KR20230078293A - 전극 시트 캘린더링 장치 및 상기 캘린더링 장치를 포함하는 건식 전극 제조 장치 - Google Patents

전극 시트 캘린더링 장치 및 상기 캘린더링 장치를 포함하는 건식 전극 제조 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건식 전극 시트 캘린더링 장치 및 상기 캘린더링 장치를 포함하는 건식 전극 제조 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명의 건식 전극 시트 캘린더링 장치는 전극 시트의 장력을 측정하고, 상기 측정된 전극 시트의 장력값을 기반으로 전극 시트의 장력을 조절하는 압연 속도 조절 기구를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

전극 시트 캘린더링 장치 및 상기 캘린더링 장치를 포함하는 건식 전극 제조 장치{AN ELECTRODE SHEET CALENDERING APPARATUS AND A DRY ELECTRODE MANUFACTURING APPARATUS COMPRISING THE CALENDERING APPARATUS}
본 발명은 전극 시트 캘린더링 장치 및 상기 캘린더링 장치를 포함하는 전극 제조 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명의 전극 시트 캘린더링 장치는 전극 시트의 장력을 측정 및 조절하는 압연 속도 조절 기구를 구비하는 것을 특징으로 한다.
리튬이차전지에 사용되는 전극은, 통상, 전극 활물질과 필요에 따라 사용되는 도전재를 바인더로 결착시킴으로써 형성된 전극 활물질층을 집전체 상에 적층하여 이루어진다. 일반적으로 전극 활물질, 바인더, 도전재 등을 포함하는 도포 전극용 슬러리를 집전체 상에 도포하고, 용제를 열처리하여 제거하는 습식 제조 방법 등을 이용하여 전극을 제조해왔다. 하지만 이들 방법에서는, 중합체 필름의 건조나 도포 전극용 슬러리로부터 용제를 효과적으로 제거하기 위한 추가적인 에너지 및 공정 등이 필요해 공정의 효율성 및 경제성이 떨어지는 문제가 있었다.
따라서, 도포 전극용 슬러리를 이용하지 않고 전극을 제조하는 건식 제조 방법이 다수 제안되고 있다. 이들 방법으로 전극 활물질, 바인더 및 도전재를 용매나 분산매 등과 같은 액체 매질 없이 혼합한 후, 분말 혼합물을 압연롤에 통과시켜 전극 시트를 만드는 기술 등이 있다.
다만, 목적하는 두께를 갖는 전극을 제조하기 위해 복수개의 압연롤에 전극 시트를 통과하는 캘린더링 공정에서, 전극 시트의 공급 및 이송 속도, 압연롤 간의 회전 속도 등에 미세한 차이가 발생하여 전극 시트가 부분적으로 정체되고 밀리는 문제 등이 빈번히 발생하였다.
일본공개특허 제2000-173601호
본 발명은 전극 시트를 연속으로 압연하는 캘린더링 공정에서, 전극 시트의 정체 및 밀림 현상으로 인해 전극 시트가 엉키는 문제를 해결할 목적을 갖는다. 또한 본 발명은 용제의 사용없이 건식으로 전극을 제조함에 있어서, 전극 시트를 효과적으로 집전체 상에 합착시킬 수 있는 전극 제조장치를 제공할 목적을 갖는다.
본 발명에 의하면, 전극 시트를 압연하는 전극 시트 캘린더링 장치로서, 대향하는 한 쌍의 압연롤을 구비하고, 서로 이격되게 배치되는 복수개의 압연 유닛; 및 상기 압연 유닛 사이에서 이송되는 전극 시트에 인가된 장력을 측정하여 상기 압연롤의 회전 속도를 제어하는 압연 속도 조절 기구; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 시트 캘린더링 장치를 제공한다.
구체적으로 상기 압연 속도 조절 기구는 전극 시트의 전 또는 후 또는 전후에 배치된 압연 유닛의 각각의 압연롤의 회전 속도, 또는 상기 압연 유닛에 구비된 한 쌍의 압연롤의 회전 속도비를 제어할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 압연 속도 조절 기구는 상기 전극 시트의 장력이 강해지면, 상기 압연 속도 조절 기구의 전방 또는 후방에 배치된 압연롤의 회전 속도를 감속시키고, 상기 전극 시트의 장력이 약해지면, 상기 압연 속도 조절 기구의 전방 또는 후방에 배치된 압연롤의 회전 속도를 가속시킬 수 있다.
한편, 상기 압연 유닛은 전극 시트의 상부에 위치한 상부 압연롤 및 상기 상부 압연롤에 대향하도록 전극 시트의 하부에 위치한 하부 압연롤을 포함하고, 상기 상부 압연롤 및 하부 압연롤의 간격만큼 상기 전극 시트의 두께가 조정되는 것일 수 있다.
또한, 상기 상부 압연롤 및 하부 압연롤의 회전 속도는 서로 다를 수 있다.
일 실시예로, 상기 압연 속도 조절 기구는 전극 시트의 상부에 위치하여 회전하는 장력 유지롤; 및 상기 장력 유지롤의 변위를 측정하는 변위 검출기; 를 포함하고, 상기 변위 검출기에 의하여 도출된 변위에 따라 상기 전극 시트의 장력을 측정하고, 이 장력에 기초하여 상기 압연롤의 회전속도를 제어할 수 있다.
또한, 상기 압연 속도 조절기구는 상기 장력 유지롤 양측의 회전축과 결합되어 상기 장력 유지롤이 상하로 이동할 수 있도록 가이드하는 가이드 슬릿을 포함하는 지지부재; 및 상기 장력 유지롤에 연결되어 상기 장력 유지롤에 일정 하중을 가하는 하중부재를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 압연 속도 조절 기구는 상기 장력 유지롤이 상방으로 변위할 때 그 변위량에 따른 장력값에 기초하여, 상기 장력 유지롤의 전방 또는 후방에 위치한 압연롤의 회전 속도를 감속시키고, 상기 장력 유지롤이 하방으로 변위할 때 그 변위량에 따른 장력값에 기초하여, 상기 장력 유지롤의 전방 또는 후방에 위치한 압연롤의 회전 속도를 가속시킬 수 있다.
다른 실시예로, 상기 압연 속도 조절 기구는 전극 시트 상에 위치하여 회전하는 지지롤; 및 상기 지지롤의 하중 변화를 측정하는 센서; 를 포함하고, 상기 센서에 의하여 측정된 하중 변화에 따라 상기 압연롤의 회전속도를 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 압연 속도 조절 기구는 상기 지지롤의 하중이 증가할 때 그 하중 변화량에 기초하여 상기 지지롤의 전방 또는 후방에 위치한 압연롤의 회전 속도를 감속시키고, 상기 지지롤의 하중이 감소할 때 그 하중 변화량에 기초하여 상기 지지롤의 전방 또는 후방에 위치한 압연롤의 회전 속도를 가속시킬 수 있다.
결과적으로 상기 압연 속도 조절 기구는 압연롤의 회전 속도를 조절하여 상기 전극 시트에 인가된 장력이 일정하게 유지될 수 있도록 제어할 수 있다.
본 발명에 의하면, 전극 시트의 상부에 위치하여 회전하는 장력 유지롤; 및 상기 장력 유지롤의 변위를 측정하는 변위 검출기; 를 포함하고, 상기 변위 검출기에 의하여 도출된 변위에 따라 상기 전극 시트의 장력을 측정하고, 이 장력에 기초하여 상기 압연롤의 회전속도를 제어하는 압연 속도 조절 기구 및 전극 시트 상에 위치하여 회전하는 지지롤; 및 상기 지지롤의 하중 변화를 측정하는 센서; 를 포함하고, 상기 센서에 의하여 측정된 하중 변화에 따라 상기 압연롤의 회전속도를 제어하는 압연 속도 조절 기구 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 시트 캘린더링 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 서로 대향하도록 배치되어 회전하고, 공급되는 건식 재료를 압연하여 시트 형태로 가공하는 한 쌍의 공급롤을 포함하는 시트 제조부; 상기 전극 시트를 단계적으로 압연하는 상기 제1항의 전극 시트 캘린더링 장치를 포함하는 압연부; 상기 압연된 전극 시트를 집전체와 합착시켜 전극을 제조하는 압착부재를 포함하는 라미네이트부; 및 상기 전극을 권취하는 권취롤을 포함하는 권취부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 제조 장치를 제공한다.
상기 공급된 집전체는 상기 전극 시트의 상면 및 하면 중 어느 일면에 제공되어 합착될 수 있다.
본 발명은 전극 시트를 연속적으로 압연하는 과정에서 상기 전극 시트의 장력을 실시간 측정 및 조절함으로써 안정적으로 전극 시트를 제조하는 효과를 갖는다. 또한 본 발명은 건식 전극을 제조함에 있어서, 전극 시트의 정체 및 밀림 현상을 제거함으로써 공정의 효율성 및 경제성을 향상시키는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전극 시트 캘린더링 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 조절 기구에 대한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 조절 기구의 구동을 나타낸 것이다.
도 4는 상기 도 3의 제1 조절 기구에 대한 제어 체계도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전극 시트 캘린더링 장치의 개략적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제2 조절 기구에 대한 사시도이다.
도 7은 상기 도 6의 제2 조절 기구에 대한 제어 체계도를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 건식 전극 제조 장치의 개략적인 구성도이다.
이하, 첨부한 도면과 여러 실시예에 의하여 본 발명의 세부 구성을 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 또한 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니며 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 전극 시트 캘린더링 장치 및 상기 캘린더링 장치를 포함하는 전극 제조 장치에 관한 것이다.
상기 전극 시트 캘린더링 장치는 전극 시트(10)의 장력을 측정하고, 상기 전극 시트(10)의 장력을 조절하는 압연 속도 조절 기구(200)를 구비한다. 보다 구체적으로 본 발명의 전극 시트 캘린더링 장치는 대향하는 한 쌍의 압연롤을 구비하고, 서로 이격되게 배치되는 복수개의 압연 유닛(100) 및 상기 압연 유닛(100) 사이에서 이송되는 전극 시트(10)에 인가된 장력을 측정하여 상기 압연롤의 회전 속도를 제어하는 압연 속도 조절 기구(200)를 포함하는 것이 특징이다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 전극 시트 캘린더링 장치 구성에 대해 설명하고, 도 6을 참조하여 본 발명의 전극 제조 장치 구성에 대해 설명하겠다.
전극 시트 캘린더링 장치
(제1 실시형태)
전극 시트(10)를 압연하는 전극 시트 캘린더링 장치로서, 본 발명의 전극 시트 캘린더링 장치는 서로 대향하도록 배치되어 회전하는 한 쌍의 압연롤을 구비하고 서로 이격되게 배치되는 복수개의 압연 유닛(100), 및 압연 속도 조절 기구(200)를 포함한다.
상기 압연 유닛(100)은 일정 간격 이격된 상태로 회전하는 한 쌍의 압연롤을 포함하는데, 상기 압연롤 사이로 전극 시트(10)를 통과시키면서 상기 압연롤의 이격 거리만큼 상기 전극 시트(10)의 두께를 조정할 수 있다. 구체적으로 상기 한 쌍의 압연롤은 세로 또는 가로 방향으로 나란히 배치(본 발명에서는 이해의 편의상 세로 방향으로 배치된 압연롤 기준으로 설명함.)되고, 서로 다른 방향으로 회전함으로써 그 사이를 통과하는 전극 시트(10)를 가압하여 상기 전극 시트(10)의 두께를 감소시키고, 길이방향으로 상기 전극 시트(10)를 늘리는 작업을 수행한다. 상기 가압을 통해 전극 시트(10) 내에 포함되는 입자들은 연신되고, 상기 전극 시트(10)의 내부는 더욱 치밀해질 수 있다.
상기 압연 유닛(100)은 전극 시트(10)의 상부에 위치한 상부 압연롤(110) 및 상기 상부 압연롤(110)에 대향하도록 전극 시트(10)의 하부에 위치한 하부 압연롤(120)을 포함한다.
상기 상부 압연롤(110) 및 하부 압연롤(120) 중 어느 하나의 압연롤은 대향하는 압연롤 방향으로 이동할 수 있다. 즉, 상기 압연롤의 이동으로 압연롤 사이의 간격을 조절할 수 있다. 이때 상기 상부 압연롤(110) 및 하부 압연롤(120)의 간격만큼 해당 압연 유닛(100)을 통과하는 전극 시트(10)의 두께가 조정되게 된다. 전극 시트(10)의 이송이 우측방향으로 한정될 경우, 상기 상부 압연롤(110)은 반시계 방향으로 회전하며, 상기 하부 압연롤(120)은 시계 방향으로 회전하게 된다.
본 발명에 있어서, 상기 상부 압연롤(110)과 상기 하부 압연롤(120)의 회전 속도는 서로 다른 것이 바람직하다. 즉, 상기 상부 압연롤(110) 및 하부 압연롤(120)이 상기 전극 시트(10)의 상면 및 하면에 각각 다른 속도비로 가압하여 상기 전극 시트(10)에 전단력을 효과적으로 전달할 수 있게 되고, 그로 인해 상기 전극 시트(10)의 연신성이 향상될 수 있다. 상기 전극 시트(10)는 내구성이 약하기 때문에 연신성이 낮아지고 뻣뻣해질수록 공정 중 끊어짐 현상이 빈번해질 수 있다.
반대로, 상기 상부 압연롤(110) 및 하부 압연롤(120)의 회전 속도가 동일해질수록 상기 전극 시트(10)의 압착이 잘 됨으로써 상기 전극 시트(10)의 밀도가 상승하고, 공극률이 저하되게 된다. 때문에 오히려 전극 시트(10)의 성질이 뻣뻣하게 변형되어 상기 전극 시트(10)의 연신성이 저하되어 공정 중 전극 시트(10)의 끊어지는 현상이 발생하게 된다.
본 발명의 전극 시트 캘린더링 장치는 복수개의 압연 유닛(100)을 포함하는데, 전극 시트(10)의 이송방향으로 갈수록 상기 압연 유닛(100)에 포함되는 한 쌍의 압연롤 간격은 좁아질 수 있다. 즉, 상기 전극 시트(10)를 처음 가압하는 압연롤의 간격보다 상기 전극 시트(10)를 마지막으로 가압하는 압연롤의 간격이 더 좁은 것이 바람직하다. 이는 캘린더링 공정에 처음 투입된 상태의 전극 시트(10)의 두께를 한번에 가압하여 원하는 두께로 가공할 경우, 상기 전극 시트(10)가 공정 중 끊어지거나, 또는 찌그러지는 현상이 발생할 수 있기 때문이다. 대신 전극 시트(10)를 단계적으로 가압하면, 전극 시트(10)가 받는 부담이 줄어들기 때문에, 상기 전극 시트(10)를 안정적으로 원하는 두께로 가공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전극 시트 캘린더링 장치의 개략적인 구성도이다.
상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 전극 시트 캘린더링 장치는 서로 대향하도록 배치된 한 쌍의 압연롤을 포함하고 서로 이격되게 배치되는 복수개의 압연 유닛(100) 및 상기 압연 유닛(100) 사이에서 이송되는 전극 시트(10)에 인가된 장력을 측정하여 상기 압연롤의 회전 속도를 제어하는 압연 속도 조절 기구(200)를 포함하는 것을 알 수 있다.
상기 압연 속도 조절 기구(200)는 전극 시트(10)의 전 또는 후 또는 전후에 배치된 압연 유닛(100)에 포함된 각각의 압연롤의 회전 속도 또는 상기 압연 유닛(100)에 구비된 한 쌍의 압연롤의 회전 속도비를 제어하는 것이 특징이다. 상기 회전 속도비의 경우, 하나의 압연롤의 속도 대비 쌍으로 회전하는 다른 하나의 압연롤의 속도를 증감시켜 회전 속도비를 제어할 수 있다.
상기 압연 속도 조절 기구(200)는 상기 전극 시트(10)의 장력이 강해지면, 상기 전극 시트(10)의 전방 또는 후방에 배치된 압연롤의 회전 속도를 감속시키고, 상기 전극 시트(10)의 장력이 약해지면, 상기 전극 시트(10)의 전방 또는 후방에 배치된 압연롤의 회전 속도를 가속시키게 된다.
본 발명의 제1 실시형태에 따른 전극 시트 캘린더링 장치에 포함된 압연 속도 조절 기구(200)는 전극 시트(10)의 상부에 위치하여 회전하는 장력 유지롤(210) 및 상기 장력 유지롤(210)의 변위를 측정하는 변위 검출기(240)(미도시)를 포함하고, 상기 변위 검출기(240)에 의하여 도출된 변위에 따라 상기 전극 시트(10)의 장력을 측정하고, 이 장력에 기초하여 상기 압연롤의 회전속도를 제어한다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하며 압연롤의 회전 속도를 제어하는 상기 압연 속도 조절 기구(200)의 구성, 동작 방식 및 제어 체계에 대해 구체적으로 설명하겠다.
도 2는 본 발명의 압연 속도 조절 기구(200)에 대한 개략적인 사시도이다.
상기 도 2를 참조하면, 상기 장력 유지롤(210)은 상기 전극 시트(10)의 상부에 위치하여 상기 전극 시트(10)에 일정한 하중을 전달하고 있는 것을 알 수 있다.
또한 상기 압연 속도 조절 기구(200)는 상기 장력 유지롤(210) 양측의 회전축(211)과 결합되어 상기 장력 유지롤(210)이 상하로 이동할 수 있도록 가이드하는 가이드 슬릿(221)을 포함하는 지지부재(220) 및 상기 장력 유지롤(210)에 연결되어 상기 장력 유지롤(210)에 일정 하중을 가하는 하중부재(230)를 더 포함한다.
도 2를 참조하면, 상기 지지부재(220)가 상기 장력 유지롤(210) 양측에 구비되고 회전축(211)과 결합되어 상기 장력 유지롤(210)이 상하로 이동할 수 있도록 지지하는 것을 알 수 있다. 이때 상기 장력 유지롤(210)은 회전축(211)에 지지되어 회전될 수 있으며, 상기 장력 유지롤(210) 및 회전축(211)은 베어링 등의 부재(미도시)를 통해 연결될 수 있다. 상기 장력 유지롤(210)의 양측면으로 관통하여 돌출된 회전축(211)은 각각 지지부재(220)와 결합될 수 있다. 구체적으로 지지부재(220)의 높이 방향을 따라 형성된 가이드 슬릿(221)에 상기 회전축(211)이 삽입 및 지지될 수 있다. 상기 지지부재(220)는 바닥 등에 고정되고, 상기 회전축(211)은 상기 가이드 슬릿(221)을 따라 상하로 이동하며 상기 장력 유지롤(210)을 지지한다.
상기 압연 속도 조절 기구(200)는 상기 장력 유지롤(210)에 연결되어 상기 장력 유지롤(210)에 일정 하중(힘(F))을 가하는 하중부재(230) 및 상기 장력 유지롤(210)의 변위를 측정하는 변위 검출기(240)(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 장력 유지롤(210)은 중력방향으로 일정 하중(힘(F))을 받은 상태로 유지될 수 있는데, 상기 하중에 의해 상기 전극 시트(10)가 장력 유지롤(210)을 통해 일정한 힘(F)을 전달받게 된다. 상기 하중은 상기 장력 유지롤(210)과 연결된 회전축(211)에 직접적으로 전달될 수 있다. 구체적으로 상기 하중은 상기 회전축(211)에 연결된 하중부재(230)에 의해 발생할 수 있다. 상기 하중부재(230)는 예컨대 스프링(231), 공기압(미도시), 추(미도시) 등으로 구성될 수 있으며, 상기 하중부재(230)에 의해 상기 장력 유지롤(210)에 일정 크기의 하중이 가해질 수 있다. 스프링(231)을 예로 들면, 상기 스프링(231)의 일단은 회전축(211)에 결합되며, 타단은 바닥에 고정될 수 있다. 상기 하중은 바닥에 고정된 상기 스프링(231)의 복원력 및 길이 등에 의해 한정될 수 있다.
결과적으로, 상기 장력 유지롤(210)은 상기 전극 시트(10)에 스프링(231)의 복원력만큼의 일정한 하중을 지속적으로 가하게 된다.
상기 변위 검출기(240)는 상기 장력 유지롤(210)의 위치 변화를 측정하는 장치이다. 상기 변위 검출기(240)는 댄서롤(DANCE ROLL)의 변위를 측정하는 일반적인 검출기면 충분하고, 본 발명에서 그 측정 방식이 특별히 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 압연 속도 조절 기구(200)의 구동을 나타낸 것이다.
상기 도 3을 참조하면, 장력 유지롤(210)의 전방 및 후방에 상부 압연롤(110, 110') 및 하부 압연롤(120, 120')을 포함하는 압연 유닛(100, 100')이 각각 배치되어 있고, 전방에 위치한 압연 유닛(100)을 통과한 전극 시트(10)가 장력 유지롤(210)을 거쳐 후방에 위치한 압연 유닛(100')을 통과하고 있는 것을 알 수 있다. 상기 두개의 압연 유닛(100, 100') 사이에는 전극 시트(10)를 지지하는 동시에 이송 방향을 바꾸는 한 쌍의 지지롤(20)이 더 구비될 수 있다. 구체적으로 장력 유지롤(210)의 전방에 위치한 압연 유닛(100)으로부터 이송된 전극 시트(10)는 지지롤(20)에 의해 하방으로 안내되어 장력 유지롤(210)의 하부로 지나게 된다. 이후, 장력 유지롤(210)을 통과한 전극 시트(10)는 상방으로 이동한 후, 다른 하나의 지지롤(20)에 의해 전방으로 안내되어 장력 유지롤(210)의 후방에 위치한 압연 유닛(100')으로 이송된다. 이때 장력 유지롤(210)의 하부를 지나는 상기 전극 시트(10)는 상기 장력 유지롤(210)로부터 일정 하중을 받는다.
상기 장력 유지롤(210)은 바닥에 일부분 고정된 스프링(231)을 통해 일정한 힘(F)을 전달받고 있으며, 상기 장력 유지롤(210)은 하부를 지나는 전극 시트(10)에 동일한 힘(F)을 가하고 있다. 일례로, 전극 시트(10)의 장력이 약해지면 상기 장력 유지롤(210)을 지지하는 정도가 약해져, 상기 장력 유지롤(210)은 상기 전극 시트(10)의 장력이 약해진 만큼 하방으로 변위하게 된다. 또한 상기 전극 시트(10)의 장력이 강해지면 상기 장력 유지롤(210)을 지지하는 정도가 강해져, 상기 장력 유지롤(210)은 상기 전극 시트(10)의 장력이 강해진 만큼 상방으로 변위하게 된다.
본 발명의 압연 속도 조절 기구(200)는 전극 시트 캘린더링 장치에 포함된 각각의 압연롤의 회전 속도 또는 압연 유닛(100)에 구비된 한 쌍의 압연롤의 회전 속도비를 제어하는 제어부(280)를 더 포함할 수 있다.
상기 장력 유지롤(210)의 전방 및 후방에 위치한 압연 유닛(100, 100') 사이를 통과하는 전극 시트(10)는 상기 압연 유닛(100, 100')들에 포함된 각각의 압연롤 회전 속도 차이로 장력이 변화될 수 있다. 상기 압연 유닛(100, 100') 사이에서 상기 전극 시트(10)에 일정한 힘(F)을 가하는 장력 유지롤(210)은 상기 전극 시트(10)의 장력 변화로 인해 상하로 이동할 수 있는데, 상기 제어부(280)가 상기 변위 검출기(240)를 통해 이를 감지하여 압연롤 각각의 회전 속도를 제어할 수 있다.
일례로, 상기 압연 속도 조절 기구(200)는 상기 장력 유지롤(210)이 상방으로 변위 할 때 그 변위량에 따른 장력값에 기초하여, 상기 장력 유지롤(210)의 전방 또는 후방에 위치한, 상부 압연롤(110) 및 하부 압연롤(120) 중 적어도 어느 하나의 회전 속도를 감속시킨다. 또한 상기 장력 유지롤(210)이 하방으로 변위 할 때 그 변위량에 다른 장력값에 기초하여, 상기 장력 유지롤(210)의 전방 또는 후방에 위치한 상부 압연롤(110, 110') 및 하부 압연롤(120, 120') 중 적어도 어느 하나의 회전 속도를 가속시킨다. 이처럼, 상기 압연 속도 조절 기구(200)는 압연롤의 회전 속도를 조절하여 상기 전극 시트(10)에 인가된 장력이 일정하게 유지될 수 있도록 제어한다.
도 4에는 압연 속도 조절 기구(200)를 이용하여 압연롤의 회전 속도를 제어하는 제어 체계도가 간략히 나타나 있다.
상기 도 4를 참조하면, 전극 시트(10)의 장력 변화로 인해 상기 전극 시트(10)에 지지되고 중력 방향으로 일정 하중을 받는 장력 유지롤(210)이 상하로 이동함으로써 상기 장력 유지롤(210)의 변위가 바뀌게 된다. 이때 상기 장력 유지롤(210)의 변위는 상기 변위 검출기(240)에 의해 검출되고, 상기 검출된 장력 유지롤(210)의 변위 데이터가 제어부(280)에 전달된다. 상기 제어부(280)는 상기 장력 유지롤(210)의 변위량에 따른 장력값에 기초하여 상기 장력 유지롤(210)의 전방 및 후방에 위치한 압연 유닛(100, 100') 중 어느 하나에 포함된 압연롤의 회전 속도를 조절하게 된다. 이때 상기 압연롤의 회전 속도 조절은 상기 각각의 압연롤에 연결된 구동모터의 회전 속도를 제어함으로써 달성된다.
일례로, 전극 시트(10)의 장력이 약해져 장력 유지롤(210)이 하방으로 변위하게 되면, 상기 제어부(280)는 후방 압연 유닛(100')에 포함된 상부 압연롤(110') 및 하부 압연롤(120') 중 적어도 어느 하나의 회전 속도를 가속시킨다. 이때, 상기 전극 시트(10)의 장력이 약해진 상태를 검출하지 못하고 공정이 계속 진행된다면, 전극 시트(10)의 느슨해짐으로 인해 전극 시트(10)가 제대로 이송되지 않을 수 있고, 또는 압연롤에 감겨 전극 시트(10)가 밀리거나 찌그러지는 현상이 발생할 수 있다.
또 다른 일례로, 전극 시트(10)의 장력이 강해져 장력 유지롤(210)이 상방으로 변위하게 되면, 상기 제어부(280)는 후방 압연 유닛(100)(100')에 포함된 상부 압연롤(110)(110') 및 하부 압연롤(120)(120') 중 적어도 어느 하나의 회전 속도를 감속시킨다. 이때, 상기 전극 시트(10)의 장력이 강해진 상태를 검출하지 못하고 공정이 계속 진행된다면, 전극 시트(10)의 팽팽해짐으로 인해 공정 중 전극 시트(10)가 끊어지는 현상이 발생할 수 있다.
상기와 같이 장력 유지롤(210)은 상하 이동을 통해 제어부(280)와 더불어 전극 시트(10)의 장력 변화를 검출하고, 상기 전극 시트(10)의 전방 또는 후방에 위치한 압연 유닛(100)(100')에 포함된 압연롤의 회전 속도를 제어하게 되고, 상기 전극 시트(10)가 일정한 장력을 유지하도록 하는 역할을 수행한다.
(제2 실시형태)
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전극 시트 캘린더링 장치의 개략적인 구성도이다.
상기 도 5를 참조하면, 본 발명의 전극 시트 캘린더링 장치는 서로 대향하도록 배치된 한 쌍의 압연롤을 포함하고 서로 이격되게 배치되는 복수개의 압연 유닛(100)(100') 및 상기 압연 유닛(100)(100') 사이에서 이송되는 전극 시트(10)에 인가된 장력을 측정하여 상기 압연롤의 회전 속도를 제어하는 압연 속도 조절 기구(200)를 포함하는 것을 알 수 있다.
상기 압연 속도 조절 기구(200)는 전극 시트(10)의 전 또는 후 또는 전후에 배치된 압연 유닛(100)(100')에 포함된 각각의 압연롤의 회전 속도 또는 상기 압연 유닛(100)(100')에 구비된 한 쌍의 압연롤의 회전 속도비를 제어하는 것이 특징이다. 상기 회전 속도비의 경우, 하나의 압연롤의 속도 대비 쌍으로 회전하는 다른 하나의 압연롤의 속도를 증감시켜 회전 속도비를 제어할 수 있다.
상기 압연 속도 조절 기구(200)는 상기 전극 시트(10)의 장력이 강해지면, 상기 전극 시트(10)의 전방 또는 후방에 배치된 압연롤의 회전 속도를 감속시키고, 상기 전극 시트(10)의 장력이 약해지면, 상기 전극 시트(10)의 전방 또는 후방에 배치된 압연롤의 회전 속도를 가속시키게 된다.
본 발명의 제2 실시형태에 따른 전극 시트 캘린더링 장치에 포함된 압연 속도 조절 기구(200)는 전극 시트(10)의 일면에 맞닿아 회전하는 지지롤(250)(20) 및 상기 지지롤(250)(20)의 하중 변화를 측정하는 센서(270)를 포함하고, 상기 센서(270)에 의하여 측정된 하중 변화에 따라 상기 압연롤의 회전속도를 제어한다.
이하, 도 5 내지 도 7을 참조하며 압연롤의 회전 속도를 제어하는 상기 압연 속도 조절 기구(200)의 구성 및 동작 방식 및 제어 체계에 대해 구체적으로 설명하겠다.
도 6은 본 발명의 압연 속도 조절 기구(200)에 대한 개략적인 사시도이다.
상기 도 6을 참조하면, 본 발명의 압연 속도 조절 기구(200)는 상기 지지롤(250)의 양측에서 상기 지지롤(250)을 지지하고 상기 지지롤(250)의 하중 변화를 측정하는 지지바(260)를 더 포함하는 것을 알 수 있다. 구체적으로 상기 지지롤(250)이 전극 시트(10)의 일면에 맞닿아서 상기 전극 시트(10)를 지지하며 동시에 회전하도록 배치되고, 상기 지지롤(250)을 회전축(251)이 관통하고 있음을 알 수 있다. 이때 상기 지지롤(250)은 회전축(251)에 지지되어 회전될 수 있으며, 상기 지지롤(250) 및 회전축(251)은 베어링 등의 부재(미도시)를 통해 연결될 수 있다. 상기 지지롤(250)의 양측면으로 관통하여 돌출된 회전축(251)은 각각 지지바(260)와 결합될 수 있다. 구체적으로 지지바(260)의 측면에 형성된 홈(미도시)에 상기 회전축(251)이 삽입되어 지지될 수 있다. 상기 홈에서 상기 회전축(251)과 닿는 부분에는 상기 회전축(251)의 무게 변화를 감지할 수 있는 센서(270)가 더 포함될 수 있다. 이때 상기 지지롤(250)이 지지바(260)에 지지된 상태로 고정되는 점에서 상기 제1 실시형태에 따른 전극 시트 캘린더링 장치에 포함된 압연 속도 조절 기구(200)의 장력 유지롤(210)과 차이가 있다.
상기 홈에 구비된 센서(270)가 상기 지지롤(250)을 지지하는 회전축(251)의 무게변화를 감지하게 되는데, 이 원리는 무게를 측정하는 일반적인 전자저울과 유사하다.
상기 지지롤(250)은 상기 전극 시트(10)의 하부에 위치하여 상기 전극 시트(10)로부터 일정한 장력을 전달받는다. 구체적으로 상기 전극 시트(10)의 장력이 강하면, 하부에 위치한 지지롤(250)을 누르는 힘(F)이 강해져 상기 센서(270)에 기록되는 지지롤(250)의 하중은 증가하게 된다. 반대로, 상기 전극 시트(10)의 장력이 약해지면, 하부에 위치한 지지롤(250)을 누르는 힘(F)이 약해져 상기 센서(270)에 기록되는 지지롤(250)의 하중은 감소하게 된다.
상기 센서(270)는 상기 회전축(251)을 통해 전달되는 지지롤(250)의 하중 변화를 측정하게 된다. 상기 센서(270)는 롤에 가해지는 힘(F) 및 압력 등의 변화를 측정하는 일반적인 로드셀(LOAD CELL)로 대체될 수 있다.
본 발명의 압연 속도 조절 기구(200)는 전극 시트 캘린더링 장치에 포함된 각각의 압연롤의 회전 속도 또는 압연 유닛(100)(100')에 구비된 한 쌍의 압연롤의 회전 속도비를 제어하는 제어부(280)를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(280)는 상기 센서(270)에서 측정된 지지롤(250)의 하중 변화량에 따라 압연롤의 회전 속도가 가속 또는 감속 되도록 제어한다.
상기 지지롤(250)의 전방 및 후방에 위치한 압연 유닛(100)(100') 사이를 통과하는 전극 시트(10)는 상기 압연 유닛(100)(100')들에 포함된 각각의 압연롤 회전 속도 차이로 장력이 변화될 수 있다. 상기 압연 유닛(100)(100') 사이에서 상기 전극 시트(10)로부터 발생된 장력에 의해 힘(F)을 받는 지지롤(250)은 상기 전극 시트(10)의 장력 변화로 인해 하중의 변화가 생길 수 있다. 상기 제어부(280)가 센서(270)를 통해 상기 지지롤(250)의 하중 변화량을 감지하그, 그 하중 변화량에 기초하여 상기 지지롤(250)의 전방 또는 후방에 취이한 압연롤 각각의 속도를 제어할 수 있다.
도 7에는 압연 속도 조절 기구(200)를 이용하여 압연롤의 회전 속도를 제어하는 제어 체계도가 간략히 나타나 있다.
상기 도 7을 참조하면, 상기 전극 시트(10)를 지지하고 상기 전극 시트(10)의 장력에 의해 중력 방향으로 하중을 받는 지지롤(250)의 하중이 상기 전극 시트(10)의 장력 변화량만큼 비례하여 변하게 된다. 이때 상기 지지롤(250)의 하중 변화는 상기 센서(270)에 의해 검출되고, 상기 검출된 지지롤(250)의 하중 변화량이 제어부(280)에 전달된다. 상기 제어부(280)는 상기 지지롤(250)의 하중 변화량에 기초하여, 상기 지지롤(250) 전방 및 후방에 위치한 압연 유닛(100)(100') 중 어느 하나에 포함된 압연롤의 회전 속도를 조절하게 된다. 이때 상기 압연롤의 회전 속도 조절은 상기 각각의 압연롤에 연결된 구동모터의 회전 속도를 제어함으로써 달성된다.
일례로, 전극 시트(10)의 장력이 약해져 지지롤(250)의 하중이 감소하게 되면, 상기 제어부(280)는 전방 또는 후방 압연 유닛(100)(100')에 포함된 상부 압연롤(110)(110') 및 하부 압연롤(120)(120') 중 적어도 어느 하나의 회전 속도를 가속시킨다. 이때, 상기 전극 시트(10)의 장력이 약해진 상태를 검출하지 못하고 공정이 계속 진행된다면, 전극 시트(10)의 느슨해짐으로 인해 전극 시트(10)가 제대로 이송되지 않을 수 있고, 또는 압연롤에 감겨 전극 시트(10)가 밀리거나 찌그러지는 현상이 발생할 수 있다.
또 다른 일례로, 전극 시트(10)의 장력이 강해져 지지롤(250)의 하중이 증가하게 되면, 상기 제어부(280)는 전방 또는 후방 압연 유닛(100)(100')에 포함된 상부 압연롤(110)(110') 및 하부 압연롤(120)(120') 중 적어도 어느 하나의 회전 속도를 감속시킨다. 이때, 상기 전극 시트(10)의 장력이 강해진 상태를 검출하지 못하고 공정이 계속 진행된다면, 전극 시트(10)의 팽팽해짐으로 인해 공정 중 전극 시트(10)가 끊어지는 현상이 발생할 수 있다.
상기와 같이 압연 속도 조절 기구(200)는 지지롤(250)의 하중 변화를 통해 전극 시트(10)의 장력 변화를 검출하여 상기 전극 시트(10)의 전방 또는 후방에 위치한 압연 유닛(100)(100')에 포함된 압연롤의 회전 속도를 제어하게 되고, 상기 전극 시트(10)의 장력을 조절 하는 역할을 수행한다.
이상으로, 전극 시트 캘린더링 장치에 대한 두 가지 실시형태를 설명하였는데, 본 발명의 전극 시트 캘린더링 장치는 상기 압연 속도 조절 기구(200)를 적어도 하나 이상 구비하여 압연롤의 회전 속도를 제어한다. 더불어 복수개의 압연 유닛(100)(100')을 포함하는 상기 전극 시트 캘린더링 장치는 바람직하게 둘 이상의 압연 속도 조절 기구(200)를 포함하게 되는데, 이때 상기 제1 실시형태에 따른 전극 시트 캘린더링 장치에 포함된 압연 속도 조절 기구(200) 및 제2 실시형태에 따른 전극 시트 캘린더링 장치에 포함된 압연 속도 조절 기구(200) 중 어느 하나가 포함될 수 있다. 또한, 필요에 따라 본 발명의 전극 시트 캘린더링 장치는 상기 제1 실시형태에 따른 전극 시트 캘린더링 장치에 포함된 압연 속도 조절 기구(200) 및 제2 실시형태에 따른 전극 시트 캘린더링 장치에 포함된 압연 속도 조절 기구(200) 모두를 구비할 수도 있으며, 이에 대해 본 발명에서 특별히 한정하지는 않는다.
건식 전극 제조 장치
본 발명의 건식 전극 제조 장치는 서로 대향하도록 배치되어 회전하고, 공급되는 건식 재료(1)를 압연하여 시트 형태로 가공하는 한 쌍의 공급롤을 포함하는 시트 제조부(A1), 전극 시트(10)를 단계적으로 압연하는 본 발명의 전극 시트 캘린더링 장치를 포함하는 압연부(A2), 상기 압연된 전극 시트(10)를 집전체(40)와 합착시켜 전극을 제조하는 압착부재를 포함하는 라미네이트부(A3) 및 상기 전극을 권취하는 권취롤(70)을 포함하는 권취부(A4)를 포함하는 것이 특징이다.
도 8은 본 발명의 건식 전극 제조 장치의 개략적인 구성도이다.
상기 도 8을 참조하여 본 발명의 건식 전극 제조 장치의 각 구성에 대해 설명하겠다.
본 발명의 건식 전극 제조 장치는 전극 활물질을 포함하는 건식 재료(1)를 시트 제조부(A1)에 포함되는 공급롤에 투입 및 압연시켜 필름형태의 전극 시트(10)를 일차적으로 얻는다. 이때 상기 건식 재료(1)는 전극 활물질 외 다양한 첨가제들이 사용될 수 있는데, 일례로 바인더 및 도전재 등이 더 추가될 수 있다.
상기 전극 활물질로는 리튬 이차전지의 양극 및 음극에 통상적으로 사용되는 성분들이 모두 사용될 수 있다.
상기 도전재는 전극의 전기 전도성을 향상시킬 목적으로 사용되며, 리튬 이차전지 기술분야에서 통상적으로 사용되는 도전재이면 모두 사용될 수 있다.
상기 바인더는 전극 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체(40)로의 접착에 조력하는 성분으로, 이 또한 리튬 이차전지 기술분야에서 통상적으로 사용되는 바인더이면 모두 사용될 수 있다.
상기 건식 재료(1)는 혼합된 상태로 가로 또는 세로로 나란히 배치(본 발명에서는 이해의 편의상 가로로 한정하여 설명함)된 한 쌍의 공급롤에 투입되어 압연되게 된다. 상기 공정은 일차적으로 분말 형태로 혼합된 건식 재료(1)를 시트 형태로 가공할 목적으로 수행하는 것이기 때문에, 상기 시트 제조부(A1)에 포함되는 한 쌍의 공급롤의 간격은 압연부(A2)에 포함된 한 쌍의 압연롤 간격보다 비교적 더 클 수 있다.
상기 시트 제조부(A1)에서는 상기 전극 시트(10)가 목적하는 공극율에 도달하도록 건식재료를 압연하여 전극 시트(10)를 제조하게 된다.
공급롤에 의해 압연되어 하방으로 배출되는 전극 시트(10)는 복수의 가이드롤(80)에 의해 지지되어 수평 방향으로 방향이 전환된다. 상기 가이드롤(80)은 별도의 구동모터에 의해 작동되는 것은 아니며, 최소 마찰로 지지하는 필름의 이동이 원활할 수 있도록 일정 위치에 고정되어 회전한다.
상기 시트 제조부(A1)에서 전달된 전극 시트(10)는 압연부(A2)에 포함된 복수개의 압연 유닛(100)(100')들에 의해 단계적으로 두께가 조절되어 이송된다. 바람직하게 상기 전극 시트(10)는 본 발명의 전극 시트 캘린더링 장치에 포함된 압연 유닛(100)(100') 및 보조 유닛을 통해 두께가 가공되며 이송되게 된다.
상기 시트 제조부(A1)의 공급롤을 통해 압연되어 제조된 전극 시트(10) 및 압연부(A2)의 압연 유닛(100)(100')들에 의해 압연되어 두께가 조절된 전극 시트(10)는 가장자리부가 매우 거칠고 불규칙한 상태이기 때문에 커팅유닛(30)에 의해 상기 전극 시트(10)의 폭 방향 양측 가장자리부를 커팅할 수 있다. 즉, 상기 제조된 전극 시트(10)의 폭 방향 길이가 일정해질 수 있도록 상기 커팅유닛(30)를 통해 전극 시트(10)의 폭 방향 양측 가장자리부를 커팅한다.
상기 커팅유닛(30)은 소정의 커팅 블레이드와 상기 커팅 블레이드를 구동하는 모터 등의 구동원을 가지고 있다.
상기 커팅유닛(30)은 도 8과 같이, 시트 제조부(A1) 하류에 배치되어 전극 시트(10)를 커팅할 수 있으며, 압연부(A2)의 압연 유닛(100,100') 사이사이에 배치되어 전극 시트(10)를 커팅할 수 있다. 즉, 상기 커팅유닛(30)은 전극 시트(10)가 집전체(40)와 합착하는 라미네이트부 전에 배치되어 전극 시트부의 가장자리를 균일하게 정리할 수 있다.
상기 목적하는 두께, 조직의 치밀도, 공극률 등을 달성한 전극 시트(10)는 라미네이트부(A3)에서 집전체(40)와 합착하게 된다. 즉, 상기 라미네이트부(A3)에서 전극 시트(10) 및 집전체(40)가 합착된 하나의 전극이 제조된다.
상기 라미네이트부(A3)는 집전체(40)를 공급하는 집전체(40) 공급롤(60)을 더 포함하고, 상기 집전체(40) 공급롤(60)에서 공급된 집전체(40)는 상기 전극 시트(10)의 양면 중 적어도 어느 일면에 제공되어 합착된다. 도 8에서는 이해의 편의상 롤에 의해 합착되는 것으로 한정하였으나, 상기 합착 방법이 이에 의해 한정되는 것은 아니며, 리튬이차전지 기술분야에서 집전체(40)와 전극 시트(10)를 합착하는 데 이용될 수 있는 어떠한 방법도 사용 가능하다.
상기 집전체(40)는 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성탄소, 구리, 구리/카본/니켈/티탄/은 등으로 표면처리된 스테인리스스틸, 알루미늄 합금 등의 재질로 이루어질 수 있다. 이외에도 리튬 이차전지 기술분야에서 통상적으로 사용되는 집전체(40)이면 충분하다.
일반적으로 용매에 전극 재료를 분산시켜 슬러리 형태로 제조한 전극 슬러리를 집전체(40)에 코팅한 후 건조 단계를 거쳐 전극을 제조하게 된다. 하지만, 본 발명의 경우 용매의 사용 없이 건식 재료(1)를 압연하여 제조된 전극 시트(10)를 직접적으로 집전체(40)에 합착시키기 때문에 별도의 건조 공정이 불필요 하다.
상기 공급된 집전체(40)는 상기 전극 시트(10)의 상면 및 하면 중 어느 일면에 제공되어 합착되는데, 이는 단순 선택일 뿐 특별히 한정되지 않는다. 도 8의 경우, 집전체(40) 공급롤(60)이 이송되는 전극 시트(10)의 아랫부분에 위치하고 있어 공급되는 집전체(40)는 전극 시트(10)의 하면에 합착된다.
상기 압연 유닛(100)(100')에 포함된 압연롤은 내부에 열원을 더 포함할 수 있으며, 상기 열원에 의해 가열된 압연롤로 상기 집전체(40) 및 전극 시트(10)가 보다 효과적으로 합착될 수 있다.
이상으로부터, 본 발명의 전극 시트 캘린더링 장치는 복수개의 압연 유닛(100)(100') 사이에 배치된 제1 조절 기구 및 제2 조절 기구로 상기 전극 시트(10)에 걸리는 장력 변화를 실시간으로 측정하고, 제어부(280)를 통해 상기 압연 유닛(100)(100')에 포함된 압연롤의 회전 속도를 조절함으로써, 압연롤의 회전 속도 차이 및 전극 시트(10)의 장력 변화로 생길 수 있는 전극 시트(10) 뭉침 현상을 미연에 방지하여 공정의 효율성을 높일 수 있는 효과를 갖는다.
또한 건식 전극 제조 장치는 집전체(40)와 합착되는 전극 시트(10)의 불량률을 감소시킴으로써 롤투롤(roll-to-roll) 공정 기반에서 품질이 우수한 전극의 제조 수율을 높일 수 있다는 효과를 갖는다.
이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
1: 건식 재료
10: 전극 시트
20: 지지롤
30: 커팅유닛
40: 집전체
50: 공급롤
60: 집전체 공급롤
70: 권취롤
80: 가이드롤
100, 100': 압연 유닛
110, 110': 상부 압연롤
120, 120': 하부 압연롤
200: 압연 속도 조절 기구
210: 장력 유지롤
211, 251: 회전축
220: 지지부재
221: 가이드 슬릿
230: 하중부재
231: 스프링
240: 변위 검출기
250: 지지롤
260: 지지바
270: 센서
280: 제어부
A1: 시트 제조부
A2: 압연부
A3: 라미네이트부
A4: 권취부
F: 힘(하중)

Claims (14)

  1. 전극 시트를 압연하는 전극 시트 캘린더링 장치로서,
    대향하는 한 쌍의 압연롤을 구비하고, 서로 이격되게 배치되는 복수개의 압연 유닛; 및
    상기 압연 유닛 사이에서 이송되는 전극 시트에 인가된 장력을 측정하여 상기 압연롤의 회전 속도를 제어하는 압연 속도 조절 기구; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 시트 캘린더링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압연 속도 조절 기구는 전극 시트의 전 또는 후 또는 전후에 배치된 압연 유닛의 각각의 압연롤의 회전 속도, 또는
    상기 압연 유닛에 구비된 한 쌍의 압연롤의 회전 속도비를 제어하는 것인 전극 시트 캘린더링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압연 속도 조절 기구는 상기 전극 시트의 장력이 강해지면, 상기 압연 속도 조절 기구의 전방 또는 후방에 배치된 압연롤의 회전 속도를 감속시키고,
    상기 전극 시트의 장력이 약해지면, 상기 압연 속도 조절 기구의 전방 또는 후방에 배치된 압연롤의 회전 속도를 가속시키는 전극 시트 캘린더링 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 압연 유닛은 전극 시트의 상부에 위치한 상부 압연롤 및
    상기 상부 압연롤에 대향하도록 전극 시트의 하부에 위치한 하부 압연롤을 포함하고,
    상기 상부 압연롤 및 하부 압연롤의 간격만큼 상기 전극 시트의 두께가 조정되는 것인 전극 시트 캘린더링 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 상부 압연롤 및 하부 압연롤의 회전 속도는 서로 다른 것인 전극 시트 캘린더링 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 압연 속도 조절 기구는 전극 시트의 상부에 위치하여 회전하는 장력 유지롤; 및
    상기 장력 유지롤의 변위를 측정하는 변위 검출기; 를 포함하고,
    상기 변위 검출기에 의하여 도출된 변위에 따라 상기 전극 시트의 장력을 측정하고, 이 장력에 기초하여 상기 압연롤의 회전속도를 제어하는 전극 시트 캘린더링 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 압연 속도 조절기구는 상기 장력 유지롤 양측의 회전축과 결합되어 상기 장력 유지롤이 상하로 이동할 수 있도록 가이드하는 가이드 슬릿을 포함하는 지지부재; 및
    상기 장력 유지롤에 연결되어 상기 장력 유지롤에 일정 하중을 가하는 하중부재를 더 포함하는 것인 전극 시트 캘린더링 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 압연 속도 조절 기구는 상기 장력 유지롤이 상방으로 변위할 때 그 변위량에 따른 장력값에 기초하여, 상기 장력 유지롤의 전방 또는 후방에 위치한 압연롤의 회전 속도를 감속시키고,
    상기 장력 유지롤이 하방으로 변위할 때 그 변위량에 따른 장력값에 기초하여, 상기 장력 유지롤의 전방 또는 후방에 위치한 압연롤의 회전 속도를 가속시키는 것인 전극 시트 캘린더링 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 압연 속도 조절 기구는 전극 시트 상에 위치하여 회전하는 지지롤; 및
    상기 지지롤의 하중 변화를 측정하는 센서; 를 포함하고,
    상기 센서에 의하여 측정된 하중 변화에 따라 상기 압연롤의 회전속도를 제어하는 전극 시트 캘린더링 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 압연 속도 조절 기구는 상기 지지롤의 하중이 증가할 때 그 하중 변화량에 기초하여 상기 지지롤의 전방 또는 후방에 위치한 압연롤의 회전 속도를 감속시키고,
    상기 지지롤의 하중이 감소할 때 그 하중 변화량에 기초하여 상기 지지롤의 전방 또는 후방에 위치한 압연롤의 회전 속도를 가속시키는 것인 전극 시트 캘린더링 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 압연 속도 조절 기구는 압연롤의 회전 속도를 조절하여 상기 전극 시트에 인가된 장력이 일정하게 유지될 수 있도록 제어하는 것인 전극 시트 캘린더링 장치.
  12. 상기 제6항의 압연 속도 조절 기구 및 상기 제9항의 압연 속도 조절 기구 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 시트 캘린더링 장치.
  13. 건식 전극을 제조하는 장치로서,
    서로 대향하도록 배치되어 회전하고, 공급되는 건식 재료를 압연하여 시트 형태로 가공하는 한 쌍의 공급롤을 포함하는 시트 제조부;
    상기 전극 시트를 단계적으로 압연하는 상기 제1항의 전극 시트 캘린더링 장치를 포함하는 압연부;
    상기 압연된 전극 시트를 집전체와 합착시켜 전극을 제조하는 압착부재를 포함하는 라미네이트부; 및
    상기 전극을 권취하는 권취롤을 포함하는 권취부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 제조 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 공급된 집전체는 상기 전극 시트의 상면 및 하면 중 어느 일면에 제공되어 합착되는 것인 전극 제조 장치.
KR1020210165931A 2021-11-26 2021-11-26 전극 시트 캘린더링 장치 및 상기 캘린더링 장치를 포함하는 건식 전극 제조 장치 KR20230078293A (ko)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116682929A (zh) * 2023-07-04 2023-09-01 肇庆理士电源技术有限公司 一种动力电池的干法电极制备自动化生产线
WO2024090969A1 (ko) * 2022-10-24 2024-05-02 주식회사 엘지에너지솔루션 건식 전극 제조 설비

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000173601A (ja) 1998-12-10 2000-06-23 Toshiba Battery Co Ltd シート状電極の圧着装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000173601A (ja) 1998-12-10 2000-06-23 Toshiba Battery Co Ltd シート状電極の圧着装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024090969A1 (ko) * 2022-10-24 2024-05-02 주식회사 엘지에너지솔루션 건식 전극 제조 설비
CN116682929A (zh) * 2023-07-04 2023-09-01 肇庆理士电源技术有限公司 一种动力电池的干法电极制备自动化生产线
CN116682929B (zh) * 2023-07-04 2024-02-20 肇庆理士电源技术有限公司 一种动力电池的干法电极制备自动化生产线

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