KR20220126205A - 전극 건조 장치 - Google Patents

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손재형
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 건조 장치는 집전체 상에 전극 슬러리가 도포된 전극 시트를 이송하는 이송부 및 상기 이송부에 의해 이송된 상기 전극 시트가 진입하는 유입구를 포함하는 건조 챔버를 포함하고, 상기 유입구에는 상기 건조 챔버 내로 유입되는 외기의 유량 또는 유속을 조절하기 위한 차단 부재가 형성되고, 상기 차단 부재의 중심부의 높이는 상기 차단 부재의 주변부의 높이와 상이하다.

Description

전극 건조 장치{ELECTRODE DRYING DEVICE}
본 발명은 전극 건조 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전지의 제조 공정에서 전극 시트의 수분을 제거하는 전극 건조 장치에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히, 이차전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북, 웨어러블 디바이스 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 받고 있다.
이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
또, 이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극 조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 한다. 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(권취형) 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극 들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극 조립체 등을 들 수 있다. 최근에는, 상기 젤리-롤형 전극 조립체 및 스택형 전극 조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 스택/폴딩형 전극 조립체가 개발되기도 하였다.
한편, 이차전지의 전극을 제조하는 방법으로는, 활물질, 도전재 및/또는 바인더 등을 용매에 분산시켜 슬러리를 제조한 다음, 상기 슬러리를 집전체에 직접 도포하여 형성하는 방법, 또는, 슬러리를 별도의 지지체 상부에 도포시키고, 상기 지지체로부터 박리한 필름을 집전체 상에 라미네이션하여 형성하는 방법이 있다.
상술한 방법을 통해 형성된 전극 시트는 잔류 용제(NMP) 또는 잔류 수분을 제거하기 위한 건조 과정을 거치는데, 전극 시트의 건조 상태는 전지의 품질에 큰 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 전극 시트에 잔존하는 수분은 양극 및 음극 사이의 산화환원 반응을 저하시킬 수 있고, 이에 따라 전지의 정격 에너지가 발생되지 않거나, 전지의 충방전 사이클 특성이 저하될 수 있다. 다른 예를 들어, 전극 시트에 수분이 존재할 경우, 잔존한 수분이 전해액과 반응하여 불화수소를 생성할 수 있으며, 생성된 불화수소가 이차전지의 이온전도도 감소, 전극 부식 등의 안전성과 같은 문제를 야기할 수 있다.
종래의 전극 건조 공정에는 슬러리 상태의 전극 시트가 챔버의 일면에 형성된 입구를 통해 챔버 내로 투입되면, 챔버를 진공상태로 전환하고, 챔버 내에 배치된 히터 또는 열풍 시스템이 챔버 내 기류를 가열하는 진공 가열 건조 방식이 주로 사용되었으나, 최근에는 전극 고속 주행 건조(Roll to Roll Drying, R2R Drying, 이하에서는 '롤투롤'로 지칭됨)방식이 주로 사용되고 있다.
롤투롤 방식은 전극롤을 주행시키면서 전극 표면을 직접 가열하는 것으로써연속적인 공정이 가능하다는 장점이 있으나, 전극이 투입되는 입구를 통해 챔버 외부의 공기가 유입됨으로써 챔버 내부에 불균일한 압력 구배 또는 온도 구배가 발생할 수 있다는 단점이 있다. 챔버 내부의 압력 또는 온도 구배가 균일하지 않으면, 전극 시트의 일부분이 과도하게 건조됨으로써 건조 상태의 편차가 발생할 수 있고, 이에 따라 최종 제품의 불량률이 증가할 수 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 전극 시트를 균일하게 건조함으로써 전극 슬러리의 건조 품질을 향상시키고 제품 불량률을 최소화할 수 있는 전극 건조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 건조 장치는 집전체 상에 전극 슬러리가 도포된 전극 시트를 이송하는 이송부 및 상기 이송부에 의해 이송된 상기 전극 시트가 진입하는 유입구를 포함하는 건조 챔버를 포함하고, 상기 유입구에는 상기 건조 챔버 내로 유입되는 외기의 유량 또는 유속을 조절하기 위한 차단 부재가 형성되고, 상기 차단 부재의 중심부의 높이는 상기 차단 부재의 주변부의 높이와 상이하다.
상기 중심부의 높이는 상기 주변부의 높이 보다 크고, 상기 중심부는 상기 차단 부재의 폭 방향상 양 단을 포함하는 상기 주변부와 상이한 부분일 수 있다.
상기 건조 챔버는 적어도 하나의 가열 부재를 포함하고, 상기 차단 부재는 상기 가열 부재와 가까운 상기 유입구의 일단에 위치할 수 있다.
상기 건조 챔버의 상부에는 적어도 하나의 가열 부재가 위치하고, 상기 건조 챔버의 하부에는 상기 전극 시트가 상기 이송부에 의해 이송될 때, 상기 차단 부재는 상기 건조 챔버의 상부와 가까운 상기 유입구의 상단에 위치할 수 있다.
상기 건조 챔버 내에서 상기 전극 시트의 제1 영역에 전달되는 제1 열에너지가 상기 전극 시트의 제2 영역에 전달되는 제2 열에너지 보다 클 때, 상기 차단 부재에서 상기 제1 영역과 대응되는 제1 부분의 높이는 상기 제2 영역과 대응되는 제2 부분의 높이 보다 작고, 상기 전극 시트에서 상기 제1 영역의 폭 방향상 위치는 상기 제2 영역의 폭 방향상 위치와 상이할 수 있다.
상기 차단 부재는 돌출부를 포함하며, 상기 돌출부의 측단은 상기 유입구의 상단과 예각을 이루도록 형성되고, 상기 돌출부는 상기 차단 부재에서 높이 값이 큰 부분을 지칭하는 것일 수 있다.
상기 차단 부재는 돌출부를 포함하며, 상기 돌출부의 코너는 라운드 형상을 가지고, 상기 돌출부는 상기 차단 부재에서 높이 값이 큰 부분을 지칭하는 것일 수 있다.
상기 차단 부재는 상기 건조 챔버와 일체화 된 것일 수 있다.
실시예들에 따르면, 본 발명의 전극 건조 장치는 전극 시트를 균일하게 건조할 수 있고, 이에 따라 전극 시트의 건조 상태의 편차로 인한 제품 불량률을 저하시킬 수 있으며, 제품의 균일성 내지 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 건조 장치의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버의 유입구의 개구 형상에 따른 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버의 유입구의 개구 형상의 예시들을 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 설명한 것 외에 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 본 발명의 범위는 여기에서 설명하는 실시예들에 의해 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 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 확대하거나 축소하여 나타낸 것이므로, 본 발명의 내용이 도시된 바에 한정되지 않음은 자명하다. 이하의 도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 각 층의 두께를 확대하여 도시하였다. 그리고 이하의 도면에서는 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 도시하였다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 설명할 때, 이는 해당하는 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 사이에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 이와 반대로 해당하는 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 설명할 때에는 그 사이에 다른 부분이 없는 것을 의미할 수 있다. 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 아닐 수 있다. 한편, 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 설명하는 것과 마찬가지로, 다른 부분 "아래에" 또는 "하에" 있다고 설명하는 것 또한 상술한 내용을 참조하여 이해될 수 있을 것이다.
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 해당 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 해당 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 건조 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 건조 장치의 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버의 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 건조 장치(1)는 전극 시트(100)를 이송하는 이송부(200), 이송부(200)에 의해 이송된 전극 시트(100)가 통과하는 챔버(300)를 포함한다. 여기서, 전극 시트(100)의 건조 공정은 롤투롤 방식을 이용할 수 있으며, 롤투롤 방식을 이용하는 전극 건조 공정에서는 전극 시트(100)의 전극 건조 공정이 연속적으로 수행될 수 있다.
전극 시트(100)는 전극 건조 장치(1)의 대상물일 수 있다. 전극 시트(100)는 집전체에 전극 슬러리가 도포된 긴 장방형의 시트일 수 있다. 여기서, 집전체는 스테인레스 스틸, 알루미늄, 구리, 니켈, 티탄, 소성 탄소 등이 사용될 수 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 제공될 수 있다. 또 여기서, 전극 슬러리는 통상적으로 전극 활물질, 도전재, 바인더 및 용매를 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
전극 시트(100)는 양극 또는 음극 중 어느 하나일 수 있다. 일 예로, 전극 시트(100)가 양극인 경우에는, 전극 시트(100)는 양극 집전체 상에 양극 활물질을 포함하는 양극 슬러리가 코팅됨으로써 제조될 수 있다. 다른 예로, 전극 시트(100)가 음극인 경우에는, 전극 시트(100)는 음극 집전체 상에 음극 활물질을 포함하는 음극 슬러리가 코팅됨으로써 제조될 수 있다.
이송부(200)는 전극 시트(100)를 챔버(300) 내로 공급하고, 전극 시트(100)를 챔버(300)의 외부로 회수하기 위한 것일 수 있다. 이송부(200)는 전극 시트(100)의 이동 방향을 안내하는 적어도 하나의 롤러 및/또는 롤러를 구동하기 위한 구동부를 포함할 수 있다. 구체적으로 도시되지는 않았으나, 전극 시트(100)를 챔버(300) 내로 공급하는 이송부(200)는 언와인더로, 챔버(300) 외부로 회수하는 이송부(200)는 리와인더로 지칭될 수도 있을 것이다.
이송부(200)는 전극 시트(100)의 이동 속도를 조절할 수 있다. 구체적으로 이송부(200)는 전극 시트(100)가 전극 건조 장치(1) 내에 체류하는 시간을 조절함으로써 전극 시트의 건조 수준을 조절할 수 있다.
챔버(300)는 전극 시트(100)를 건조하는 건조 공간을 제공하기 위한 것일 수 있다. 챔버(300)는 건조 챔버로 지칭될 수도 있다. 챔버(300)는 전극 시트(100)가 진입하는 유입구(310) 및 전극 시트(100)가 빠져나오는 유출구(320)를 포함할 수 있다. 챔버(300)는 유입구(310) 및 유출구(320) 사이에 형성된 건조 공간을 통해, 롤투롤 방식에 의해 유입구(310)에서 유출구(320)로 이동되는 전극 시트(100)를 연속적으로 건조할 수 있다.
전극 시트(100)는 이송부(200)에 의해 유입구(310)로부터 유출구(320)를 향하도록 이동될 수 있으며, 이러한 전극 시트(100)의 이송 방향은 도 2의 화살표를 통해 도시된 바 있다. 여기서, 전극 시트(100)의 길이 방향(x축 방향)은 이송 방향과 평행한 방향으로, 전극 시트(100)의 폭 방향(y축 방향)은 상술한 길이 방향과 수직하는 방향으로 정의될 수 있다.
챔버(300)의 내부에는 적어도 하나의 가열 부재(도시되지 않음)가 배치될 수 있고, 가열 부재에 의해 챔버(300)내의 기류가 가열되거나 챔버(300)의 내부 공간에 들어온 전극 시트(100)가 가열될 수 있다. 여기서, 가열 부재는 히터, 또는 노즐/팬 등을 포함하는 열풍 시스템일 수 있다. 챔버(300)에 제공되는 히터는 IR(Infrared) 히터일 수 있으며, 복수개로 제공될 수 있다. 챔버(300)에 제공되는 가열 부재의 배치 및 개수에 따라, 전극 건조 장치(1)의 건조 효율 및 건조 시간 등이 결정될 수 있을 것이다.
챔버(300)는 외부와 격리된 채, 질소(N2) 가스나 아르곤(Argon), 헬륨(Helium) 등의 불활성 가스로 채워질 수 있다. 챔버(300)의 내부 온도는 고온으로 유지되기 때문에 상기와 같은 가스로 그 내부를 채움으로써, 이를 통과하는 전극 시트(100)에 산화 반응과 같은 기타 화학반응이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 챔버(300)는 가격이 저렴하고, 외부로 누출되어도 안전한 질소 가스로 채워지는 것이 바람직할 수 있다.
한편, 챔버(300)의 내부에는 배치된 히터, 노즐 또는 팬과 같은 가열 부재들은 전극 시트(100)에 열이 고르게 전달되도록 설계될 수 있으며, 구체적으로, 폭 방향(y축 방향)을 따라 길게 형성되거나, 길게 배열될 수 있다. 더 많은 수의 가열 부재가 챔버(300)에 제공되는 경우에는, 길이 방향(x축 방향)을 따라 행 또는 열을 이루어 배열될 수도 있을 것이다.
그러나, 가열 부재들이 폭 방향을 따라 연장되거나 균등한 간격으로 배치되더라도, 전극 시트(100)의 중심 영역과 주변 영역 상에 전달되는 열에너지의 크기는 다를 수 있다. 예를 들어, 하나의 가열 부재가 폭 방향을 따라 길게 형성되는 경우, 전극 시트(100)의 중심 영역에 전달되는 열에너지는 주변 영역 보다 더 클 수 있다. 다른 예를 들어, 가열 부재가 열풍을 공급하는 노즐 또는 팬인 경우, 열풍은 전극 시트(100)에 전달된 후 전극 시트(100)의 가장자리(y축 방향상 양단)를 향해 이동될 수 있고, 이에 따라 전극 시트(100)의 주변 영역에 전달되는 열에너지가 중심 영역 보다 더 클 수 있다.
여기서, 중심 영역은 폭 방향(y축 방향)상 중심부를 의미하는 것일 수 있고, 주변 영역은 폭 방향(y축 방향)상 주변부를 의미하는 것일 수 있다. 또, 여기서, 중심부이란 폭 방향상 중앙을 포함하는 부분일 수 있고, 주변부이란 폭 방향상 가장자리를 포함하는 부분일 수 있다. 예를 들어, 중심부란 특정 부분을 N등 분할했을 때 가운데 위치하는 부분을 포함하는 것일 수 있고, 주변부란 특정 부분을 N등 분할했을 때 양 단에 위치하는 부분을 포함하는 것일 수 있다. 일 예로, 중심부란 특정 부분을 3등 분할했을 때 가운데 위치하는 부분일 수 있고, 주변부란 가운데 위치하는 부분을 제외한 나머지 두 부분일 수 있다. 또한, 본 명세서에서, 중심 영역은 중심부로, 주변 영역은 주변부로 지칭될 수도 있다.
중심 영역 또는 중심부, 주변 영역 또는 주변부라는 표현은 전극 시트(100)에 대해서만 사용되는 것은 아니며, 설명의 편의를 위하여 유입구(310) 또는 후술할 차단 부재(312)등의 설명에도 사용될 수 있다.
또한, 챔버(300)의 내부가 상술한 불활성 가스등으로 채워짐에 따라서, 챔버(300)의 내부 온도 및 압력은 비교적 일정하게 유지될 수 있으나, 개방된 유입구(310) 및 유출구(320)를 통해 외기가 유입되거나, 내기가 유출됨으로써, 챔버(300) 내부의 온도 구배 또는 압력 구배가 변화할 수 있다. 주로 전극 시트(100)의 이동에 따라 상술한 외기의 유입 또는 내기의 유출이 수반될 수 있으므로, 챔버(300) 내부의 건조 환경은 유입구(310) 또는 유출구(320)의 형상, 이송부(200)에 의해 전극 시트(100)가 이동되는 속도 등에 따라 변화할 수 있을 것이다. 특히, 유입구(310) 또는 유출구(320)의 형상에 따라 외기의 흐름이 전극 시트(100)의 중심 영역으로 집중되거나, 주변 영역으로 집중될 수 있고, 전극 시트(100)의 이동 속도에 따라 이러한 현상이 가속화될 수 있을 것이다.
이처럼, 챔버(300) 내에서 전극 시트(100)에 전달되는 열에너지의 편차 또는 챔버(300) 내부의 건조 환경의 변화에 따라 전극 시트(100)는 균일하게 건조되지 않을 수 있다. 전극 시트(100)의 건조 수준에 편차가 클수록 전지셀의 불량률은 증가할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 챔버(300)의 유입구(310)에는 챔버(300)내의 환경을 조절하기 위한 차단 부재(312)가 제공될 수 있다. 차단 부재(312)는 쉴드(shield), 격벽(wall), 차양(shade), 셔터(shutter), 어닝(awining), 커버(cover), 스크린(screen) 등으로 지칭될 수도 있다.
여기서, 차단 부재(312)는 챔버(300)의 유입구(310)에 추가적으로 제공되는 것일 수도 있으나, 유입구(310)가 형성된 챔버(300)의 일면과 일체화 된 것일 수도 있다. 다시 말해서, 본 발명의 차단 부재(312)는 별도의 부재가 아니라, 챔버(300)의 일면에 형성된 유입구(310)의 형상을 설명하기 위하여 챔버(300) 또는 유입구(310)의 일부를 구별하여 지칭한 것일 수 있다.
차단 부재(312)는 유입구(310)의 일부를 가림으로써, 유입구(310)의 개구 형상을 조절하기 위한 것일 수 있다. 유입구(310)의 개구 형상이 조절되면, 챔버(300)로 유입되는 외기의 유량 또는 유속이 변화할 수 있고, 챔버(300) 내의 건조 환경에 영향을 미칠 수 있다.
차단 부재(312)는 챔버(300)의 가열 부재와 가까운 곳에 위치할 수 있다. 이는 가열 부재가 전극 시트(100)에 열을 제공함에 있어, 외기에 의한 열에너지의 편차를 최소화하기 위한 것일 수 있다. 예를 들어, 챔버(300)의 상부에 가열 부재가 위치하고, 챔버(300)의 하부에서 전극 시트(100)가 이동되는 경우, 차단 부재(312)는 챔버(300)의 상부와 가까운 유입구(310)의 상단(310a)에 위치할 수 있다. 여기서, 챔버(300)의 상부 또는 하부는 전극 시트(100)의 코팅면과 수직하는 방향상에서 상대적인 위치를 지칭하는 것으로써, 반드시 특정 위치를 지칭하는 것은 아닐 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 차단 부재(312)가 유입구(310)의 상단(310a)과 측단(310c)의 일부에 위치하는 것을 기준으로 설명하기로 하나, 실시예에 따라서 차단 부재(312)가 하단(310b)에 위치하는 것도 가능할 것이다.
한편, 도시되지는 않았으나, 차단 부재(312)는 유출구(320)의 상단(320a), 하단(320b) 또는 측단(320c)의 일부에 위치함으로써, 내기의 유출을 조절하도록 제공될 수도 있다. 그러나, 유입구(310)가 챔버(300)의 건조 환경에 미치는 영향이 유출구(320) 보다 클 수 있으므로, 유출구(320)에 차단 부재(312)가 제공됨으로써 얻는 실익은 유입구(310)에 차단 부재(312)가 제공되는 경우보다 크지 않을 수 있을 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버의 유입구의 개구 형상에 따른 효과를 설명하기 위한 도면이다.
챔버(300)에 의해 처리되는 전극 시트(100)의 건조 수준은 ‘건조 효율(drying efficiency)’로 설명될 수 있으며, 상술한 여러 이유들에 의해 전극 시트(100)의 건조 효율은 그 위치별로 편차가 있을 수 있다.
구체적인 예를 들어, 전극 시트(100)의 상측에 위치한 히터 등으로부터 전극 시트(100)의 중심 영역에 공급된 열은 중심 영역에서 주변 영역으로 이동한 후 전극 시트(100) 하측으로 배출될 수 있다. 이에 따라, 주변 영역은 가열 부재로부터 전달되는 열에너지 외에 중심 영역으로부터 주변 영역으로 이동되는 열에너지를 추가로 받을 수 있고, 주변 영역에는 중심 영역보다 더 큰 열에너지가 가해질 수 있다. 이처럼 주변 영역에 열에너지가 집중되면, 전극 시트(100)의 주변 영역의 건조가 중심 영역의 건조 보다 빨리 수행될 수 있고, 중심 영역의 건조 효율이 주변 영역의 건조 효율보다 상대적으로 낮게 나타날 수 있다.
또한, 위와 같은 건조 효율의 편차는 유입구(310)를 통해 유입되는 외기의 유속 또는 유량의 편차에 의해 야기될 수도 있다. 예를 들어, 건조 효율의 편차는 유입구(310)를 통해 유입되는 외기의 흐름이 중심 영역으로 집중되거나, 중심 영역의 유속이 주변 영역의 유속보다 느려짐으로 인해 촉진될 수 있다. 구체적으로, 유입구(310)의 주변 영역을 통해 유입되는 외기는 회절됨으로써 중심 영역으로 집중될 수 있는데, 이러한 외기가 중심 영역에 전달되는 열에너지를 감소시킴으로써 건조 편차를 발생시킬 수 있다.
이처럼 전극 시트(100)의 특정 영역에 외기가 집중되거나, 열에너지가 집중되면, 건조 수준의 편차가 발생할 수 있고 폭 방향상 건조 효율이 일정하게 나타나기 어려울 수 있다. 이러한 현상은 도 3(a)에서 도시된 것과 같이 유입구(310)의 개구 형상이 직사각형 형상으로 형성되고, 유입구(310)의 높이가 폭 방향상 일정한 경우에 더욱 두드러지게 나타날 수 있다.
한편, 이러한 건조 효율의 편차는 차단 부재(312)의 형상을 조절함으로써 최소화될 수 있다. 이는, 차단 부재(312)에 의해 유입구(310)의 개구 형상이 상이하게 형성되고, 이를 통해 외기의 흐름이 조절되기 때문일 수 있다.
도 3(b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차단 부재(312)는 중심부와 주변부의 높이가 상이하게 제공될 수 있고, 이를 통해 유입구(310)의 특정 영역으로 유입되는 외기를 차단할 수 있다. 차단 부재(312)는 중심부의 높이가 주변부의 높이 보다 더 크게 제공될 수 있고, 이를 통해 유입구(310)의 중심 영역으로 유입되는 외기를 차단할 수 있다. 이를 통해 전극 시트(100)의 건조 효율은 도 3(a)와 비교하여, 폭 방향상 균일하게 나타날 수 있다. 여기서, 높이란, z축 상의 길이를 의미하는 것일 수 있다.
차단 부재(312)의 중심부는 z축 상 돌출된 형태로 제공될 수 있다. 여기서, 차단 부재(312)의 ‘돌출된 형태’는 돌출부(314)로 지칭될 수 있다. 다시 말해서, 돌출부(314)는 차단 부재(312)에서 높이 값이 큰 부분을 지칭하는 것일 수 있다.
차단 부재(312)는 유입구(310)를 통해 유입되는 외기의 흐름을 변화시킬 수 있다. 일 예로, 차단 부재(312)에 의해 유입구(310)가 가지는 개구의 높이가 변화되고, 이에 따라 유입구(310)를 통해 유입되는 외기의 유속이 변화할 수 있다. 구체적으로, 돌출부(314)가 제공된 영역에서는 개구가 좁게 형성되므로, 해당 영역의 유량은 감소하고, 유속은 빨라질 수 있다. 돌출부(314) 주변의 유속이 상승됨에 따라, 돌출부(314)와 대응되는 전극 시트(100)의 중심 영역의 건조 효율은 향상될 수 있다.
다른 예로, 통상적으로 유입구(310)의 주변 영역을 통해 유입되는 외기는 회절됨으로써 중심 영역으로 집중될 수 있는데, 이 때, 차단 부재(312)가 유입구(310)의 중심 영역을 가리도록 제공되면 외기가 주변 영역으로 분산될 수 있고, 이에 따라 폭 방향상 유입되는 외기의 양 또는 속도가 비교적 균등하게 조절될 수 있다. 또 다른 예로, 차단 부재(312)의 돌출부(314)가 유입구(310)의 중심 영역에 형성됨으로써 주변 영역으로 유입되는 외기의 유량을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 다소 과열된 전극 시트(100) 주변 영역의 온도가 하락하는 효과가 나타날 수 있다. 이처럼 도 3(b)와 같이 유입구(310)의 개구 형상을 조절함으로써 챔버(300) 내로 유입되는 외기의 흐름을 변화시킬 수 있으며, 이를 통해 전극 시트(100)의 중심 영역과 주변 영역의 건조 효율의 편차가 줄어들 수 있다.
전극 건조 장치(1)는 챔버(300) 내에서 전극 시트(100)의 제1 영역에 전달되는 제1 열에너지가 상기 전극 시트(100)의 제2 영역에 전달되는 제2 열에너지 보다 클 때, 제2 영역과 대응되는 위치에 돌출부(314)가 형성되도록 설계될 수 있다. 이 때, 제1 영역 및 제2 영역에 전달되는 열에너지의 크기는 외기의 영향이 없을 때를 기준으로 산출된 것일 수 있다. 여기서, 차단 부재(312)에서 제1 영역과 대응되는 제1 부분의 높이는 제2 영역과 대응되는 제2 부분의 높이 보다 작을 수 있다. 또, 제1 영역과 제2 영역은 전극 시트(100)에서 폭 방향상 위치가 상이한 영역일 수 있으며, 상술한 설명을 참고할 때, 제1 영역은 주변 영역이고, 제2 영역은 중심 영역일 수 있다. 또, 이때, 제1 부분은 주변부일 수 있고, 제2 부분은 중심부일 수 있다. 그러나, 이는 챔버(300)의 설계 등에 따라 달라질 수 있는 바, 제1 영역이 중심 영역이고, 제2 영역이 주변 영역인 것도 가능할 것이다.
한편, 이상에서는 전극 시트(100)의 중심 영역보다 주변 영역의 건조 효율이 높은 경우를 가정하여, 돌출부(314)가 차단 부재(312)의 중심부에 형성된 것을 중심으로 설명하였다. 그러나, 반드시 그러한 것은 아니며, 전극 시트(100)의 중심 영역보다 주변 영역의 건조 효율이 낮은 경우에는, 유입구(310)의 주변 영역으로 유입되는 외기를 차단하도록 차단 부재(312)의 주변부에 돌출부(314)가 형성될 수도 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버의 유입구의 개구 형상의 예시들을 도시한 도면이다.
상술한 것과 같이, 차단 부재(312)의 형상에 따라 유입구(310)의 개구 형상이 결정되고, 이에 따라 챔버(300) 내로 유입되는 외기의 유량 또는 속도가 조절되므로, 차단 부재(312)의 형상은 전극 건조 장치의 스펙 또는 설계에 따라 다르게 제공되어야 할 수 있다.
일 예로, 차단 부재(312)의 돌출부(314)는 도 4(a)와 같이 높이와 폭을 3등분한 영역을 가리도록 제공될 수 있다. 그러나 이는 돌출부(314)의 형상 및 위치를 예시한 것에 불과하므로, 돌출부(314)의 형상 및 위치는 여러 요인 들을 고려하여 다양하게 변형될 수 있다. 구체적으로, 차단 부재(312)에 형성된 돌출부(314)의 높이는 전극 시트(100)가 들어오는 높이에 따라 결정될 수 있으며, 돌출부(314)의 폭은 유입구(310)의 중심 영역과 주변 영역에 유입되는 외기의 유량 또는 유속을 조절하기 위하여 적절히 설계될 수 있다.
다른 예로, 차단 부재(312)의 돌출부(314)는 도 4(b)와 같이 그 측단이 유입구(310)의 상단(310a) 또는 하단(310b)과 예각을 이루도록 제공될 수 있으며, 이를 통해 유입구(310)로 유입되는 외기의 양 또는 속도가 보다 적절하게 조절될 수 있다.
구체적으로, 차단 부재(312)의 돌출부(314)가 도 4(a)와 같이 상단(310a) 또는 하단(310b)과 직각을 이루도록 형성되는 경우, 돌출부(314)가 위치하는 영역과 위치하지 않는 영역 사이의 외기량 또는 외기 속도의 차이가 커질 수 있고, 돌출부(314) 주변에 와류 등이 형성될 수 있다. 이에 따라, 전극 시트(100)의 건조 편차가 완전히 해결되지 않거나, 편차가 더 커질 수도 있다. 따라서, 차단 부재(312)에 돌출부(314)가 형성된 경우에는, 차단 부재(312)의 측단 중 적어도 일부가 유입구(310)의 상단(310a) 또는 하단(310b)과 예각을 이루도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
또 다른 예로, 차단 부재(312)의 돌출부(314)는 도 4(c)와 같이 코너가 라운드 형상을 가지도록 제공될 수 있다. 각진 형상의 코너를 가지는 도 4(a)의 경우에는 코너에 외기가 충돌하는 등의 현상이 발생함으로써 외기의 유입이 방해되거나 외기의 흐름이 급격히 변화할 수 있다. 이로 인해 전극 시트(100)의 건조 편차가 완전히 해결되기 어려울 수 있거나, 특정 부분에서의 편차가 더 심해질 수 있으므로, 차단 부재(312)에 형성된 돌출부(314)의 코너는 라운드 형상을 가지는 것이 바람직할 수 있다. 이 때, 차단 부재(312)의 돌출부(314)는 보다 넓은 범위에서 외기의 유입을 차단하도록, 도 4(d)와 같이 큰 폭으로 제공될 수도 있다.
한편, 상술한 예시들에서, 차단 부재(312)는 양 측부가 서로 대칭인 형상으로 도시되었으나, 반드시 그러한 것은 아니며, 챔버(300) 내부에서 폭 방향상 열에너지의 공급이 불균일한 경우에는 차단 부재(312)의 돌출부(314)가 y축 또는 -y축으로 치우쳐서 형성되는 것도 가능할 것이다. 이 때, 돌출부(314)의 양 측부는 서로 상이하게 형성될 수도 있을 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 이상에서 설명한 본 명세서의 실시예들은 서로 별개로 또는 조합되어 구현될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 전극 시트
200: 이송부
300: 챔버
310: 유입구
312: 차단 부재
320: 유출구

Claims (8)

  1. 집전체 상에 전극 슬러리가 도포된 전극 시트를 이송하는 이송부 및
    상기 이송부에 의해 이송된 상기 전극 시트가 진입하는 유입구를 포함하는 건조 챔버를 포함하고,
    상기 유입구에는 상기 건조 챔버 내로 유입되는 외기의 유량 또는 유속을 조절하기 위한 차단 부재가 형성되고, 상기 차단 부재의 중심부의 높이는 상기 차단 부재의 주변부의 높이와 상이한 전극 건조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중심부의 높이는 상기 주변부의 높이 보다 크고,
    상기 중심부는 상기 차단 부재의 폭 방향상 양 단을 포함하는 상기 주변부와 상이한 부분인 전극 건조 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 건조 챔버는 적어도 하나의 가열 부재를 포함하고, 상기 차단 부재는 상기 가열 부재와 가까운 상기 유입구의 일단에 위치하는 전극 건조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 건조 챔버의 상부에는 적어도 하나의 가열 부재가 위치하고, 상기 건조 챔버의 하부에는 상기 전극 시트가 상기 이송부에 의해 이송될 때, 상기 차단 부재는 상기 건조 챔버의 상부와 가까운 상기 유입구의 상단에 위치하는 전극 건조 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 건조 챔버 내에서 상기 전극 시트의 제1 영역에 전달되는 제1 열에너지가 상기 전극 시트의 제2 영역에 전달되는 제2 열에너지 보다 클 때,
    상기 차단 부재에서 상기 제1 영역과 대응되는 제1 부분의 높이는 상기 제2 영역과 대응되는 제2 부분의 높이 보다 작고,
    상기 전극 시트에서 상기 제1 영역의 폭 방향상 위치는 상기 제2 영역의 폭 방향상 위치와 상이한 전극 건조 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 차단 부재는 돌출부를 포함하며, 상기 돌출부의 측단은 상기 유입구의 상단과 예각을 이루도록 형성되고,
    상기 돌출부는 상기 차단 부재에서 높이 값이 큰 부분을 지칭하는 것인 전극 건조 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 차단 부재는 돌출부를 포함하며, 상기 돌출부의 코너는 라운드 형상을 가지고,
    상기 돌출부는 상기 차단 부재에서 높이 값이 큰 부분을 지칭하는 것인 전극 건조 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 차단 부재는 상기 건조 챔버와 일체화 된 전극 건조 장치.
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