기 프레스 단계는, 상기 전지 셀을 가압하기에 앞서서 가열하는 전지 셀 예열 단계를 구비할 수 있다. The pressing step may include a battery cell preheating step of heating the battery cell prior to pressurizing it.
본 발명에 의하면 젤 형태(gel type)의 전극 재료로부터 시작하여 자동화된 공정을 거쳐 전고체 이차전지를 제조할 수 있다. 여기서 본 발명의 전고체 이차전지 제조 장치에 의해 생산되는 전고체 이차전지는 전해질 물질이 포함된 양극층 및 전해질 물질이 포함된 음극층을 구비한 2층 단위 전지 셀 이차전지이다. 따라서, 전고체 이차전지의 생산성이 향상된다.According to the present invention, an all-solid-state secondary battery can be manufactured through an automated process starting from a gel-type electrode material. Here, the all-solid-state secondary battery produced by the all-solid-state secondary battery manufacturing apparatus of the present invention is a two-layer unit battery cell secondary battery having a positive electrode layer containing an electrolyte material and a negative electrode layer containing an electrolyte material. Accordingly, the productivity of the all-solid-state secondary battery is improved.
도 1은 본 발명의 전고체 이차전지 제조 장치의 블록 다이아그램이다.
도 2는 도 1의 제1 전극층 성형 유닛의 일 실시예의 구성도이고, 도 3은 도 1의 제2 전극층 성형 유닛의 일 실시예의 구성도이다.
도 4는 도 1의 전극층 결합기 및 프레스 유닛의 일 실시예의 구성도이다.
도 5는 도 1의 프레스 유닛의 다른 일 실시예의 구성도이다. 1 is a block diagram of an all-solid-state secondary battery manufacturing apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of an embodiment of the first electrode layer molding unit of FIG. 1 , and FIG. 3 is a configuration diagram of an embodiment of the second electrode layer molding unit of FIG. 1 .
4 is a configuration diagram of an embodiment of the electrode layer combiner and the press unit of FIG. 1 .
Figure 5 is a block diagram of another embodiment of the press unit of Figure 1;
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전고체 이차전지 제조 장치 및 전고체 이차전지 제조 방법을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, an all-solid-state secondary battery manufacturing apparatus and an all-solid-state secondary battery manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Terms used in this specification are terms used to properly express preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of a user or operator or customs in the field to which the present invention belongs. Accordingly, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
도 1은 본 발명의 전고체 이차전지 제조 장치의 블록 다이아그램이고, 도 2는 도 1의 제1 전극층 성형 유닛의 일 실시예의 구성도이고, 도 3은 도 1의 제2 전극층 성형 유닛의 일 실시예의 구성도이며, 도 4는 도 1의 전극층 결합기 및 프레스 유닛의 일 실시예의 구성도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전고체 이차전지 제조 장치(200)는, 휠 수 있는 고체상의 제1 전극층(192)과, 상기 제1 전극층(192)의 상측면 및 하측면 중 일 측면에 적층된, 휠 수 있는 고체상의 제2 전극층(196)을 구비하여 이루어진 2층 단위 전지 셀(197)을 구비하는 전고체 이차전지를 자동화된 생산 공정으로 제조하는 장치이다. 상기 제1 전극층(192)이 양극 활물질과 전해질 물질을 포함하고 상기 제2 전극층(196)이 음극 활물질과 전해질 물질을 포함하거나, 그 반대일 수 있다. 1 is a block diagram of an all-solid-state secondary battery manufacturing apparatus of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of an embodiment of the first electrode layer forming unit of FIG. 1, and FIG. 3 is a second electrode layer forming unit of FIG. 1 It is a configuration diagram of an embodiment, and FIG. 4 is a configuration diagram of an embodiment of the electrode layer combiner and the press unit of FIG. 1 . 1 to 4 , an all-solid-state secondary
상기 전고체 이차전지 제조 장치(200)는 제1 전극층 성형 유닛(201), 제2 전극층 성형 유닛(221), 전극층 결합 유닛(240), 및 프레스 유닛(250)을 구비한다. 제1 전극층 성형 유닛(201)은 양극 활물질 및 음극 활물질 중 하나의 전극 활물질(191)에 전해질 물질(193)이 첨가되어 형성된 젤(gel) 형태의 제1 전극 재료(190)를 제1 이형 필름(216) 상에 도포하여 가열하여 제1 이형 필름(216)에 적층된 고체상의 제1 전극층(192)을 형성하는 유닛으로, 제1 이형 필름 공급 롤러(202), 제1 슬롯 다이 코터(203), 제1 근적외선 히터(205), 한 쌍의 압연기(207, 210), 및 제1 전극층 회수 롤러(214)를 구비한다. The all-solid-state secondary
도시된 실시예에서 상기 전극 활물질(191)은 젤(gel) 형태의 양극 활물질일 수 있다. 상기 전해질 물질(193)은 파우더(powder) 형태일 수 있다. 파우더 형태의 전해질 물질(193)이 젤 형태의 양극 활물질(191)에 첨가 혼합되어서 전체적으로 젤 형태인 제1 전극 재료(190)가 형성될 수 있다. 제1 이형 필름 공급 롤러(202)는 권취된 제1 이형 필름(216)을 풀어 Y축과 평행하게 진행하도록 공급한다. In the illustrated embodiment, the electrode
제1 슬롯 다이 코터(203)는 제1 전극 재료(190)를 제1 이형 필름 공급 롤러(202)에서 공급된 제1 이형 필름(216) 상에 균일한 두께로 도포한다. 제1 이형 필름(216) 상에 균일한 두께로 도포되는 제1 전극 재료(190)가 일정한 간격으로 이격되어 시트(sheet) 형상이 되도록 제1 슬롯 다이 코터(203)는 정기적으로 일정한 시간 동안 제1 전극 재료(190)의 누출을 중단할 수 있다. The first
제1 근적외선 히터(205)는 제1 이형 필름(216)에 도포된 젤 형태의 제1 전극 재료(190)에 근적외선(NIR: near-infrared ray)을 조사하여 상기 제1 전극 재료(190)를 40 내지 120℃의 온도로 가열한다. 이를 통해 상기 시트 형상의 제1 전극 재료(190)는 휠 수 있는 검(gum) 형태의 고체상 제1 전극층(192)으로 성형된다. 상기 근적외선 히터(205)는 전기 에너지를 근적외선으로 변환하여 투사하는 근적외선 램프(lamp)(206)를 구비한다. 근적외선 조사에 의해 시트 형상의 제1 전극 재료(190)는 상기 근적외선 램프(206)와 마주보는 표면보다 내부가 먼저 가열 경화된다. 따라서, 제1 전극층(192)의 표면만 고체상으로 경화되고 내부는 젤 형태로 잔존하는 성형 불량이 억제된다. The first near-
한 쌍의 압연기(207, 210)는 상기 근적외선 히터(205)를 통과하여 성형된 제1 전극층(192)의 두께를 얇게 하고 밀도를 높이기 위하여 상기 제1 전극층(192)을 단계적으로 압연하며, 상기 제1 전극층(192)의 진행 경로를 따라 일렬로 배열된다. 각각의 압연기(207, 210)는 위아래로 배치된 상부 롤러(208, 211)와 하부 롤러(209, 212)을 구비한다. 상기 제1 전극층(192)이 상부 롤러(208, 211)와 하부 롤러(209, 212) 사이를 통과하면서 압연된다. 제1 이형 필름(216)의 진행 방향을 따라 상대적으로 상류에 배치된 제1 압연기(207)의 상부 롤러(208)와 하부 롤러(209) 사이의 간격이, 상대적으로 하류에 배치된 제2 압연기(210)의 상부 롤러(211)와 하부 롤러(212) 사이의 간격보다 약간 커서 상기 제1 전극층(192)이 단계적으로 압연된다. 상기 압연기(207, 210)의 각 롤러(208, 209, 211, 212)의 직경(diameter)은 예컨대, 50 내지 60mm 일 수 있다. 다만, 제1 전극층 성형 유닛(201)에 구비된 압연기(207, 210)의 개수는 한 쌍에 한정되지 않으며 3개 이상 또는 1개만 구비될 수도 있다. A pair of
제1 전극층 회수 롤러(214)는 한 쌍의 압연기(207, 210)를 통과한 제1 전극층(192)과 이를 부착 지지하는 제1 이형 필름(216)을 롤(roll) 형태로 권취하여 회수한다. 상기 제1 전극층 회수 롤러(214)에 롤 형태로 권취된 제1 전극층 롤(R1)은 제1 전극층(192)과, 상기 제1 전극층(192)보다 외측에 배치되어 상기 제1 전극층(192)을 부착 지지하는 제1 이형 필름(216)을 구비한다. 가이드 롤러(213)는 상기 제1 전극층(192)과 이를 부착 지지하는 제1 이형 필름(216)이 상기 제1 전극층 회수 롤러(214)를 향하도록 안내한다.The first electrode layer recovery roller 214 is recovered by winding the
제2 전극층 성형 유닛(221)은 양극 활물질 및 음극 활물질 중 다른 하나의 전극 활물질(195)에 전해질 물질(193)이 첨가되어 형성된 젤(gel) 형태의 제2 전극 재료(194)를 제2 이형 필름(236) 상에 도포하여 가열하여 제2 이형 필름(236)에 적층된 고체상의 제2 전극층(196)을 형성하는 유닛으로, 상술한 제1 전극층 성형 유닛(201)과 구성이 유사하며, 제2 이형 필름 공급 롤러(222), 제2 슬롯 다이 코터(223), 제2 근적외선 히터(225), 한 쌍의 압연기(227, 230), 및 제2 전극층 회수 롤러(234)를 구비한다. The second electrode
도시된 실시예에서 상기 전극 활물질(195)은 젤 형태의 음극 활물질일 수 있다. 상기 전해질 물질(193)은 파우더 형태일 수 있다. 파우더 형태의 전해질 물질(193)이 젤 형태의 음극 활물질(195)에 첨가 혼합되어서 전체적으로 젤 형태인 제2 전극 재료(194)가 형성될 수 있다. 제2 이형 필름 공급 롤러(222)는 권취된 제2 이형 필름(236)을 풀어 Y축과 평행하게 진행하도록 공급한다. In the illustrated embodiment, the electrode
제2 슬롯 다이 코터(223)는 제2 전극 재료(194)를 제2 이형 필름 공급 롤러(222)에서 공급된 제2 이형 필름(236) 상에 균일한 두께로 도포한다. 제2 이형 필름(236) 상에 균일한 두께로 도포되는 제2 전극 재료(194)가 일정한 간격으로 이격되어 시트(sheet) 형상이 되도록 제2 슬롯 다이 코터(223)는 정기적으로 일정한 시간 동안 제2 전극 재료(194)의 누출을 중단할 수 있다. The second
제2 근적외선 히터(225)는 제2 이형 필름(236)에 도포된 젤 형태의 제2 전극 재료(194)에 근적외선을 조사하여 상기 제2 전극 재료(194)를 40 내지 120℃의 온도로 가열한다. 이를 통해 상기 시트 형상의 제2 전극 재료(194)는 휠 수 있는 검(gum) 형태의 고체상 제2 전극층(196)으로 성형된다. 상기 근적외선 히터(225)는 전기 에너지를 근적외선으로 변환하여 투사하는 근적외선 램프(226)를 구비한다. 근적외선 조사에 의해 시트 형상의 제2 전극 재료(194)는 상기 근적외선 램프(226)와 마주보는 표면보다 내부가 먼저 가열 경화된다. 따라서, 제2 전극층(196)의 표면만 고체상으로 경화되고 내부는 젤 형태로 잔존하는 성형 불량이 억제된다. The second near-
한 쌍의 압연기(227, 230)는 상기 근적외선 히터(225)를 통과하여 성형된 제2 전극층(196)의 두께를 얇게 하고 밀도를 높이기 위하여 상기 제2 전극층(196)을 단계적으로 압연하며, 상기 제2 전극층(196)의 진행 경로를 따라 일렬로 배열된다. 각각의 압연기(227, 230)는 위아래로 배치된 상부 롤러(228, 231)와 하부 롤러(229, 232)을 구비한다. 상기 제2 전극층(196)이 상부 롤러(228, 231)와 하부 롤러(229, 232) 사이를 통과하면서 압연된다. 제2 이형 필름(236)의 진행 방향을 따라 상대적으로 상류에 배치된 제1 압연기(227)의 상부 롤러(228)와 하부 롤러(229) 사이의 간격이, 상대적으로 하류에 배치된 제2 압연기(230)의 상부 롤러(231)와 하부 롤러(232) 사이의 간격보다 약간 커서 상기 제2 전극층(196)이 단계적으로 압연된다. 상기 압연기(227, 230)의 각 롤러(228, 229, 231, 232)의 직경(diameter)은 예컨대, 50 내지 60mm 일 수 있다. 다만, 제2 전극층 성형 유닛(221)에 구비된 압연기(227, 230)의 개수는 한 쌍에 한정되지 않으며 3개 이상 또는 1개만 구비될 수도 있다. A pair of rolling
제2 전극층 회수 롤러(234)는 한 쌍의 압연기(227, 230)를 통과한 제2 전극층(196)과 이를 부착 지지하는 제2 이형 필름(236)을 롤(roll) 형태로 권취하여 회수한다. 상기 제2 전극층 회수 롤러(234)에 롤 형태로 권취된 제2 전극층 롤(R2)은 제2 전극층(196)과, 상기 제2 전극층(196)보다 외측에 배치되어 상기 제2 전극층(196)을 부착 지지하는 제2 이형 필름(236)을 구비한다. 가이드 롤러(233)는 상기 제2 전극층(196)과 이를 부착 지지하는 제2 이형 필름(236)이 상기 제2 전극층 회수 롤러(234)를 향하도록 안내한다.The second electrode layer recovery roller 234 is recovered by winding the
전극층 결합 유닛(240)은 제1 이형 필름(216)에 적층된 제1 전극층(192)과 제2 이형 필름(236)에 적층된 제2 전극층(196)을 서로 마주보게 하고 밀착 결합하여 제1 전극층(192) 및 제2 전극층(196)을 하나씩 구비한 전지 셀(197)을 형성하는 유닛이다. 상기 전극층 결합 유닛(240)은 제1 전극층(192)을 부착 지지한 제1 이형 필름(216)을 공급하는 제1 전극층 공급 롤러(238)와, 제2 전극층(196)을 부착 지지한 제2 이형 필름(236)을 공급하는 제2 전극층 공급 롤러(239)와, 상기 제1 전극층(192) 및 제2 전극층(196)이 결합된 전지 셀(197)의 아래위 표면을 덮은 제1 이형 필름(216) 및 제2 이형 필름(236)을 회수하는 전지 셀 회수 롤러(268)를 구비한 롤투롤(roll-to-roll) 설비에 구비될 수 있다. The electrode
상기 제1 전극층 회수 롤러(214)(도 2 참조)에서 제1 전극층 롤(R1)(도 2 참조)을 분리하여 상기 제1 전극층 공급 롤러(238)에 장착하고, 상기 제2 전극층 회수 롤러(234)(도 3 참조)에서 제2 전극층 롤(R2)(도 3 참조)를 분리하여 상기 제2 전극층 공급 롤러(239)에 장착한 다음, 상기 제1 전극층 공급 롤러(238)와 제2 전극층 공급 롤러(239)를 동시에 회전시켜 상기 제1 전극층(192)을 부착 지지한 제1 이형 필름(216)과 상기 제2 전극층(196)을 부착 지지한 제2 이형 필름(236)을 상기 전극층 결합 유닛(240)을 향하여 같은 속도로 공급할 수 있다. The first electrode layer roll R1 (refer to FIG. 2) is separated from the first electrode layer recovery roller 214 (refer to FIG. 2) and mounted on the first electrode
전극층 결합 유닛(240)은 롤러 결합기(245)와, 제1 전극층 예열기(241)와, 제2 전극층 예열기(243)을 구비한다. 상기 롤러 결합기(245)는 위아래로 배치된 상부 롤러(246)와 하부 롤러(247)을 구비한다. 상기 제1 이형 필름(216)에 적층된 제1 전극층(192)과 상기 제2 이형 필름(236)에 적층된 제2 전극층(196)이 상기 한 쌍의 롤러(246, 247) 사이를 통과하면서 가압되어서 제1 전극층(192)의 상측면과 제2 전극층(196)의 하측면이 밀착 결합되어 전지 셀(197)이 형성된다. 상기 한 쌍의 롤러(246, 247) 사이를 통과하며 형성되는 전지 셀(197)은 제1 이형 필름(216)과 제2 이형 필름(236)에 덮여 있게 된다. 부연하면, 전지 셀 회수 롤러(268)로 진행하는 전지 셀(197)은, 제1 전극층(192)의 하측면이 제1 이형 필름(216)에 부착되고 제2 전극층(196)의 상측면이 제2 이형 필름(236)에 부착되어 노출되지 않는 상태로 진행하므로, 전지 셀(197)의 오염이 예방된다. 상기 제1 이형 필름(216)과 제2 이형 필름(236)도 상기 한 쌍의 롤러(246, 247) 사이를 통과하며 제1 전극층(192) 및 제2 전극층(196)과 함께 가압된다. The electrode
상기 한 쌍의 롤러(246, 247)의 직경(diameter)은 예컨대, 50 내지 60mm 일 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 전극층(192, 196)이 보다 쉽게 결합되고 압축 변형될 수 있도록 상기 한 쌍의 롤러(246, 247)의 표면 온도를 40 내지 130℃의 온도가 되도록 가열하는 히터(미도시)가 상기 한 쌍의 롤러(246, 247)에 내재될 수 있다. A diameter of the pair of
제1 전극층 예열기(241)는 제1 이형 필름(216)에 적층된 제1 전극층(192)이 상기 롤러 결합기(245)를 통과하기 전에 상기 제1 전극층(192)을 가열하는 것으로, 상기 제1 전극층 공급 롤러(238)와 롤러 결합기(245) 사이에 배치되고, 제2 전극층 예열기(243)는 제2 이형 필름(236)에 적층된 제1 전극층(196)이 상기 롤러 결합기(245)를 통과하기 전에 상기 제2 전극층(196)을 가열하는 것으로, 상기 제2 전극층 공급 롤러(239)와 롤러 결합기(245) 사이에 배치된다. 제1 전극층 예열기(241) 및 제2 전극층 예열기(243)은 각각, 복사열을 발산하는 복사 열원(242. 244)을 구비할 수 있다. 상기 복사 열원(242, 244)의 발열 온도는 40 내지 150℃일 수 있다. 제1 전극층 예열기(241) 및 제2 전극층 예열기(243)의 예열을 통해 제1 및 제2 전극층(192, 196) 간 결합력과 결합 품질이 향상될 수 있다. The first
프레스 유닛(250)은 전극층 결합 유닛(240)을 통과한 전지 셀(197)을 두께를 줄이고 밀도를 높이도록 가압하는 유닛으로, 상기 전극층 결합 유닛(240)을 구비한 롤투롤 설비에서 상기 전극층 결합 유닛(240)의 하류에 구비될 수 있다. 프레스 유닛(250)은 위아래로 배치된 상부 롤러(252, 255, 258, 261, 264)와 하부 롤러(253, 256, 259, 262, 265)를 구비하는 제1 내지 제5 롤러 프레스(roller press)(251, 254, 257, 260, 263)을 구비한다. The
제1 이형 필름(216)과 제2 이형 필름(236)에 덮인 전지 셀(197)이 제1 내지 제5 롤러 프레스)(251, 254, 257, 260, 263)의 상부 롤러(252, 255, 258, 261, 264)와 하부 롤러(253, 256, 259, 262, 265) 사이를 순차적으로 통과하면서 단계적으로 가압된다. 롤러 결합기(245)의 경우와 마찬가지로, 상기 제1 이형 필름(216)과 제2 이형 필름(236)도 제1 내지 제5 롤러 프레스(251, 254, 257, 260, 263)의 상부 롤러(252, 255, 258, 261, 264)와 하부 롤러(253, 256, 259, 262, 265) 사이를 통과하며 전지 셀(197)과 함께 가압된다.The
제1 및 제2 이형 필름(216, 236)의 진행 방향을 따라 상대적으로 상류에 배치된 롤러 프레스(251, 254, 257, 260, 263)의 상부 롤러(252, 255, 258, 261, 264)와 하부 롤러(253, 256, 259, 262, 265) 사이의 간격이, 상대적으로 하류에 배치된 롤러 프레스(251, 254, 257, 260, 263)의 상부 롤러(252, 255, 258, 261, 264)와 하부 롤러(253, 256, 259, 262, 265) 사이의 간격보다 약간 커서 상기 전지 셀(197)이 단계적으로 압연된다. The
상기 롤러 결합기(245)의 경우와 마찬가지로, 롤러 프레스(251, 254, 257, 260, 263)의 상부 롤러(252, 255, 258, 261, 264)와 하부 롤러(253, 256, 259, 262, 265)의 직경은 예컨대, 50 내지 60mm 일 수 있다. 또한, 상기 전지 셀(197)이 보다 쉽게 압축 변형되고 제1 전극층(192)과 제2 전극층(196) 간 결합력이 더욱 강해지도록 상기 상부 롤러(252, 255, 258, 261, 264)와 하부 롤러(253, 256, 259, 262, 265)의 표면 온도를 40 내지 130℃의 온도가 되도록 가열하는 히터(미도시)가 상기 한 쌍의 롤러(246, 247)에 내재될 수 있다. As in the case of the
바람직한 실시예에서 롤러 결합기(245)와 제1 내지 제5 롤러 프레스(251, 254, 257, 260, 263) 각각에 의해 압축되는 전지 셀(197)의 압축률은, 롤러 결합기(245)와 제1 내지 제5 롤러 프레스(251, 254, 257, 260, 263) 중에 상대적으로 상류에 배치된 것의 압축률이 상대적으로 하류에 배치된 것의 압축률보다 크거나 같다. 예를 들어, 롤러 결합기(245)로 진입하기 전의 제1 전극층(192)과 제2 전극층(196)의 두께의 합(合)이 압축률 0% 일 때의 전지 셀(197)이고, 제5 롤러 프레스(263)를 통과한 전지 셀(197)의 두께가 압축률 100% 일 때의 전지 셀(197)이라고 하면, 상기 롤러 결합기(245)에 의한 전지 셀(197)의 압축률은 40%, 상기 제1 롤러 프레스(251)에 의한 전지 셀(197)의 압축률은 30%, 상기 제2 롤러 프레스(254)에 의한 전지 셀(197)의 압축률은 10%, 상기 제3 롤러 프레스(257)에 의한 전지 셀(197)의 압축률은 10%, 상기 제4 롤러 프레스(260)에 의한 전지 셀(197)의 압축률은 5%, 상기 제5 롤러 프레스(263)에 의한 전지 셀(197)의 압축률은 5%일 수 있다. In a preferred embodiment, the compression ratio of the
프레스 유닛(250)을 통과한 전지 셀(197)은 제1 이형 필름(216)과 제2 이형 필름(236)에 덮인 상태로 롤(roll) 형태로 전지 셀 회수 롤러(268)에 권취 회수된다. 상기 전지 셀 회수 롤러(268)에 롤 형태로 권취된 전지 셀 롤(R3)은 제1 전극층(192)과 제2 전극층(196)을 구비한 전지 셀(197)과, 상기 전지 셀(197)보다 상대적으로 내측에 배치되고 상기 제1 전극층(192)을 부착 지지하는 제1 이형 필름(216)과, 상기 전지 셀(197)보다 상대적으로 외측에 배치되고 상기 제2 전극층(196)을 부착 지지하는 제2 이형 필름(236)을 구비한다. The
한편, 프레스 유닛(250)은 제1 내지 제5 롤러 프레스(251, 254, 257, 260, 263)를 순차적으로 통과한 전지 셀(197)이 전지 셀 회수 롤러(268)에 권취되기에 앞서서 상기 전지 셀(197)을 40 내지 130℃의 온도로 가열하는 전지 셀 열처리기(266)를 더 구비할 수 있다. 상기 전지 셀 열처리기(266)는 복사열을 발산하는 복사 열원(267)을 구비할 수 있다. 전지 셀 열처리기(266)를 통한 가열로 인해 상기 전극 셀(197) 및 이를 덮고 있는 제1 이형 필름(216)과 제2 이형 필름(236)이 작은 힘으로도 잘 휘어지게 되어 전지 셀 회수 롤러(268)에 의한 전지 셀(197)의 회수 작업의 불량이 예방되고, 결과적으로 전지 셀(197)의 품질이 향상될 수 있다. On the other hand, the
도 5는 도 1의 프레스 유닛의 다른 일 실시예의 구성도이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 도 5에 도시된 프레스 유닛(270)은 전지 셀 롤(R3)을 상기 전지 셀 회수 롤러(268)에서 분리하여 추가로 가압하고, 전지 셀(197)을 상기 제1 및 제2 이형 필름(216, 236)에서 분리 적층하기 위해 사용될 수 있다. 또는, 도 4의 롤투롤 설비에 프레스 유닛(250)이 없는 경우, 충분히 압착되지 않은 전지 셀 롤(R3)을 전지 셀 회수 롤러(268)에서 분리하여 가압하고, 전지 셀(197)을 상기 제1 및 제2 이형 필름(216, 236)에서 분리 적층하기 위해 사용될 수 있다.Figure 5 is a block diagram of another embodiment of the press unit of Figure 1; 4 and 5, the
프레스 유닛(270)은 전지 셀(197)을 두께를 줄이고 밀도를 높이도록 가압한다. 프레스 유닛(270)은 전지 셀 공급 롤러(271), 제1 이형 필름 회수 롤러(280), 제1 웨지(wedge)(281), 제2 이형 필름 회수 롤러(282), 제2 웨지(283), 하부 프레스(275), 상부 프레스(277), 전지 셀 예열기(272), 전지 셀 트레이(285)를 구비한다. 전지 셀 공급 롤러(271)는 제1 이형 필름(216)과 제2 이형 필름(236)에 의해 아래위가 덮인 전지 셀(197)을 공급한다. 상기 전지 셀 회수 롤러(268)(도 4 참조)에서 전지 셀 롤(R3)을 분리하여 상기 전지 셀 공급 롤러(271)에 장착하고, 상기 전지 셀 롤(R3)이 풀어지는 방향으로 전지 셀 공급 롤러(271)를 회전시켜 상기 제1 이형 필름(216) 및 제2 이형 필름(236)에 덮인 전지 셀(197)을 공급할 수 있다. The
제1 이형 필름 회수 롤러(280)는 상기 전지 셀(197)을 부착 지지하는 제1 이형 필름(216)을 감아 회수한다. 제1 웨지(281)는 제1 이형 필름(216)의 진행 방향을 예각으로 절곡하여 제1 이형 필름(216)을 전지 셀(197)에서 분리시킨다. 제2 이형 필름 회수 롤러(282)는 상기 전지 셀(197)을 부착 지지하는 제2 이형 필름(236)을 감아 회수한다. 제2 웨지(283)는 제2 이형 필름(236)의 진행 방향을 예각으로 절곡하여 제2 이형 필름(236)을 전지 셀(197)에서 분리시킨다. 전지 셀(197)의 진행 방향을 따라 제2 웨지(283)가 제1 웨지(281)보다 상류에 배치되어서 제2 이형 필름(236)이 제1 이형 필름(216)보다 먼저 전지 셀(197)에서 분리된다. The first release
하부 프레스(275) 및 상부 프레스(277)는 상기 전지 셀(197)을 사이에 두고 서로 가까워지는 방향으로 이동하여 상기 전지 셀(197)을 가압한다. 구체적으로, 하부 프레스(275)는 상향 돌출된 하부 코어(276)를 구비하고, 상부 프레스(277)는 하향 돌출된 상부 코어(278)를 구비한다. 하부 코어(276)의 상측면(276u)은 전지 셀(197)이 부착된 제1 이형 필름(216)이 아래로 밀리지 않도록 상기 제1 이형 필름(216)을 접촉 지지한다. The
상부 프레스(277)가 하부 프레스(275)를 향해 아래로 하강하면 상부 코어(278)의 하측면(278b)이 전지 셀(197)을 덮고 있는 제2 이형 필름(236)을 밀착 가압하고, 하부 코어(276)의 상측면(276u)이 제1 이형 필름(216)을 밀착 가압한다. 이로 인해 제1 이형 필름(216)과 제2 이형 필름(236) 사이에 높인 전지 셀(197)이 가압된다. 상기 전지 셀(197)이 상기 하부 코어(276) 및 상부 코어(278)와 정확히 정렬된 상태에서 상기 상부 프레스(277)가 하강하여 전지 셀(197)을 밀착 가압하고 다시 상승하도록 제1 이형 필름(216)과 제2 이형 필름(236)은 Y축과 평행한 방향으로 단속적으로 진행할 수 있다. 상기 하부 프레스(275) 및 상부 프레스(277)의 압착력은 최대 2500kg 일 수 있다. When the
하부 프레스(275) 및 상부 프레스(277)는 각각, 전지 셀(197)을 밀착 가압하는 하부 코어 상측면(276u)과 상부 코어 하측면(278b)의 온도를 40 내지 130℃의 온도가 되도록 가열하는 가열 수단을 구비할 수 있다. 한편, 제1 전극층(192) 및 제2 전극층(196)을 구성하는 성분에 따라 가열된 온도에서 압착되는 것이 나쁜 영향을 미치는 경우도 있으므로, 이러한 경우에 상기 가열 수단은 작동 중단될 수 있다. The
상기 하부 프레스(275) 및 상부 프레스(277)가 서로 가까워지는 방향으로 이동하는 속도는, 전지 셀(197)이 하부 프레스(275) 및 상부 프레스(277)에 의해 가압되기 시작하는 시점 이전의 속도가 이후의 속도보다 빠르다. 다시 말해, 하부 프레스(275) 및 상부 프레스(277)에 의해 가압되는 동안 전지 셀(197)은 느린 속도로 가압된다. The speed at which the
전지 셀 예열기(272)는 전지 셀(197)을 부착 지지하고 진행하는 제1 및 제2 이형 필름(216, 236)이 하부 프레스(275) 및 상부 프레스(277) 사이로 진입하여 통과하기 전에 상기 전지 셀(197)을 가열한다. 상기 전지 셀 예열기(272)는 복사열을 발산하는 복사 열원(273)을 구비할 수 있다. 상기 복사 열원(273)의 발열 온도는 40 내지 150℃일 수 있다. 전지 셀 예열기(272)의 예열을 통해 전지 셀(197) 압착 작업의 품질이 개선될 수 있다. 한편, 제1 전극층(192), 및 제2 전극층(196)을 구성하는 성분에 따라 가열된 온도에서 압착되는 것이 나쁜 영향을 미치는 경우도 있으므로, 이러한 경우에 상기 전지 셀 예열기(272)는 작동 중단될 수 있다. 또는, 상기 전지 셀 예열기(272)을 작동시키되, 상기 하부 프레스(275) 및 상부 프레스(277)가 각각, 예열된 전지 셀(197)을 밀착하여 상온으로 냉각시키는 냉각 수단을 더 구비할 수 있다. The
전지 셀(197)의 상측면이 노출되지 않게 가리는 제2 이형 필름(236)이 제2 웨지(283)에 의해 진행 방향이 전환되면서 하부 프레스(275) 및 상부 프레스(277) 사이를 통과한 전지 셀(197)로부터 먼저 분리된다. 연속하여 전지 셀(197)의 하측면이 노출되지 않게 가리는 제1 이형 필름(216)이 제1 웨지(281)에 의해 진행 방향이 전환되면서 상기 전지 셀(197)로부터 분리된다. 제1 이형 필름(216)과 제2 이형 필름(236)이 모두 분리된 전지 셀(197)은 전지 셀 트레이(285)에 적층될 수 있다. 상기 전지 셀(197)과 분리된 제1 이형 필름(216)과 제2 이형 필름(236)은 상술한 바와 같이 제1 이형 필름 회수 롤러(280) 및 제2 이형 필름 회수 롤러(282)에 감겨 회수된다. The battery passed between the
한편, 본 발명의 프레스 유닛은 제1 및 제2 이형 필름(216, 236)에 부착 지지되지 않은 상태의 전지 셀(197)을 상기 하부 프레스(275)의 하부 코어(276)의 상측면(276u) 위에 올려놓고 상부 프레스(277)를 하부 프레스(277)를 향해 하강시켜 전지 셀(197)을 압착할 수도 있다. 이 경우에 상기 프레스 유닛은 전지 셀 공급 롤러(271), 제1 이형 필름 회수 롤러(280), 제1 웨지(281), 제2 이형 필름 회수 롤러(282), 제2 웨지(283)을 구비하지 않을 수 있다. On the other hand, the press unit of the present invention attaches to the first and
이상에서 도 5를 참조하여 설명한 프레스 유닛(270)은 도 4의 롤투롤 설비에 구비된 프레스 유닛(250)을 대체하여 도 4의 롤투롤 설비에 구비될 수도 있다. 이 경우에 상기 전지 셀 공급 롤러(271)와, 도 4에 도시된 전지 셀 회수 롤러(268)는 구비되지 않을 수 있다. The
한편, 본 발명에 따른 전고체 이차전지 제조 방법은, 양극 활물질 및 음극 활물질 중 하나의 전극 활물질(191)에 전해질 물질(193)이 첨가되어 형성된 젤(gel) 형태의 제1 전극 재료(190)를 제1 이형 필름(216) 상에 도포하고 가열하여 상기 제1 이형 필름(216)에 적층된 고체상의 제1 전극층(192)을 형성하는 제1 전극층 성형 단계, 양극 활물질 및 음극 활물질 중 다른 하나의 전극 활물질(195)에 전해질 물질(193)이 첨가되어 형성된 젤 형태의 제2 전극 재료(194)를 제2 이형 필름(236) 상에 도포하고 가열하여 상기 제2 이형 필름(236)에 적층된 고체상의 제2 전극층(196)을 형성하는 제2 전극층 성형 단계, 상기 제1 이형 필름(216)에 적층된 제1 전극층(192)과 상기 제2 이형 필름(236)에 적층된 제2 전극층(196)을 서로 마주보게 하고 밀착 결합하여 제1 전극층(192) 및 제2 전극층(196)을 하나씩 구비한 전지 셀(197)을 형성하는 전극층 결합 단계, 및 상기 전지 셀(197)을 두께를 줄이고 밀도를 높이도록 가압하는 프레스 단계를 구비한다. 상기 프레스 단계는 상기 전지 셀(197)을 가압하기에 앞서서 가열하는 전지 셀 예열 단계를 구비할 수 있다. Meanwhile, in the all-solid-state secondary battery manufacturing method according to the present invention, an
상기 제1 전극층 성형 단계는 상기 제1 전극층 성형 유닛(201)에 의해 수행되고, 상기 제2 전극층 성형 단계는 상기 제2 전극층 성형 유닛(221)에 의해 수행되고, 상기 전극층 결합 단계는 상기 전극층 결합 유닛(240)에 의해 수행되며, 상기 프레스 단계는 상기 프레스 유닛(250, 270)에 의해 수행될 수 있다. The first electrode layer forming step is performed by the first electrode
이상에서 설명한 전고체 이차전지 제조 장치(200) 및 전고체 이차전지 제조 방법에 의하면 젤 형태(gel type)의 전극 재료(190, 194)로부터 시작하여 자동화된 공정을 거쳐 전고체 이차전지, 더욱 구체적으로는 전지 셀(197)을 제조할 수 있다. 따라서, 전고체 이차전지의 생산성이 향상된다.According to the all-solid-state secondary
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, which are merely exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.
190, 194: 전극 재료
192, 196: 전극층
197: 전지 셀
200: 전고체 이차전지 제조 장치
201, 221: 전극층 형성 유닛
203, 223: 슬롯 다이 코터
205, 225: 근적외선 히터
216, 236: 이형 필름
240: 전극층 결합 유닛
250: 프레스 유닛190, 194:
197: battery cell 200: all-solid-state secondary battery manufacturing apparatus
201, 221: electrode
205, 225: near-
240: electrode layer bonding unit 250: press unit
Claims (14)
상기 전극층 결합 유닛을 통과하여 배출된 전지 셀은 제1 이형 필름과 제2 이형 필름에 덮여 있고,
상기 프레스 유닛은 상기 제1 이형 필름 및 제2 이형 필름도 상기 전지 셀과 함께 가압하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지 제조 장치. The method of claim 1,
The battery cells discharged through the electrode layer bonding unit are covered with a first release film and a second release film,
The all-solid-state secondary battery manufacturing apparatus, characterized in that the press unit presses the first release film and the second release film together with the battery cell.
상기 프레스 유닛은, 상기 제1 이형 필름을 감아 회수하는 제1 이형 필름 회수 롤러, 상기 제1 이형 필름의 진행 방향을 예각으로 절곡하여 상기 전지 셀을 상기 제1 이형 필름에서 분리시키는 제1 웨지(wedge), 상기 제2 이형 필름을 감아 회수하는 제2 이형 필름 회수 롤러, 및 상기 제2 이형 필름의 진행 방향을 예각으로 절곡하여 상기 전지 셀을 상기 제2 이형 필름에서 분리시키는 제2 웨지를 구비하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지 제조 장치. 3. The method of claim 2,
The press unit includes a first release film recovery roller for winding and collecting the first release film, and a first wedge for separating the battery cell from the first release film by bending the traveling direction of the first release film at an acute angle ( wedge), a second release film collection roller for winding and collecting the second release film, and a second wedge for separating the battery cell from the second release film by bending the moving direction of the second release film at an acute angle All-solid-state secondary battery manufacturing apparatus, characterized in that.
상기 제1 전극층 성형 유닛은 상기 제1 전극 재료를 상기 제1 이형 필름 상에 균일한 두께로 도포하는 제1 슬롯 다이 코터(slot die coater)를 구비하고, 상기 제2 전극층 성형 유닛은 상기 제2 전극 재료를 상기 제2 이형 필름 상에 균일한 두께로 도포하는 제2 슬롯 다이 코터를 구비하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지 제조 장치. The method of claim 1,
The first electrode layer forming unit includes a first slot die coater for applying the first electrode material to the first release film in a uniform thickness, and the second electrode layer forming unit includes the second electrode layer forming unit. All-solid-state secondary battery manufacturing apparatus, characterized in that it comprises a second slot die coater for applying an electrode material to a uniform thickness on the second release film.
상기 전극층 결합 유닛은, 한 쌍의 롤러(roller)를 구비하는 롤러 결합기를 구비하고,
상기 제1 이형 필름에 적층된 제1 전극층과 상기 제2 이형 필름에 적층된 제2 전극층이 상기 롤러 결합기의 한 쌍의 롤러 사이를 통과하면서 밀착 결합되는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지 제조 장치. The method of claim 1,
The electrode layer bonding unit is provided with a roller coupler having a pair of rollers,
All-solid-state secondary battery manufacturing apparatus, characterized in that the first electrode layer laminated on the first release film and the second electrode layer laminated on the second release film are closely coupled while passing between the pair of rollers of the roller coupler.
상기 전극층 결합 유닛은, 상기 제1 이형 필름에 적층된 제1 전극층이 상기 롤러 결합기를 통과하기 전에 상기 제1 전극층을 가열하는 제1 전극층 예열기, 및 상기 제2 이형 필름에 적층된 제2 전극층이 상기 롤러 결합기를 통과하기 전에 상기 제2 전극층을 가열하는 제2 전극층 예열기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지 제조 장치. 6. The method of claim 5,
The electrode layer bonding unit includes a first electrode layer preheater for heating the first electrode layer before the first electrode layer laminated on the first release film passes through the roller coupler, and a second electrode layer laminated on the second release film All-solid-state secondary battery manufacturing apparatus, characterized in that it further comprises a second electrode layer preheater for heating the second electrode layer before passing through the roller coupler.
상기 프레스 유닛은, 한 쌍의 롤러를 구비하는 롤러 프레스(roller press)를 복수 개 구비하고,
상기 제1 이형 필름과 제2 이형 필름에 덮인 전지 셀이 각각의 롤러 프레스의 한 쌍의 롤러 사이를 순차적으로 통과하면서 단계적으로 가압되는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지 제조 장치. 3. The method of claim 2,
The press unit includes a plurality of roller presses having a pair of rollers,
All-solid-state secondary battery manufacturing apparatus, characterized in that the battery cells covered with the first release film and the second release film are pressed step by step while sequentially passing between a pair of rollers of each roller press.
상기 프레스 유닛은, 상기 복수의 롤러 프레스를 통과한 전지 셀을 40 내지 130℃의 온도로 가열하는 전지 셀 열처리기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지 제조 장치. 8. The method of claim 7,
The press unit, All-solid-state secondary battery manufacturing apparatus, characterized in that it further comprises a battery cell heat treatment machine for heating the battery cells that have passed through the plurality of roller presses to a temperature of 40 to 130 ℃.
상기 프레스 유닛은, 상기 전지 셀을 사이에 두고 서로 가까워지는 방향으로 이동하여 상기 전지 셀을 가압하는 하부 프레스(press) 및 상부 프레스를 구비하고,
상기 하부 프레스 및 상부 프레스는 각각, 상기 전지 셀을 밀착 가압하는 표면을 40 내지 130℃의 온도가 되도록 가열하는 가열 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지 제조 장치. The method of claim 1,
The press unit includes a lower press and an upper press for pressing the battery cells by moving in a direction closer to each other with the battery cells interposed therebetween,
The all-solid-state secondary battery manufacturing apparatus, characterized in that each of the lower press and the upper press includes a heating means for heating the surface of the battery cell to a temperature of 40 to 130°C.
상기 하부 프레스 및 상부 프레스가 서로 가까워지는 방향으로 이동하는 속도는, 상기 전지 셀이 상기 하부 프레스 및 상부 프레스에 의해 가압되기 시작하는 시점 이전의 속도가 이후의 속도보다 빠른 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지 제조 장치. 10. The method of claim 9,
The speed at which the lower press and the upper press move in a direction closer to each other is an all-solid secondary, characterized in that the speed before the time when the battery cell starts to be pressed by the lower press and the upper press is faster than the speed thereafter battery manufacturing device.
상기 프레스 유닛은, 상기 전지 셀이 상기 하부 프레스 및 상부 프레스 사이로 진입하기 전에 상기 전지 셀을 가열하는 전지 셀 예열기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지 제조 장치. 10. The method of claim 9,
The press unit may further include a battery cell preheater configured to heat the battery cell before the battery cell enters between the lower press and the upper press.
상기 제1 전극층 성형 유닛은, 상기 젤 형태의 제1 전극 재료에 근적외선(NIR: near-infrared ray)을 조사하여 40 내지 120℃의 온도로 가열하는 제1 근적외선 히터(heater)를 구비하고,
상기 제2 전극층 성형 유닛은, 상기 젤 형태의 제2 전극 재료에 근적외선을 조사하여 40 내지 120℃의 온도로 가열하는 제2 근적외선 히터를 구비하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지 제조 장치. The method of claim 1,
The first electrode layer forming unit includes a first near-infrared heater that irradiates near-infrared ray (NIR) to the first electrode material in the gel form and heats it to a temperature of 40 to 120° C.,
The second electrode layer forming unit, all-solid-state secondary battery manufacturing apparatus, characterized in that provided with a second near-infrared heater for heating the temperature of 40 to 120 ℃ by irradiating near-infrared rays to the second electrode material in the gel form.
상기 프레스 단계는, 상기 전지 셀을 가압하기에 앞서서 가열하는 전지 셀 예열 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 전고체 이차전지 제조 방법. 14. The method of claim 13,
The pressing step is an all-solid-state secondary battery manufacturing method, characterized in that it comprises a battery cell preheating step of heating before pressurizing the battery cell.
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right |