KR20230022679A - 전극의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 집전체의 표면에 대한 활물질 조성물의 끝단에 형성된 면이 이루는 각도를 높여 불완전한 압연을 방지하고, 활물질 조성물 및 중합체 조성물을 각각 독립적으로 수용하는 챔버를 포함하는 슬롯 다이를 이용한 전극의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 출원은 전극의 제조방법에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 2차 전지의 수요가 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있도록 많은 연구가 진행되고 있다.
2차 전지는 일반적으로 전극(양극 및 음극), 세퍼레이터 및 전해질로 이루어지고, 전극 공정, 조립 공정 및 활성화 공정으로 이루어지는 일련의 단계를 거쳐 제조 된다.
상기 전극 공정은 극판 공정이라고도 하고, 2차 전지의 필수 구성인 양극 및 음극을 제조하는 공정이다. 전극 공정은 구체적으로 혼합(mixing) 공정, 코팅(coating) 공정, 압연(calendar) 공정, 슬리팅(slitting) 공정 및 건조(dry) 공정으로 나뉠 수 있다.
혼합 공정에서 제조된 양극 슬러리는 코팅 공정에서 양극 집전체에 도포된다. 여기서, 음극 슬러리도 코팅 공정에서 음극 집전체에 도포된다. 각 집전체에 도포된 슬러리는 압연 공정으로 통해 에너지 밀도를 높이고, 슬리팅 공정에서 설계된 규격에 맞게 재단함으로써 전극을 제조하게 된다.
예를 들어, 특허문헌 1을 참조하면, 전극 집전체 상에 활물질 슬러리 조성물을 도포하여 미건조 전극 활물질층을 형성하고, 상기 미건조 전극 활물질층과 일부 영역에서 중첩되도록 절연층 형성용 조성물을 도포하여 미건조 절연층을 형성하며, 상기 미건조 전극 활물질층과 미건조 절연층을 동시에 건조시킨 후, 압연 및 재단하여 전극을 제조하고 있다.
다만, 활물질 조성물을 집전체 상에 먼저 도포하면, 도포된 활물질 조성물의 양 끝단에서 두께가 점차 낮아지는 소위 슬라이딩(sliding) 현상이 발생하게 된다. 도 1을 참조하면, 도포된 활물질 조성물(20) 끝단(Ep1 및 Ep2)에서 발생된 슬라이딩 현상을 확인할 수 있다.
상기 활물질 조성물(20)의 슬라이딩 현상으로 인하여, 전극을 제조하기 위해 차후 압연 공정에서 상기 슬라이딩 현상이 발생한 부분은 불완전하게 압연되게 된다. 예를 들면, 도 1에서 가압롤(50)을 이용하여 상기 활물질 조성물(20)을 압연하려는 경우, 슬라이딩 현상이 발생된 활물질 조성물(20)의 끝단(Ep1 및 Ep2)에는 상기 가압롤(50)의 가압이 미치지 않아 불완전하게 압연될 수 있다. 이와 같이 불완전하게 압연되면, 활물질층과 집전체 상의 충분한 접착력이 확보되지 않아 박리되는 문제가 있고, 목적하는 전극 밀도를 확보하지 못하는 문제가 발생될 수 있다.
따라서, 활물질 조성물의 슬라이딩 현상을 방지하여 불완전하게 압연되지 않도록 하고, 활물질층과 집전체 상의 충분한 접착력과 충분한 전극 밀도를 확보하는 방안이 요구되었다.
본 출원은 집전체의 표면에 대한 활물질 조성물의 끝단에 형성된 면이 이루는 각도를 높여 불완전한 압연을 방지하는 전극의 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 출원은 활물질 조성물 및 중합체 조성물을 각각 독립적으로 수용하는 챔버를 포함하는 슬롯 다이를 이용한 전극의 제조방법에 관한 것이다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법은 집전체를 이송하는 이송 단계; 상기 이송되는 집전체의 적어도 일면에 활물질 조성물 및 중합체 조성물을 도포하여 패턴을 형성하는 패턴 형성 단계; 및 상기 집전체의 적어도 일면에 형성된 상기 패턴을 건조하는 패턴 건조 단계를 포함하고, 상기 패턴 형성 단계에서, 상기 중합체 조성물은 소정의 간극을 형성하면서 도포되고, 상기 활물질 조성물은 상기 소정의 간극에 도포될 수 있다.
본 출원은 집전체의 표면에 대한 활물질 조성물의 끝단에 형성된 면이 이루는 각도를 높여 불완전한 압연을 방지하는 전극의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 출원은 활물질 조성물 및 중합체 조성물을 각각 독립적으로 수용하는 슬롯 다이를 이용한 전극의 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전극의 제조방법의 예시를 나타낸 것이다.
도 2는 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법의 단계를 간단히 나타낸 것이다.
도 3은 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서 패턴(P)을 간단히 나타낸 것이다.
도 4는 도 3에서 활물질 조성물(20) 및 중합체 조성물이 도포된 집전체(10) 상의 AA'에 따른 단면도이다.
도 5는 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 상기 슬롯 다이를 이용한 코팅 방식으로 활물질 조성물 및 중합체 조성물을 도포하는 것을 간단히 나타낸 것이다.
도 6은 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법의 활물질 조성물의 도포 예시를 나타낸 것이다.
도 7은 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서 제1 슬릿 구조에 제1 가림막 구조가 적용된 예시를 나타낸 것이다.
도 8은 활물질 조성물이 토출하는 부분의 단면도를 나타낸 것이다.
도 9는 제1 가림막 구조의 형상 일부를 나타낸 것이다.
도 10은 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 중합체 조성물의 도포 예시를 나타낸 것이다.
도 11은 중합체 조성물이 토출하는 부분의 단면도를 나타낸 것이다.
도 12는 제2 가림막 구조의 형상 일부를 나타낸 것이다.
도 13은 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서 패턴 형성 단계(S20)를 전체적으로 나타낸 도면이다.
도 14는 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에 따른 제1 챔버 및 제2 챔버가 각각 복수개로 구비될 때의 패턴 형성 단계(S20)를 전체적으로 나타낸 도면이다.
도 15는 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서 제3 챔버와 활물질 조성물 및 중합체 조성물의 도포 예시를 나타낸 것이다.
도 16은 제3 챔버에서 활물질 조성물과 중합체 조성물이 토출하는 부분의 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법의 단계를 간단히 나타낸 것이다.
도 3은 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서 패턴(P)을 간단히 나타낸 것이다.
도 4는 도 3에서 활물질 조성물(20) 및 중합체 조성물이 도포된 집전체(10) 상의 AA'에 따른 단면도이다.
도 5는 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 상기 슬롯 다이를 이용한 코팅 방식으로 활물질 조성물 및 중합체 조성물을 도포하는 것을 간단히 나타낸 것이다.
도 6은 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법의 활물질 조성물의 도포 예시를 나타낸 것이다.
도 7은 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서 제1 슬릿 구조에 제1 가림막 구조가 적용된 예시를 나타낸 것이다.
도 8은 활물질 조성물이 토출하는 부분의 단면도를 나타낸 것이다.
도 9는 제1 가림막 구조의 형상 일부를 나타낸 것이다.
도 10은 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 중합체 조성물의 도포 예시를 나타낸 것이다.
도 11은 중합체 조성물이 토출하는 부분의 단면도를 나타낸 것이다.
도 12는 제2 가림막 구조의 형상 일부를 나타낸 것이다.
도 13은 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서 패턴 형성 단계(S20)를 전체적으로 나타낸 도면이다.
도 14는 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에 따른 제1 챔버 및 제2 챔버가 각각 복수개로 구비될 때의 패턴 형성 단계(S20)를 전체적으로 나타낸 도면이다.
도 15는 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서 제3 챔버와 활물질 조성물 및 중합체 조성물의 도포 예시를 나타낸 것이다.
도 16은 제3 챔버에서 활물질 조성물과 중합체 조성물이 토출하는 부분의 단면도를 나타낸 것이다.
본 출원에서 사용되는 용어인 상온은 가열되거나 냉각되지 않은 자연 그대로의 온도이고, 예를 들면, 10 ℃ 내지 30 ℃의 범위 내의 어느 한 온도, 예를 들면, 약 15 ℃ 이상, 약 18 ℃ 이상, 약 20 ℃ 이상, 약 23 ℃ 이상, 약 27 ℃ 이하이거나 또는 25 ℃인 온도를 의미할 수 있다. 또한, 본 출원에서 언급하는 물성 중 측정 온도가 그 물성에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상온에서 측정한 물성이다.
본 출원에서 사용되는 용어인 상압은 가압되거나 감압되지 않은 자연 그대로의 압력으로서 통상 약 1 기압(atm) 정도인 압력을 의미할 수 있다. 또한, 본 출원에서 언급하는 물성 중 측정 압력이 그 물성에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 해당 물성은 상압에서 측정한 물성이다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법은 도 2를 참조하면 집전체를 이송하는 이송 단계(S10), 패턴 형성 단계(S20) 및 패턴 건조 단계(S30)를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서 집전체(10)는 양극 집전체 또는 음극 집전체일 수 있다.
상기 양극 집전체는 2차 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 그 종류, 크기 및 형상 등이 특별히 제한되는 것은 아니다. 상기 양극 집전체로는 예를 들면, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 상기 양극용 집전체의 표면에 미세한 요철을 형성함으로써 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다. 또한, 상기 양극용 집전체는 3 내지 500 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 음극 집전체는 2차 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 그 종류, 크기 및 형상 등이 특별히 제한되는 것은 아니다. 상기 음극 집전체로는 예를 들면, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다. 상기 음극용 집전체는 3 내지 500 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 집전체를 이송하는 방법은, 권취된 시트 형태의 집전체를 연속적으로 이송할 수 있으면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 회전롤에 상기 권취된 집전체를 놓고, 상기 회전롤을 회전시킴으로써, 상기 집전체를 연속적으로 이송시킬 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 집전체(10)는 회전롤(40)에 놓이고, 상기 회전롤(40)이 회전함으로써 이송될 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 패턴 형성 단계(S20)는 이송되는 상기 집전체(10)의 적어도 일면에 활물질 조성물(20) 및 중합체 조성물(30)을 도포하여 패턴(P)을 형성하는 단계일 수 있다.
상기 활물질 조성물(20) 및 중합체 조성물(30)은 각각 독립적으로 집전체(10)의 일면 또는 양면에 도포될 수 있다.
상기 활물질 조성물(20)은 활물질을 포함할 수 있다. 상기 활물질 조성물(20)이 포함하는 활물질은 양극용 활물질 또는 음극용 활물질일 수 있다.
상기 양극용 활물질은 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; LiFe3O4 등의 리튬 철 산화물; 화학식 Li1+c1Mn2-c1O4 (0≤c1≤0.33), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-c2Mc2O2 (여기서, M은 Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 및 Ga으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이고, 0.01≤c2≤0.3를 만족한다)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-c3Mc3O2 (여기서, M은 Co, Ni, Fe, Cr, Zn 및 Ta 으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이고, 0.01≤c3≤0.1를 만족한다) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M은 Fe, Co, Ni, Cu 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이다.)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 음극용 활물질은 특별히 제한되는 것은 아니나, 상기 활물질은 예를 들면, 특별히 제한되는 것은 아니나, 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물이 사용될 수 있다. 구체적인 예로는 인조흑연, 천연흑연, 흑연화 탄소섬유, 비정질탄소 등의 탄소질 재료; Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd, Si합금, Sn합금 또는 Al합금 등 리튬과 합금화가 가능한 금속질 화합물; SiOβ(0 < β < 2), SnO2, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물과 같이 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 금속산화물; 또는 Si-C 복합체 또는 Sn-C 복합체과 같이 상기 금속질 화합물과 탄소질 재료를 포함하는 복합물 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 또한, 상기 음극 활물질로서 금속 리튬 박막이 사용될 수도 있다. 또, 탄소재료는 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소 (soft carbon) 및 건조탄소 (hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 무정형, 판상, 인편상, 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연, 키시흑연 (Kish graphite), 열분해 탄소 (pyrolytic carbon), 액정피치계 탄소섬유 (mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체 (mesocarbon microbeads), 액정피치 (Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스 (petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소가 대표적이다.
상기 활물질은 활물질 조성물(20)의 전체 중량 대비 약 80 중량% 내지 99.5 중량%, 바람직하게는 88 중량% 내지 99 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 활물질 조성물(20)은 활물질용 바인더를 추가로 포함할 수 있다. 상기 활물질용 바인더는 활물질 간의 부착 및 활물질 조성물(20)과 집전체(10) 사이의 접착력을 향상시키는 역할을 수행한다. 상기 활물질용 바인더는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 폴리비닐리덴플로라이드(PVdF), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 스타이렌부타디엔 고무(styrene butadiene rubber), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 카르복실 메틴 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butylate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸플루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethyl polyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethyl cellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethyl sucrose), 플루란(pullulan), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트(polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate) 및 폴리아릴레이트(polyarylate)로 이루어진 군으로부터 1종 이상이 선택된 것일 수 있고, 바람직하게는 접착성, 내화학성 및 전기화학적 안정성 측면에서 폴리비닐리덴플로라이드일 수 있다.
상기 활물질용 바인더가 폴리비닐리덴플로라이드를 포함하는 경우, 상기 폴리비닐리덴플로라이드는 전술한 활물질층과의 접착력 향상 및 목적하는 점도 확보 측면에서 중량평균분자량이 400,000 g/mol 내지 1,500,000 g/mol, 바람직하게는 600,000 g/mol 내지 1,200,000 g/mol의 범위 내일 수 있다. 여기서, 중량평균분자량은 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 이용하여 측정할 수 있다. 또한, 상기 폴리비닐리덴플로라이드는 용해도 향상을 위해 녹는점이 150℃ 내지 180℃, 바람직하게는 165℃ 내지 175℃일 수 있다. 여기서, 녹는점은 시차 주사 열량 분석기(DSC)를 이용하여 측정할 수 있다.
상기 활물질용 바인더는 활물질 100 중량부 대비 0.1 중량부 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.5 중량부 내지 5 중량부 내로 포함될 수 있다.
또한, 상기 활물질 조성물(20)은 도전재를 추가로 포함할 수 있다. 상기 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 파네스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 탄소 나노 튜브(CNT) 등의 도전성 튜브; 플루오로카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 도전재는 활물질 100 중량부 대비 0.1 중량부 내지 20 중량부, 바람직하게는 0.3 중량부 내지 10 중량부 내로 포함될 수 있다.
또한, 상기 활물질 조성물(20)은 분산 용매를 추가로 포함할 수 있다. 상기 분산 용매로는 당업계에서 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 물, 이소프로필 알콜, N-메틸피롤리돈(NMP) 및 아세톤 등을 사용할 수 있다.
중합체 조성물(30)은 중합체 바인더를 포함할 수 있다. 상기 중합체 바인더는 상기 활물질 조성물(20)로 형성되는 활물질층과 집전체(10)의 결착성을 부여하거나, 상기 중합체 조성물(30)로 형성되는 중합체층과 집전체(10) 및/또는 중합제층과 활물질층의 결착성을 부여할 수 있다면 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 중합체 조성물(30)은 중합체 바인더를 전체 중량 대비 약 30 중량% 내지 70 중량%, 바람직하게는 약 40 중량% 내지 60 중량% 범위 내로 포함될 수 있다.
상기 중합체 바인더는 당업계에서 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 폴리비닐리덴플로라이드(PVdF), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 스타이렌부타디엔 고무(styrene butadiene rubber), 스타이렌부타디엔 라텍스(styrene butadiene latex), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 카르복실 메틴 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butylate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸플루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethyl polyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethyl cellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethyl sucrose), 플루란(pullulan), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트(polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate) 및 폴리아릴레이트(polyarylate)로 이루어진 군으로부터 1종 이상이 선택된 것일 수 있고, 바람직하게는 접착성, 내화학성 및 전기화학적 안정성 측면에서 폴리비닐리덴플로라이드(PVdF), 스타이렌부타디엔 고무, 스타이렌부타디엔 라텍스 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 중합체 바인더가 폴리비닐리덴플로라이드를 포함하는 경우, 상기 폴리비닐리덴플로라이드는 전술한 활물질층과의 접착력 향상 및 목적하는 점도 확보 측면에서 중량평균분자량이 400,000 g/mol 내지 1,500,000 g/mol, 바람직하게는 600,000 g/mol 내지 1,200,000 g/mol의 범위 내일 수 있다. 여기서, 중량평균분자량은 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 이용하여 측정할 수 있다. 또한, 상기 폴리비닐리덴플로라이드는 용해도 향상을 위해 녹는점이 150℃ 내지 180℃, 바람직하게는 165℃ 내지 175℃일 수 있다. 여기서, 녹는점은 시차 주사 열량 분석기(DSC)를 이용하여 측정할 수 있다.
또한, 상기 절연층용 바인더는 상기 활물질층용 바인더와 동일한 화합물을 사용할 수 있다. 이 경우, 활물질층 및 절연층의 중첩 영역에서 결착력이 더욱 향상될 수 있고, 이로 인해 제품의 안정성, 접착력과 밀착력 및 공정성이 향상될 수 있다.
중합체 조성물(30)은 분산 용매를 추가로 포함할 수 있다. 상기 분산 용매는 당업계에 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 물, 이소프로필 알콜, N-메틸피롤리돈(NMP) 및 아세톤 등을 사용할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법의 패턴 형성 단계(S20)에서, 패턴(P)은 중합체 조성물(30)이 소정의 간극을 형성하면서 도포되고, 활물질 조성물(20)은 상기 소정의 간극에 도포됨으로써 형성되는 것일 수 있다.
상기 패턴(P)은 일 예에 따르면, 중합체 조성물(30)이 소정의 간극을 형성하면서 2개의 라인(line)을 가지도록 집전체(10) 상에 도포되고, 활물질 조성물(20)이 상기 소정의 간극을 채우도록 상기 집전체(10) 상에 도포된 형태일 수 있다. 도 3을 참조하면, 소정의 간극을 형성하면서 2개의 라인을 가지도록 도포된 중합체 조성물(30)과 상기 소정의 간극을 채운 활물질 조성물(20)로 이루어진 패턴(P)을 확인할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법의 패턴 형성 단계(S20)는 중합체 조성물(30)이 이송되는 집전체(10)의 적어도 일면에 도포되는 제1 코팅단계(S21) 및 활물질 조성물(20)이 이송되는 집전체(10)의 적어도 일면에 도포되는 제2 코팅단계(S22)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 코팅단계(S21)는 상기 제2 코팅단계(S22)보다 먼저 수행될 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법은 활물질 조성물(20)보다 중합체 조성물(30)을 집전체(10)에 먼저 도포함으로써, 중합체 조성물(30)이 활물질 조성물(20)의 뱅크(bank) 역할을 하여 상기 활물질 조성물(20)의 슬라이딩 현상을 방지할 수 있다.
도 4는 도 3에서 활물질 조성물(20) 및 중합체 조성물이 도포된 집전체(10) 상의 AA'에 따른 단면도이다. 도 4를 참조하면, 집전체(10) 상에 소정의 간극을 형성한 중합체 조성물(30)과 상기 소정의 간극을 채운 활물질 조성물(20)을 확인할 수 있고, 상기 활물질 조성물(20)은 먼저 형성된 중합체 조성물(30)로 인해 슬라이딩 현상이 방지됨을 알 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법은 집전체(10)의 표면에 대한 활물질 조성물(20)의 끝단에 형성된 면(SE)이 이루는 각도가 80° 이상, 81° 이상, 82° 이상, 83° 이상, 84° 이상, 85° 이상, 86° 이상, 87° 이상 또는 88° 이상이 되도록 할 수 있고, 다른 예시에서는 90° 이하가 되도록 할 수 있다. 상기 각도는 전술한 상한 및 하한을 적절히 선택하여 형성된 범위 내에 있을 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법은 중합체 조성물(30)을 먼저 도포함으로써 상기 집전체(10)의 표면에 대한 활물질 조성물(20)의 끝단에 형성된 면(SE)이 이루는 각도를 전술한 범위가 되도록 하고, 활물질 조성물(20)의 슬라이딩 현상을 방지하여 이들이 불완전하게 압연되지 않도록 하며, 결과적으로 활물질층과 집전체 상의 충분한 접착력과 충분한 전극 밀도를 확보할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 집전체(10) 상에 활물질 조성물(20)을 건조 후 폭(L1)이 모델에 따라 적절한 값으로 도포할 수 있다. 또한, 상기 집전체(10) 상에 도포된 활물질 조성물(20)은 건조 후 두께(D1)가 모델에 따라 적절한 값으로 도포할 수 있다. 여기서, 불완전한 압연을 방지하는 관점에서, 상기 활물질 조성물(20)의 건조 후 두께(D1)는 후술하는 집전체(10) 상에 도포된 중합체 조성물(30)의 건조 후 두께(D2) 대비 같거나 작을 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 집전체(10) 상에 중합체 조성물(30)을 건조 후 폭(L2)이 2 mm 이상, 2.1 mm 이상, 2.2 mm 이상, 2.3 mm 이상, 2.4 mm 이상 또는 2.5 mm 이상이 되도록 도포할 수 있고, 다른 예시에서 상기 건조 후 폭(L2)을 3 mm 이하, 2.9 mm 이하, 2.8 mm 이하, 2.7 mm 이하 또는 2.6 mm 이하가 되도록 도포할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 집전체(10) 상에 중합체 조성물(30)을 건조 후 두께(D2)와 폭(L2)의 비율(D2/L2)이 0.03 이상, 0.035 이상, 0.04 이상, 0.045 이상 또는 0.05 이상이 되도록 도포할 수 있고, 다른 예시에서 상기 건조 후 비율(D2/L2) 은 0.08 이하, 0.075 이하, 0.07 이하, 0.065 이하 또는 0.06 이하일 수 있다.
집전체(10) 상에 도포된 중합체 조성물(30)의 건조 후 폭(L-2)과 상기 건조 후 폭(L2) 및 두께(D2)의 비율(D2/L2)이 상기 범위를 만족하는 경우에는, 활물질 조성물(20)의 슬라이딩 현상을 방지하면서도 후공정을 대비한 마진(margin)을 남겨둘 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 상기 패턴(P) 내의 다수의 중합체 조성물(30)은 각각 독립적으로 상기 폭(L2) 및 두께(D2)를 가지도록 도포될 수 있다.
또한, 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법의 패턴 형성 단계(S20)에서, 패턴(P)은 집전체(10) 상에 적어도 1개 이상이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 패턴(P)이 집전체(10) 상에 다수 개 형성되는 경우, 서로 근접하는 패턴(P) 사이의 거리는 적절히 선택할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법의 패턴 형성 단계(S20)에서, 활물질 조성물(20) 및 중합체 조성물(30)을 이송되는 집전체(10) 상에 도포하는 방식은 당업계에 사용되는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니고, 예를 들면 슬롯 다이 코팅, 슬라이드 코팅 및 커튼 코팅 중 하나를 이용할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법의 패턴 형성 단계(S20)에서, 상기 도포는 소정의 간극을 형성하면서 도포된 중합체 조성물(30)과 상기 소정의 간극을 채운 활물질 조성물(20)로 이루어진 패턴(P)을 형성해야하는 관점에서, 슬롯 다이(100)를 이용한 코팅 방식이 적합할 수 있다. 도 5는 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 상기 슬롯 다이(100)를 이용한 코팅 방식으로 활물질 조성물(20) 및 중합체 조성물(30)을 도포하는 것을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 시계 방향으로 회전하는 회전롤(40)를 이용하여 집전체(10)를 이송할 수 있다. 이송되는 집전체(10) 상에 슬롯 다이(100)에 수용되어 있는 활물질 조성물(20) 및 중합체 조성물(30)을 도포할 수 있다.
상기 슬롯 다이(100)는 활물질 조성물(20)을 수용하는 제1 챔버(111) 및 중합체 조성물(30)을 수용하는 제2 챔버(112)를 포함하는 챔버부(110)를 구비할 수 있다. 즉, 활물질 조성물(20)과 중합체 조성물(30)은 혼합되지 않도록 각각 독립적으로 형성된 공간인 제1 챔버(111) 및 제2 챔버(112)에 수용되어 있을 수 있다. 여기서, 상기 제1 챔버(111) 및 제2 챔버(112)는 각각 독립적으로 상기 각 조성물을 수용할 수 있도록 소정의 부피 공간을 가질 수 있고, 상기 부피 공간은 특별히 제한되는 것은 아니지만 10 L 이상, 20 L 이상, 30 L 이상, 40 L 이상, 50 L 이상, 60 L 이상 또는 70 L 이상일 수 있고, 다른 예시에서 상기 부피 공간은 200 L 이하, 180 L 이하, 160 L 이하, 140 L 이하, 120 L 이하 또는 100 L 이하일 수 있다.
또한, 집전체(10)를 이송하는 회전롤(40)은 시계 방향 또는 반시계 방향의 회전 방향으로 회전하여 집전체(10)를 이송할 수 있다. 또한, 바람직하게는 상기 집전체(10)는 낮은 위치에서 높은 위치로 이송될 수 있도록 회전롤(40)의 회전 방향을 설정할 수 있다. 예를 들면, 도 5에서 집전체(10)는 회전롤(40)의 낮은 위치에서 높은 위치로 이송될 수 있도록, 상기 집전체(10)는 상기 회전롤(40)의 왼쪽 롤 부분과 접촉하고 상기 회전롤(40)은 시계 방향으로 회전할 수 있다.
집전체(10)를 낮은 위치에서 높은 위치로 이송하는 경우에는, 상기 집전체(10)에 도포되는 활물질 조성물(20) 및 중합체 조성물(30)이 보다 더 균일하게 도포될 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 상기 슬롯 다이(100)는 집전체(10) 상에 중합체 조성물(30)이 활물질 조성물(20)에 비해 먼저 도포되어야 한다는 점을 고려하면, 제1 챔버(111)가 제2 챔버(112)보다 높게 위치하는 것이 바람직할 수 있다. 여기서, 높게 위치한다라는 것은, 상기 각 챔버의 바닥면(각 조성물이 챔버에 수용되어 있을 때, 조성물이 접촉하는 가장 낮은 위치의 면)을 기준으로 상기 바닥면의 위치가 상대적으로 높게 위치하는 것을 의미할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서 특히 상기 집전체(10)를 낮은 위치에서 높은 위치로 이송하는 경우, 상기 제1 챔버(111)가 제2 챔버(112)보다 높게 위치하는 것이 더욱 바람직할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 상기 슬롯 다이(100)는 제1 챔버(111) 내로 활물질 조성물(20)을 주입하는 제1 주입부(121) 및 제2 챔버(112) 내로 중합체 조성물(30)을 주입하는 제2 주입부(122)를 포함하는 주입부(120)를 추가로 구비할 수 있다. 즉, 활물질 조성물(20)과 중합체 조성물(30)은 혼합되지 않고 각각 독립적으로 각 챔버에 수용되도록, 개별 주입부를 이용할 수 있다. 또한, 상기 제1 주입부(121) 및 제2 주입부(122)는 파이프 형태로 마련되어 펌프 장치 등에 의해 활물질 조성물(20) 및 중합체 조성물(30)을 수송할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 상기 슬롯 다이(100)는 제1 챔버(111) 내의 활물질 조성물(20)을 이송되는 집전체(10)의 적어도 일면에 공급하는 제1 공급부(131) 및 제2 챔버(112) 내의 중합체 조성물(30)을 상기 이송되는 집전체(10)의 적어도 일면에 공급하는 제2 공급부(132)를 추가로 구비할 수 있다. 즉, 활물질 조성물(20)과 중합체 조성물(30)은 혼합되지 않고 각각 독립적으로 각 챔버에서 수송되어 집전체(10) 상에 도포되도록, 개별 공급부를 이용할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 제1 챔버(111)와 제1 공급부(131)는 서로 연통되어 일체로 형성되어 있을 수 있고, 이와 독립적으로 제2 챔버(112)와 제2 공급부(132)는 서로 연통되어 일체로 형성되어 있을 수 있다. 예를 들면, 도 6을 참조하면 제1 챔버(111)와 제1 공급부(131)는 서로 연통되어 일체로 형성되어 있을 수 있고, 상기 제1 챔버(111)는 제1 챔버(111)에서 제1 공급부(131)로 활물질 조성물(20)이 수송되는 것을 방지하기 위해 외부로부터 상기 제1 챔버(111)의 내부로 삽입이 가능한 플레이트(T)를 추가로 구비할 수 있으며, 상기 플레이트(T)가 삽입됨으로써 구분되는 공간을 기준으로 제1 챔버(111) 및 제1 공급부(131)라고 할 수 있다.
또한, 제2 챔버(112)와 제2 공급부(132)도 서로 연통되어 일체로 형성되어 있을 수 있고, 이는 상기 제1 챔버(111) 및 제1 공급부(131)가 서로 연통되어 일체로 형성되어 있을 수 있는 것과 마찬가지일 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 상기 슬롯 다이(100)의 제1 공급부(131)는 집전체(10)의 이송 방향(D)에 대한 횡 방향으로 활물질 조성물(20)의 코팅폭을 결정하는 제1 슬릿 구조(141)를 포함할 수 있다. 상기 제1 슬릿 구조(141)는 집전체(10) 상에 활물질 조성물(20)을 미세 조절하여 정확하게 공급하기 위해서 제1 챔버(111)의 너비(N1)에 비해 작은 너비를 가질 수 있다. 즉, 제1 슬릿 구조(141)의 너비(N2)는 제1 챔버(111)의 너비(N1)보다 작을 수 있다.
도 6은 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법의 활물질 조성물(20)의 도포 예시를 나타낸 것이다. 활물질 조성물(20)은 플레이트(T)가 삽입된 제1 챔버(111)에 수용되어 있다가, 상기 플레이트(T)가 상기 제1 챔버(111)의 외부로 이동함으로써 상기 활물질 조성물(20)이 제1 공급부(131)로 수송될 수 있고, 상기 제1 공급부(131)의 상기 제1 슬릿 구조(141)를 통해 집전체(10) 상에 도포될 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 상기 슬롯 다이(100)의 제2 공급부(132)는 집전체(10)의 이송 방향(D)에 대한 횡 방향으로 중합체 조성물(30)의 코팅폭과 소정의 간극을 결정하는 제2 슬릿 구조(142)를 포함할 수 있다. 상기 제2 슬릿 구조(142)는 집전체(10) 상에 중합체 조성물(30)을 미세 조절하여 정확하게 공급하기 위해서 제2 챔버(112)의 너비(N3)에 비해 작은 너비를 가질 수 있다. 즉, 제2 슬릿 구조(142)의 너비(N4)는 제2 챔버(112)의 너비(N3)보다 작을 수 있다.
도 10은 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 중합체 조성물(30)의 도포 예시를 나타낸 것이다. 도 10을 참조하면, 중합체 조성물(30)은 플레이트(T)가 삽입된 제2 챔버(112)에 수용되어 있다가, 상기 플레이트(T)가 상기 제2 챔버(112)의 외부로 이동함으로써 상기 중합체 조성물(30)이 제2 공급부(132)로 수송될 수 있고, 상기 제2 공급부(132)의 상기 제2 슬릿 구조(142)를 통해 집전체(10) 상에 도포될 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 상기 슬롯 다이(100)의 제1 공급부(131)는 집전체(10)에 도포된 활물질 조성물(20)에 간극을 형성하지 않도록 하면서 코팅폭을 감축하는 제1 가림막 구조(151)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 가림막 구조(151)는 제1 슬릿 구조(141)에 마련되어 있을 수 있다. 또한, 상기 제1 가림막 구조(151)는 상기 제1 슬릿 구조(141)의 중앙에서부터 적어도 일부를 개방하고 있을 수 있다. 상기 제1 가림막 구조(151)를 통해서 집전체(10)의 이송 방향(D)에 대한 횡 방향으로 활물질 조성물(20)의 코팅폭(C1)을 결정할 수 있다.
제1 가림막 구조(151)는 적어도 일부가 제1 공급부(131)의 내부 또는 외부에 결착된 상태일 수 있고, 활물질 조성물(20)이 집전체(10) 상에 간극을 형성하지 않으면서 코팅폭을 감축할 수 있는 것이라면 형태나 위치는 특별히 제한하는 것은 아니나, 활물질 조성물(20)의 양 끝단의 슬라이딩 방지를 고려하면 제1 슬릿 구조(141)의 양 끝에 위치하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 가림막 구조(151)는 외부로 형태가 노출되지 않도록 제1 공급부(131)의 내부에만 존재할 수 있고, 적어도 일부 형태는 제1 공급부(131)의 외부에 노출되어 있을 수도 있다.
도 7은 제1 슬릿 구조(141)에 제1 가림막 구조(151)가 적용된 예시를 나타낸 것이다. 도 7을 참조하면, 제1 가림막 구조(151)는 적어도 일부가 제1 공급부(131) 외부에 노출된 상태이고, 제1 슬릿 구조(141)의 양 끝에 일정 공간을 차지하여 그 부분에서 활물질 조성물(20)이 외부로 토출되는 것을 차단한다. 그 결과, 제1 가림막 구조(151)가 차단한 부분으로 활물질 조성물(20)이 토출되지 않고, 차단하지 않은 부분으로만 상기 활물질 조성물(20)이 토출되어, 이송방향(D)으로 이송되는 집전체(10) 상에 코팅폭을 감축시키면서 도포할 수 있다. 즉, 제1 가림막 구조(151)를 적용하지 않은 도 6에서의 활물질 조성물(20)의 코팅폭에 비해서, 상기 제1 가림막 구조(151)를 적용한 도 7에서의 활물질 조성물(20)의 코팅폭이 감소될 수 있다. 또한, 상기 제1 가림막 구조(151)를 통해서 제1 슬릿 구조(141)의 중앙에서부터 적어도 일부를 개방하고 있을 수 있다.
도 8은 활물질 조성물(20)이 토출하는 부분의 단면도를 나타낸 것이다. 도 8을 참조하면, 제1 가림막 구조(151)가 제1 슬릿 구조(141)의 양 끝에 일정 공간을 차단하고 있다. 활물질 조성물(20)은 상기 제1 가림막 구조(151)가 차단한 부분으로 토출하지 못하고, 차단하지 않은 공간(V1)을 통해 토출하게 된다. 즉, 상기 제1 슬릿 구조(141)의 중앙에서부터 적어도 일부를 개방하는 공간이 상기 차단하지 않은 공간(V1)을 의미할 수 있다.
도 9는 제1 가림막 구조(151)의 형상 일부를 나타낸 것이다. 상기 제1 가림막 구조(151)의 형상은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 활물질 조성물(20)이 토출하는 부분에서 제1 가림막 구조(151)의 상기 활물질 조성물(20)과 접촉하는 부분이 오목면으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 가림막 구조(151)는 상기 활물질 조성물(20)과 접촉하는 적어도 한 면이 오목면으로 형성된 형태를 가질 수 있다. 이 경우에는, 활물질 조성물(20)이 토출할 때 발생할 수 있는 와류 현상을 방지할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 상기 슬롯 다이(100)의 제2 공급부(132)는 집전체(10)에 도포된 중합체 조성물(30)이 소정의 간극(G)이 형성되도록 하는 제2 가림막 구조(152)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제2 가림막 구조(152)는 제2 슬릿 구조(142)에 마련되어 있을 수 있다. 또한, 상기 제2 가림막 구조(152)는 제2 슬릿 구조(142)의 중앙에서부터 적어도 일부를 차단하고 있을 수 있다. 상기 제2 가림막 구조(152)를 통해서 집전체(10)의 이송 방향(D)에 대한 횡 방향으로 중합체 조성물(30)의 코팅폭(C2)과 소정의 간극(G)을 결정할 수 있다.
제2 가림막 구조(152)는 적어도 일부가 제2 공급부(132)의 내부 또는 외부에 결착된 상태일 수 있고, 중합체 조성물(30)이 집전체(10) 상에 소정의 간극(G)이 형성되도록하는 것이라면 형태나 위치는 특별히 제한하는 것인 아니나, 상기 중합체 조성물(30)이 활물질 조성물(20)의 슬라이딩 방지를 위한 뱅크(bank) 기능을 고려하면 제2 슬릿 구조(142)의 중앙에서부터 적어도 일부를 차단하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제2 가림막 구조(152)는 외부로 형태가 노출되지 않도록 제2 공급부(132)의 내부에만 존재할 수 있고, 적어도 일부 형태는 제2 공급부(132)의 외부에 노출되어 있을 수도 있다.
도 10을 참조하면, 제2 가림막 구조(152)는 적어도 일부가 제2 공급부(132) 외부에 노출된 상태이고, 제2 슬릿 구조(142)의 중앙에서부터 적어도 일부 공간을 차지하여 그 부분에서 중합체 조성물(30)이 외부로 토출되는 것을 차단한다. 그 결과, 제2 가림막 구조(152)가 차단한 부분으로 중합체 조성물(30)이 토출되지 않고, 차단하지 않은 부분으로만 상기 중합체 조성물(30)이 토출되어, 이송방향(D)으로 이송되는 집전체(10) 상에 도포할 수 있다.
도 11은 중합체 조성물(30)이 토출하는 부분의 단면도를 나타낸 것이다. 도 11을 참조하면, 제2 가림막 구조(152)가 제2 슬릿 구조(152)의 중앙에서부터 적어도 일부의 공간을 차단하고 있다. 중합체 조성물(30)은 상기 제2 가림막 구조(152)가 차단한 부분으로 토출하지 못하고, 차단하지 않은 공간(V2-1 및 V2-2)을 통해 토출하게 된다. 여기서, 상기 차단하지 않은 공간인 V2-1 및 V2-2의 형태와 크기는 각각 독립적일 수도 있다. 즉, 상기 제2 슬릿 구조(142)의 중앙에서부터 적어도 일부를 차단하는 공간은 제2 가림막 구조(152)에 의해 차단한 부분을 의미할 수 있다.
도 12는 제2 가림막 구조(152)의 형상 일부를 나타낸 것이다. 상기 제2 가림막 구조(152)의 형상은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 중합체 조성물(30)이 토출하는 부분에서 제2 가림막 구조(152)의 상기 중합체 조성물(30)과 접촉하는 부분이 오목면으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 가림막 구조(152)는 상기 중합체 조성물(30)과 접촉하는 적어도 한 면 또는 2개 이상의 면이 오목면으로 형성된 형태를 가질 수 있다. 이 경우에는 중합체 조성물(30)이 토출할 때 발생할 수 있는 와류 현상을 방지할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 중합체 조성물(30)이 활물질 조성물(20)의 슬라이딩 방지를 위한 뱅크(bank) 기능을 고려하면, 제1 가림막 구조(151)가 제1 슬릿 구조(141)를 개방한 폭과 제2 가림막 구조(152)가 제2 슬릿 구조(142)를 차단한 폭이 동일할 수 있다. 즉, 도 8에서 제1 가림막 구조(151)가 차단하지 않은 공간(V1)의 폭(U1)과 도 11에서 제2 가림막 구조(152)가 차단한 공간의 폭(U2)은 동일할 수 있다. 상기 폭인 U1 및 U2가 동일한 경우에는 집전체(10)의 표면에 대한 활물질 조성물(20)의 끝단에 형성된 면이 이루는 각도를 높여 불완전한 압연이 되는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 동일하다는 의미는 완전히 같지 않더라도 5% 차이 이내, 4% 차이 이내, 3% 차이 이내, 2% 차이 이내 또는 1% 차이 이내로 실질적으로 같다고 볼 수 있을 정도도 포함한다.
또한, 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 제1 가림막 구조(151)가 제1 슬릿 구조(141)를 차단한 하나의 폭(U3)과 제2 가림막 구조(152)가 제2 슬릿 구조(142)를 차단하지 않은 하나의 폭(U5)은 동일할 수 있고, 제1 가림막 구조(151)가 제1 슬릿 구조(141)를 차단한 다른 하나의 폭(U4)과 제2 가림막 구조(152)가 제2 슬릿 구조(142)를 차단하지 않은 다른 하나의 폭(U6)은 동일할 수 있다. 여기서, 상기 폭 U3 및 U5과 U4 및 U6는 집전체(10) 상에서 서로 대응하는 위치에 있을 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 상기 제1 가림막 구조(151) 및 제2 가림막 구조(152)는 탈부착이 가능하다. 상기 제1 가림막 구조(151) 및 제2 가림막 구조(152)가 탈부착이 가능하므로, 전지의 설계 모델에 따라서 상이한 활물질 조성물(20) 및 중합체 조성물(30)의 코팅폭 등을 맞추기 위해 상기 제1 가림막 구조(151) 및 제2 가림막 구조(152)의 구조를 변형시켜, 예를 들면 상기 제1 슬릿 구조(141) 또는 제2 슬릿 구조(142)에 각각 부착시킬 수 있다.
도 13은 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서 패턴 형성 단계(S20)를 전체적으로 나타낸 도면이다. 도 13을 참조하면, 낮은 위치(P-L)에서 높은 위치(PH)방향(D)으로 집전체(10)가 이송할 때, 제2 가림막 구조(152)를 마련한 제2 슬릿 구조(142)를 포함하는 제2 공급부(132)를 통해 중합체 조성물(30)이 소정의 간극(G)을 형성하면서 2개의 라인을 가지도록 집전체(10) 상에 도포되고, 제1 가림막 구조(151)를 마련한 제1 슬릿 구조(141)를 포함하는 제1 공급부(131)를 통해 활물질 조성물(20)이 상기 소정의 간극(G)을 채우도록 집전체(10) 상에 도포될 수 있다.
도 14는 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에 따른 제1 챔버(111) 및 제2 챔버(112)가 각각 복수개로 구비될 때의 패턴 형성 단계(S20)를 전체적으로 나타낸 도면이다. 도 14를 참조하면, 제1 챔버(111) 및 제2 챔버(112)를 각각 병렬로 구비하여 이송방향(D)으로 이송되는 집전체(10) 상에 복수의 패턴을 형성할 수도 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법의 패턴 형성 단계(S20)에서, 도포는 분리판(160)에 의해서 중합체 조성물(30)을 수용하는 제1 보조챔버(113a) 및 활물질 조성물(20)을 수용하는 제2 보조챔버(113b)를 포함하는 제3 챔버(113)를 구비하는 슬롯 다이(100)로 수행될 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 상기 슬롯 다이(100)는 활물질 조성물(20) 및 중합체 조성물(30)을 동시에 수용하는 제3 챔버(113)를 포함하는 챔버부(110)를 구비할 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이 상기 슬롯 다이(100)는 활물질 조성물(20)과 중합체 조성물(30)을 각각 제1 챔버(111) 및 제2 챔버(112)에 수용시킬 수도 있고, 동시에 제3 챔버(113)에 수용시킬 수도 있다. 여기서, 상기 제3 챔버(113)는 적어도 하나 이상의 분리판(160)을 구비하여 상기 제3 챔버(113)의 내부 부피 공간을 분획할 수 있고, 분획한 부피 공간의 적어도 일부에 상기 활물질 조성물(20)과 중합체 조성물(30)이 각각 독립적으로 구비될 수 있다. 여기서, 상기 제3 챔버(113)의 내부 부피 공간은 특별히 제한되는 것은 아니지만 10 L 이상, 20 L 이상, 30 L 이상, 40 L 이상, 50 L 이상, 60 L 이상 또는 70 L 이상일 수 있고, 다른 예시에서 상기 부피 공간은 200 L 이하, 180 L 이하, 160 L 이하, 140 L 이하, 120 L 이하 또는 100 L 이하일 수 있다.
도 15는 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서 제3 챔버(113)와 활물질 조성물(20) 및 중합체 조성물(30)의 도포 예시를 나타낸 것이다.
도 15를 참조하면, 제3 챔버(113)는 내부 부피 공간에 분리판(160)을 구비하고 있고, 상기 분리판(160)에 의해서 제1 보조챔버(113a)와 제2 보조챔버(113b)로 분획될 수 있다. 여기서, 상기 제2 보조챔버(113b)는 제1 보조챔버(113a)보다 높게 위치할 수 있다. 상기 제1 보조챔버(113a)에는 중합체 조성물(30)이 수용되어 있을 수 있고, 상기 제2 보조챔버(113b)에는 활물질 조성물(20)이 수용되어 있을 수 있다. 또한, 상기 분리판(160)는 복수개 구비되어 있을 수 있고, 중합체 조성물(30)이 수용된 제1 보조챔버(113a) 및 활물질 조성물(20)이 수용된 제2 보조챔버(113b) 이외에도 다른 조성물을 수용하거나 빈 공간을 가지는 추가 보조챔버를 구비하고 있을 수 있다.
또한, 도면에서는 도시하지 않았으나 상기 제1 보조챔버(113a)로 중합체 조성물(30)을 이송할 수 있도록 제2 주입부(122)가 추가로 구비되어 있을 수 있고, 상기 제2 보조챔버(113b)로 활물질 조성물(20)을 이송할 수 있도록 제1 주입부(121)가 추가로 구비되어 있을 수 있다. 또한, 도면에서는 도시하지 않았으나 제3 챔버(113)는 제1 보조챔버(113a)와 제1 보조 공급부를 구분짓거나 제2 보조챔버(113b)와 제2 보조 공급부를 구분지을 수 있는 플레이트(T)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 제1 보조 공급부는 상기 제1 보조챔버(113a) 내의 중합체 조성물(30)을 집전체(10)의 적어도 일면에 공급할 수 있고, 상기 제2 보조 공급부는 상기 제2 보조챔버(113b) 내의 활물질 조성물(20)을 집전체(10)의 적어도 일면에 공급할 수 있다.
또한, 도 15를 참조하면, 제3 챔버(113)는 제1 보조챔버(113a)와 연통되어 있는 제3 슬릿 구조(143) 및 제2 보조챔버(113b)와 연통되어 있는 제4 슬릿 구조(144)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 보조 공급부는 제3 슬릿 구조(143)를 포함할 수 있고, 제2 보조 공급부는 제4 슬릿 구조(144)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제3 슬릿 구조(143)는 집전체(10)의 이송 방향(D)에 대한 횡 방향으로 중합체 조성물(30)의 코팅폭과 소정의 간극을 결정할 수 있고, 제4 슬릿 구조(144)는 집전체(10)의 이송 방향(D)에 대한 횡 방향으로 활물질 조성물(20)의 코팅폭을 결정할 수 있다. 또한, 집전체(10) 상에 중합체 조성물(30)을 미세 조절하여 정확하게 공급하기 위해서 제3 슬릿 구조(143)의 너비(N6)는 제1 보조챔버(113a)의 너비(N5)보다 작을 수 있고, 상기 집전체(10) 상에 활물질 조성물(20)을 미세 조절하여 정확하게 공급하기 위해서 제4 슬릿 구조(144)의 너비(N8)는 제2 보조챔버(113b)의 너비(N6)보다 작을 수 있다.
또한, 여기서 활물질 조성물(20)이 중합체 조성물(30)이 형성한 소정의 간극(G)을 채워 상기 활물질 조성물(20)의 끝단에 형성된 면이 이루는 각도를 높이고, 상기 활물질 조성물(20)과 중합체 조성물(30)의 혼입을 방지하는 것을 고려하면, 제3 슬릿 구조(143)의 너비(N6)는 제4 슬릿 구조(144)의 너비(N8)보다 클 수 있다.
또한, 도 15를 참조하면, 이송 방향(D)에 따라 이송되는 집전체(10)의 일면에 중합체 조성물(30)이 소정의 간극(G)을 형성하면서 2개의 라인을 가지도록 도포되고, 활물질 조성물(20)이 상기 소정의 간극(G)을 채우도록 도포될 수 있다.
도 16은 제3 챔버(113)에서 활물질 조성물(20)과 중합체 조성물(30)이 토출하는 부분의 단면도를 나타낸 것이다(구체적으로, 도 16은 도 15에서 X 방향으로 보았을 때 나타나는 단면도로서 좌우로는 X1 및 X2로 나타남). 여기서, 제3 슬릿구조(143)와 제4 슬릿구조(144)는 분리판(160)에 의해 분리되어 있는 상태일 수 있다. 또한, 상기 제1 보조 공급부는 상기 중합체 조성물(30)이 소정의 간극(G)을 형성하면서 2개의 라인을 가지도록 도포하게 하는 제3 가림막 구조(153)를 포함할 수 있다. 상기 제3 가림막 구조(153)는 전술한 제2 가림막 구조(152)와 동일한 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 보조 공급부는 상기 활물질 조성물(20)이 상기 소정의 간극(G)을 채우면서 도포하게 하는 제4 가림막 구조(154)를 포함할 수 있다. 상기 제4 가림막 구조(154)는 전술한 제1 가림막 구조(151)와 동일한 특성을 가질 수 있다.
예를 들어 도 16을 참조하면, 제3 가림막 구조(153)는 제3 슬릿 구조(143)에 구비(또는, 제1 보조 공급부에 구비됨)되고 상기 제3 슬릿 구조(143)의 중앙에서부터 적어도 일부의 공간을 차단하고 있다. 중합체 조성물(30)은 상기 제3 가림막 구조(153)가 차단한 부분으로 토출하지 못하고, 차단하지 않은 공간(V3-1 및 V3-2)을 통해 토출하게 된다. 여기서, 상기 차단하지 않은 공간인 V3-1 및 V3-2의 형태와 크기는 각각 독립적일 수도 있다.
또한, 전술한 바와 같이 상기 제3 가림막 구조(153)는 집전체에 도포된 중합체 조성물이 소정의 간극이 형성되도록 제3 슬릿 구조(143)에 구비되어 있을 수 있다.
또한, 상기 제3 가림막 구조(153)는 도 12에서 도시된 바와 같이, 중합체 조성물(30)이 토출할 때 발생할 수 있는 와류 현상을 방지하기 위해 상기 중합체 조성물(30)과 접촉하는 적어도 한 면 또는 2개 이상의 면이 오목면으로 형성된 형태를 가질 수 있다.
또한, 예를 들어 도 16을 참조하면, 제4 가림막 구조(154)는 제4 슬릿 구조(144)에 구비(또는, 제2 보조 공급부에 구비됨)되고 상기 제4 슬릿 구조(144)의 양 끝에 일정 공간을 차단하고 있다. 활물질 조성물(20)은 상기 제4 가림막 구조(154)가 차단한 부분으로 토출하지 못하고, 차단하지 않은 공간(V4)을 통해 토출하게 된다. 즉, 상기 제4 슬릿 구조(144)의 중앙에서부터 적어도 일부를 개방하는 공간이 상기 차단하지 않은 공간(V4)을 의미할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 상기 제4 가림막 구조(154)는 집전체에 도포된 활물질 조성물에 간극을 형성하지 않도록 하면서 코팅폭을 감축하도록 제4 슬릿 구조(144)에 구비되어 있을 수 있다.
또한, 상기 제4 가림막 구조(154)는 도 9에서 도시된 바와 같이, 활물질 조성물(20)이 토출할 때 발생할 수 있는 와류 현상을 방지하기 위해 상기 활물질 조성물(20)과 접촉하는 적어도 한 면이 오목면으로 형성된 형태를 가질 수 있다.
또한, 도 16을 참조하면, 중합체 조성물(30)이 활물질 조성물(20)의 슬라이딩 방지를 위한 뱅크(bank) 기능을 고려하면, 제4 가림막 구조(154)가 제4 슬릿 구조(144)를 개방한 폭과 제3 가림막 구조(153)가 제3 슬릿 구조(143)를 차단한 폭이 동일할 수 있다. 즉, 도 16에서 제4 가림막 구조(154)가 차단하지 않은 공간(V4)의 폭과 제3 가림막 구조(153)가 차단한 공간의 폭은 U7로 동일할 수 있다. 또한, 제3 가림막 구조(153)가 차단하지 않은 공간(V3-1 및 V3-2)의 폭과 제4 가림막 구조(154)가 차단한 공간의 폭은 각각 U8 및 U9로 동일할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서, 패턴 건조 단계(S30)는 집전체(10)의 적어도 일면에 형성된 패턴(P)을 건조하는 단계일 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법의 패턴 건조 단계(S30)는 미건조 상태인 활물질 조성물(20) 및 중합체 조성물(30)을 동시에 건조시킬 수 있다. 미건조 상태인 활물질 조성물(20) 및 중합체 조성물(30)로 패턴을 형성한 후 동시에 건조시키면, 그렇지 않은 것에 비해 공정이 단순해지고 활물질 조성물(20)로 형성되는 활물질층과 중합체 조성물(30)로 형성되는 중합체층의 밀착력을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 활물질 조성물(20)을 먼저 집전체(10)에 도포하고 상기 도포된 활물질 조성물(20)을 건조시킨 후 중합체 조성물(30)을 도포하거나, 중합체 조성물(30)을 먼저 집전체(10)에 도포하고 상기 도포된 중합체 조성물(30)을 전조시킨 후 활물질 조성물(20)을 도포하는 경우에 비해, 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법이 단순한 공정으로 생산성을 향상시킬 수 있고, 건조 후 활물질층과 중합체층의 밀착력을 향상시킬 수 있다.
본 출원에서 사용하는 용어인 미건조란 건조 공정을 별도로 수행하지 않아 실질적으로 건조되지 않은 상태를 의미할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법의 패턴 건조 단계는, 당업계에서 일반적으로 이용되는 건조 방식을 이용할 수 있고, 미건조된 활물질 조성물 및 중합체 조성물을 충분히 건조시킬 수 있다면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 건조 방식으로 열풍 또는 적외선을 이용할 수 있다. 상기 열풍을 사용하는 경우에는 약 50 C 내지 200 C에서 1분 내지 5분동안 건조가 수행될 수 있고, 상기 적외선을 사용하는 경우에는 약 1 내지 5 ㎛ 범위 내의 파장 영역을 가진 광으로 건조가 수행될 수 있다.
본 출원은 상기 본 출원의 일 예에 따른 전극의 제조방법에서 제조된 전극을 제공할 수 있고, 상기 전극은 음극 또는 양극일 수 있다. 집전체 상에 도포된 활물질 조성물은 건조되면서 활물질층이 될 수 있고, 상기 집전체 상에 도포된 중합체 조성물은 건조되면서 중합체층이 될 수 있다. 상기 중합체층은 바람직하게 절연 성능을 가지는 절연층일 수 있다.
또한, 본 출원은 상기 전극을 포함하는 2차 전지를 제공할 수 있다. 구체적으로, 상기 2차 전지는 리튬 이온 전지일 수 있다. 또한, 상기 2차 전지는 양극, 상기 양극과 대향하여 위치하는 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 세퍼레이터 및 전해액을 포함한다. 이 때, 상기 2차 전지는 상기 양극, 음극, 세퍼레이터의 전극 조립체를 수납하는 전지용기, 및 상기 전지용기를 밀봉하는 밀봉 부재를 선택적으로 더 포함할 수 있다.
상기 세퍼레이터는 음극과 양극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로, 당업계에서 일반적으로 사용하는 세퍼레이터라면 특별히 제한 없이 사용할 수 있고, 특히 전해액의 이온 이동에 대해 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다. 구체적으로는 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 중합체, 프로필렌 중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름 또는 이들의 2층 이상의 적층 구조체가 사용될 수 있다. 또 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프 탈레이트 섬유 등으로 된 부직포가 사용될 수도 있다. 또, 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 세라믹 성분 또는 고분자 물질이 포함된 코팅된 세퍼레이터가 사용될 수도 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조로 사용될 수 있다.
상기 전해액은 당업계에서 일반적으로 사용하는 유기계 액체 전해질, 무기계 액체 전해질, 겔형 고분자 전해질, 용융형 무기 전해질 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 전해액은 유기 용매 및 리튬염을 포함할 수 있다.
상기 유기 용매로는 전지의 전기 화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 할 수 있는 것이라면 특별한 제한없이 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 유기 용매로는, 메틸 아세테이트(methyl acetate), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), γ-부티로락톤(γ-butyrolactone), ε-카프로락톤(ε-caprolactone) 등의 에스테르계 용매; 디부틸 에테르(dibutyl ether) 또는 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran) 등의 에테르계 용매; 시클로헥사논(cyclohexanone) 등의 케톤계 용매; 벤젠(benzene), 플루오로벤젠(fluorobenzene) 등의 방향족 탄화수소계 용매; 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate, DMC), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate, DEC), 메틸에틸카보네이트(methylethylcarbonate, MEC), 에틸메틸카보네이트(ethylmethylcarbonate, EMC), 에틸렌카보네이트(ethylenecarbonate, EC), 프로필렌카보네이트(propylene carbonate, PC) 등의 카보네이트계 용매; 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등의 알코올계 용매; R-CN(R은 탄소수 2 내지 20의 직쇄상, 분지상 또는 환 구조의 탄화수소기이며, 이중결합 방향 환 또는 에테르 결합을 포함할 수 있다) 등의 니트릴류; 디메틸포름아미드 등의 아미드류; 1,3-디옥솔란 등의 디옥솔란류; 또는 설포란(sulfolane)류 등이 사용될 수 있다. 이중에서도 카보네이트계 용매가 바람직하고, 전지의 충방전 성능을 높일 수 있는 높은 이온전도도 및 고유전율을 갖는 환형 카보네이트(예를 들면, 에틸렌카보네이트 또는 프로필렌카보네이트 등)와, 저점도의 선형 카보네이트계 화합물(예를 들면, 에틸메틸카보네이트, 디메틸카보네이트 또는 디에틸카보네이트 등)의 혼합물이 보다 바람직하다. 이 경우 환형 카보네이트와 사슬형 카보네이트는 약 1:1 내지 약 1:9의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 전해액의 성능이 우수하게 나타날 수 있다.
상기 리튬염은 2차 전지에서 사용되는 리튬 이온을 제공할 수 있는 화합물이라면 특별한 제한없이 사용될 수 있다. 구체적으로 상기 리튬염은, LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiSbF6, LiAl04, LiAlCl4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN(C2F5SO3)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2. LiCl, LiI, 또는 LiB(C2O4)2 등이 사용될 수 있다. 상기리튬염의 농도는 0.1 내지 2.0M 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 리튬염의 농도가 상기 범위에 포함되면, 전해액이 적절한 전도도 및 점도를 가지므로 우수한 전해액 성능을 나타낼 수 있고, 리튬 이온이 효과적으로 이동할 수 있다.
상기 전해액에는 상기 전해액 구성 성분들 외에도 전지의 수명특성 향상, 전지 용량 감소 억제, 전지의 방전 용량 향상 등을 목적으로 예를 들어, 디플루오로에틸렌카보네이트 등과 같은 할로알킬렌카보네이트계 화합물, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사인산 트리아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시에탄올 또는 삼염화 알루미늄 등의 첨가제가 1종 이상 더 포함될 수도 있다. 이때 상기 첨가제는 전해액 총 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 2차 전지는 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 등의 휴대용 기기, 및 하이브리드 전기자동차(hybrid electric vehicle, HEV) 등의 전기 자동차 분야에 적용될 수 있다.
10: 집전체
131: 제1 공급부
20: 활물질 조성물 132: 제2 공급부
30: 중합체 조성물 141: 제1 슬릿 구조
40: 회전롤 142: 제2 슬릿 구조
50: 가압롤 143: 제3 슬릿 구조
100: 슬롯 다이 144: 제4 슬릿 구조
111: 제1 챔버 151: 제1 가림막 구조
112: 제2 챔버 152: 제2 가림막 구조
113: 제3 챔버 153: 제3 가림막 구조
113a: 제1 보조챔버 154: 제4 가림막 구조
113b: 제2 보조챔버 160: 분리판
121: 제1 주입부 T: 플레이트
122: 제2 주입부
20: 활물질 조성물 132: 제2 공급부
30: 중합체 조성물 141: 제1 슬릿 구조
40: 회전롤 142: 제2 슬릿 구조
50: 가압롤 143: 제3 슬릿 구조
100: 슬롯 다이 144: 제4 슬릿 구조
111: 제1 챔버 151: 제1 가림막 구조
112: 제2 챔버 152: 제2 가림막 구조
113: 제3 챔버 153: 제3 가림막 구조
113a: 제1 보조챔버 154: 제4 가림막 구조
113b: 제2 보조챔버 160: 분리판
121: 제1 주입부 T: 플레이트
122: 제2 주입부
Claims (18)
- 집전체를 이송하는 이송 단계;
상기 이송되는 집전체의 적어도 일면에 활물질 조성물 및 중합체 조성물을 도포하여 패턴을 형성하는 패턴 형성 단계; 및
상기 집전체의 적어도 일면에 형성된 상기 패턴을 건조하는 패턴 건조 단계를 포함하고,
상기 패턴 형성 단계에서, 상기 중합체 조성물은 소정의 간극을 형성하면서 도포되고, 상기 활물질 조성물은 상기 소정의 간극에 도포되는 전극의 제조방법. - 제1항에 있어서, 집전체의 표면에 대한 활물질 조성물의 끝단에 형성된 면이 이루는 각도는 80° 내지 90°의 범위 내인 전극의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 패턴 형성 단계는 중합체 조성물이 이송되는 집전체의 적어도 일면에 도포되는 제1 코팅단계 및 활물질 조성물이 이송되는 집전체의 적어도 일면에 도포되는 제2 코팅단계를 포함하고,
상기 제1 코팅단계는 상기 제2 코딩단계보다 먼저 수행되는 전극의 제조방법. - 제1항에 있어서, 패턴 형성 단계에서, 도포는 활물질 조성물을 수용하는 제1 챔버 및 중합체 조성물을 수용하는 제2 챔버를 포함하는 챔버부를 구비하는 슬롯 다이로 수행되는 전극의 제조방법.
- 제4항에 있어서, 슬롯 다이는 제1 챔버 내의 활물질 조성물을 이송되는 집전체의 적어도 일면에 공급하는 제1 공급부 및 제2 챔버 내의 중합체 조성물을 상기 이송되는 집전체의 적어도 일면에 공급하는 제2 공급부를 추가로 구비하는 전극의 제조방법.
- 제5항에 있어서, 제1 공급부는 집전체의 이송 방향에 대한 횡 방향으로 활물질 조성물의 코팅폭을 결정하는 제1 슬릿 구조를 포함하고, 제2 공급부는 집전체의 이송 방향에 대한 횡 방향으로 중합체 조성물의 코팅폭과 소정의 간극을 결정하는 제2 슬릿 구조를 포함하는 전극의 제조방법.
- 제6항에 있어서, 제1 공급부는 집전체에 도포된 활물질 조성물에 간극을 형성하지 않도록 하면서 코팅폭을 감축하는 제1 가림막 구조를 포함하고, 제2 공급부는 집전체에 도포된 중합체 조성물이 소정의 간극이 형성되도록 하는 제2 가림막 구조를 포함하며,
상기 제1 가림막 구조는 제1 슬릿 구조의 중앙에서부터 적어도 일부를 개방하고, 상기 제2 가림막 구조는 제2 슬릿 구조의 중앙에서부터 적어도 일부를 차단하는 전극의 제조방법. - 제7항에 있어서, 제1 가림막 구조가 제1 슬릿 구조를 개방한 폭과 제2 가림막 구조가 제2 슬릿 구조를 차단한 폭이 동일한 전극의 제조방법.
- 제7항에 있어서, 제1 가림막 구조는 활물질 조성물과 접촉하는 적어도 한 면이 오목면으로 형성된 형태를 가지는 전극의 제조방법.
- 제7항에 있어서, 제2 가림막 구조는 중합체 조성물과 접촉하는 적어도 한 면이 오목면으로 형성된 형태를 가지는 전극의 제조방법.
- 제4항에 있어서, 제1 챔버가 제2 챔버보다 높게 위치한 전극의 제조방법.
- 제4항에 있어서, 슬롯 다이는 제1 챔버 내로 활물질 조성물을 주입하는 제1 주입부 및 제2 챔버 내로 중합체 조성물을 주입하는 제2 주입부를 포함하는 주입부를 추가로 구비하는 전극의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 패턴 형성 단계에서, 도포는 분리판에 의해서 중합체 조성물을 수용하는 제1 보조챔버 및 활물질 조성물을 수용하는 제2 보조챔버를 포함하는 제3 챔버를 구비하는 슬롯 다이로 수행되는 전극의 제조방법.
- 제13항에 있어서, 제2 보조챔버는 제1 보조챔버보다 높게 위치한 전극의 제조방법.
- 제13항에 있어서, 제3 챔버는 제1 보조챔버와 연통되어 있는 제3 슬릿 구조 및 제2 보조챔버와 연통되어 있는 제4 슬릿 구조를 포함할 수 있고, 상기 제3 슬릿 구조의 너비(N6)는 제4 슬릿 구조의 너비(N8)보다 큰 전극의 제조방법.
- 제15항에 있어서, 제3 슬릿 구조는 집전체에 도포된 중합체 조성물이 소정의 간극이 형성되도록 하는 제3 가림막 구조를 포함하고, 제4 슬릿 구조는 집전체에 도포된 활물질 조성물에 간극을 형성하지 않도록 하면서 코팅폭을 감축하는 제4 가림막 구조를 포함하며,
상기 제4 가림막 구조는 제4 슬릿 구조의 중앙에서부터 적어도 일부를 개방하고, 상기 제3 가림막 구조는 제3 슬릿 구조의 중앙에서부터 적어도 일부를 차단하는 전극의 제조방법. - 제16항에 있어서, 제4 가림막 구조가 제4 슬릿 구조를 개방한 폭과 제3 가림막 구조가 제3 슬릿 구조를 차단한 폭이 동일한 전극의 제조방법.
- 제16항에 있어서, 제3 가림막 구조는 중합체 조성물과 접촉하는 적어도 한 면이 오목면으로 형성된 형태를 가지고, 제4 가림막 구조는 활물질 조성물과 접촉하는 적어도 한 면이 오목면으로 형성된 형태를 가지는 전극의 제조방법.
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| KR1020210104730A KR20230022679A (ko) | 2021-08-09 | 2021-08-09 | 전극의 제조방법 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190093524A (ko) | 2018-02-01 | 2019-08-09 | 주식회사 엘지화학 | 리튬 이차전지용 전극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 |
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2021
- 2021-08-09 KR KR1020210104730A patent/KR20230022679A/ko active Search and Examination
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190093524A (ko) | 2018-02-01 | 2019-08-09 | 주식회사 엘지화학 | 리튬 이차전지용 전극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 |
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