KR20230078481A - 슬롯 다이 코터 - Google Patents

슬롯 다이 코터 Download PDF

Info

Publication number
KR20230078481A
KR20230078481A KR1020220068483A KR20220068483A KR20230078481A KR 20230078481 A KR20230078481 A KR 20230078481A KR 1020220068483 A KR1020220068483 A KR 1020220068483A KR 20220068483 A KR20220068483 A KR 20220068483A KR 20230078481 A KR20230078481 A KR 20230078481A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plate
manifold
die coater
shim
slot die
Prior art date
Application number
KR1020220068483A
Other languages
English (en)
Inventor
조영준
유승재
이택수
최민혁
전신욱
최상훈
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to EP22898893.7A priority Critical patent/EP4275799A1/en
Priority to JP2023537693A priority patent/JP2024503796A/ja
Priority to PCT/KR2022/017292 priority patent/WO2023096211A1/ko
Priority to CN202280008307.9A priority patent/CN116636027A/zh
Publication of KR20230078481A publication Critical patent/KR20230078481A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0254—Coating heads with slot-shaped outlet
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)

Abstract

본 발명의 슬롯 다이 코터는, 하부 다이 블록과 상부 다이 블록; 상기 하부 다이 블록과 상부 다이 블록 사이에 구비되어 슬롯을 형성하는 심 플레이트; 및상기 하부 다이 블록에 구비되며 코팅액을 수용하는 매니폴드를 포함하여, 상기 슬롯과 연통된 토출구를 통해 상기 코팅액을 기재 상에 토출하여 도포하는 슬롯 다이 코터로서, 상기 심 플레이트는 상기 기재 상에 도포되는 코팅층의 코팅폭을 결정하도록 적어도 일 영역이 절개되어 개방부를 구비하는 판상 부재와, 상기 판상 부재로부터 돌출되어 상기 매니폴드 내부로 삽입되는 구조물을 포함한다.

Description

슬롯 다이 코터{Slot die coater}
본 발명은 슬롯 다이 코터에 관한 것으로, 특히 개선된 심 플레이트를 포함하는 슬롯 다이 코터에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 이러한 이차전지는 발전 요소인 전극조립체를 필수적으로 포함하고 있다. 전극조립체는, 양극, 분리막 및 음극이 적어도 1회 이상 적층된 형태를 가지며, 양극과 음극은 각각 알루미늄 호일과 구리 호일로 이루어진 집전체에 양극 활물질 슬러리 및 음극 활물질 슬러리가 도포 및 건조되어 제조된다. 이러한 이차전지는 양극 활물질로서, 층상 결정구조의 리튬 함유 코발트 산화물(LiCoO2), 층상 결정구조의 LiMnO2, 스피넬 결정구조의 LiMn2O4　등의 리튬 함유 망간 산화물과, 리튬 함유 니켈 산화물(LiNiO2)을 일반적으로 사용한다. 또한, 음극 활물질로서 탄소계 물질이 주로 사용되며, 최근에는 고에너지 리튬 이차전지의 수요 증가로 탄소계 물질보다 10배 이상의 유효 용량을 가지는 실리콘계 물질, 실리콘 산화물계 물질과의 혼합 사용이 고려되고 있다. 이차전지의 충방전 특성을 균일하게 하기 위해서는, 이러한 양극 활물질 슬러리 및 음극 활물질 슬러리가 집전체에 고르게 코팅되어야 하며, 종래부터 슬롯 다이 코터를 이용하고 있다.
도 1은 종래 슬롯 다이 코터를 이용한 코팅 방법의 일 예를 도시한다. 도 2는 도 1의 II-II' 단면도로서, MD 방향(집전체의 주행 방향)을 따른 슬롯 다이 코터의 단면도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 슬롯 다이 코터(30)를 이용한 전극 제조 방법에서는, 코팅 롤(10)에 의해 이송되는 집전체(20) 위에 슬롯 다이 코터(30)로부터 토출된 전극 활물질 슬러리를 도포하게 된다. 슬롯 다이 코터(30)에서 토출된 전극 활물질 슬러리는 집전체(20)의 일 면에 넓게 도포되어 전극 활물질층을 형성한다. 슬롯 다이 코터(30)는 2개의 다이 블록(32, 34)을 포함하고 2개의 다이 블록(32, 34) 사이에 슬롯(36)을 형성한 것으로, 매니폴드(38)에는 피드부(미도시)로부터 공급되는 전극 활물질 슬러리가 수용되어 있다가 슬롯(36)과 연통된 토출구(40)를 통해 전극 활물질 슬러리가 토출되어 전극 활물질층을 형성할 수가 있는 것이다. 참조번호 42와 44는 다이 블록(32, 34)의 선단부인 다이립을 각각 가리키고, 참조번호 46은 랜드부이다.
집전체(20) 위에 코팅되는 전극 활물질층의 코팅 폭은 슬롯(36)의 폭에 의해 결정된다. 코팅폭의 변경이 필요할 경우, 매니폴드(38)의 내부 공간 및 슬롯(36)의 폭을 결정하는 심 플레이트(50)를 변경하여 다양한 코팅폭을 구현할 수 있다.
도 3은 종래 심 플레이트를 보여주는 도면이다.
다이 블록(32) 안의 매니폴드(38) 위로 심 플레이트(50)를 배치해 사용한다. 심 플레이트(50)는 슬롯갭을 정의하는 두께를 가지는 시트형 부재이다. 보통은 도 3에 도시한 바와 같이 심 플레이트(50)의 끝단을 다이립(42)에 정렬하여 사용하고 있다. 참조번호 60은 피드부로부터 전극 활물질 슬러리가 공급되는 주입구이고 대개 매니폴드(38)의 바닥 센터부에 형성되어 있다.
도 4는 종래 심 플레이트 오프셋을 보여주는 도면이다.
심 오프셋(O) 제어는 다이 블록(32)의 선단부인 다이립(42) 대비 심 플레이트(50)의 끝단이 후진하도록 하는 것이다. 심 오프셋(O) 제어는 슬러리 토출 압력 등을 고려한 코팅폭 공정 능력에 필수 요소이나, 종래에는 심 오프셋(O)을 정밀하게 제어하기 어렵고 재현성 확보가 어렵다.
도 5는 종래 판막 심을 보여주는 도면이다.
도 3의 심 플레이트(50)를 변경하여, 다이 블록(32)의 매니폴드(38)에서 랜드부(46) 진입 유로를 막아 폭방향 로딩 프로파일을 제어하는 판막 심(50')을 사용하는 경우도 있다. 판막 심(50')은 심 플레이트(50) 중심부에 시트형 판막부(52)를 더 포함한다. 그러나, 기존 판막 심(50')에 의한 로딩 프로파일 제어에는 한계가 있다.
다이 블록(32)의 매니폴드(38) 형상은 최초 성형 이후 변경되기 어려우므로, 심 플레이트(50)를 개선하여 심 오프셋 제어나 로딩 프로파일 제어와 같은 이러한 문제들을 해결하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 개선된 심 플레이트를 포함하는 슬롯 다이 코터를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 슬롯 다이 코터는, 하부 다이 블록과 상부 다이 블록; 상기 하부 다이 블록과 상부 다이 블록 사이에 구비되어 슬롯을 형성하는 심 플레이트; 및상기 하부 다이 블록에 구비되며 코팅액을 수용하는 매니폴드를 포함하여, 상기 슬롯과 연통된 토출구를 통해 상기 코팅액을 기재 상에 토출하여 도포하는 슬롯 다이 코터로서, 상기 심 플레이트는 상기 기재 상에 도포되는 코팅층의 코팅폭을 결정하도록 적어도 일 영역이 절개되어 개방부를 구비하는 판상 부재와, 상기 판상 부재로부터 돌출되어 상기 매니폴드 내부로 삽입되는 구조물을 포함한다.
상기 구조물은 상기 판상 부재와 일체형 설계될 수 있다.
상기 매니폴드의 뒤쪽과 앞쪽에서 상기 상부 다이 블록의 하면과 상기 심 플레이트의 상면이 서로 틈새 없이 결합하고 상기 하부 다이 블록의 상면과 상기 심 플레이트의 하면이 서로 틈새없이 결합할 수 있다.
상기 심 플레이트의 상면은 평평하고 상기 심 플레이트의 하면 일부에 상기 구조물이 돌출되어 있는 것일 수 있다.
상기 판상 부재는 베이스가 되는 제1 부분과 상기 제1 부분에서부터 연장되는 적어도 2개의 제2 부분을 포함하고, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분의 같은 측에 연결되고 동일 방향으로 연장되는 것일 수 있다.
상기 구조물은 상기 판상 부재의 양 끝단에 상기 매니폴드와 접촉되는 부위에 상기 매니폴드의 양 끝단에 삽입되어 상기 심 플레이트의 위치 재현성을 확보하는 사이드 구조물일 수 있다.
상기 사이드 구조물은 상기 매니폴드의 단면 형상과 동일한 형상으로 하여 상기 매니폴드의 바닥을 포함해 상기 매니폴드 안에 꼭맞게 끼워지는 것일 수 있다.
일 예를 들어, 상기 판상 부재는 베이스가 되는 제1 부분과 상기 제1 부분에서부터 연장되는 적어도 2개의 제2 부분을 포함하고, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분의 같은 측에 연결되고 동일 방향으로 연장되며, 상기 사이드 구조물은 상기 제2 부분에서 상기 매니폴드에 가까운 안쪽 측벽에서 하방으로 연장 돌출되어 있을 수 있다.
상기 구조물은 상기 판상 부재의 중앙부에서 상기 토출구 쪽으로 연장되며 상기 매니폴드 내부로 삽입되는 두께를 갖게 상기 판상 부재보다 두껍게 확장된 판막 구조물일 수 있다.
구체적으로, 상기 판상 부재는 베이스가 되는 제1 부분과 상기 제1 부분에서부터 연장되는 적어도 2개의 제2 부분을 포함하고, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분의 같은 측에 연결되고 동일 방향으로 연장되며, 상기 판막 구조물은 상기 제1 부분의 중앙부에서 상기 제2 부분과 동일 방향으로 연장되며 하방으로 연장 돌출되어 있는 것일 수 있다.
상기 구조물은 상기 매니폴드의 바닥에 형성된 주입구에서 나오는 코팅액을 양 갈래로 분기용 구조물일 수 있다.
상기 분기용 구조물은 상기 매니폴드의 측벽을 따라 하방으로 연장된 연장부와 상기 연장부에 연결되고 상기 매니폴드의 바닥을 따라 놓이는 바닥부를 구비할 수 있다.
상기 분기용 구조물은, 상기 바닥부에 다수의 심 주입구를 더 포함할 수 있다.
상기 다수의 심 주입구는 중심부에서 사이드로 갈수록 직경이 커지는 것일 수 있다.
다른 예를 들어, 상기 판상 부재는 베이스가 되는 제1 부분과 상기 제1 부분에서부터 연장되는 적어도 2개의 제2 부분을 포함하고, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분의 같은 측에 연결되고 동일 방향으로 연장되며, 상기 연장부는 상기 제1 부분에서 하방으로 연장 돌출되고 상기 바닥부는 상기 연장부의 하단과 일체로 연결되어 있는 것일 수 있다.
이 때, 바닥부에 중심부에서 사이드로 갈수록 직경이 커지는 다수의 심 주입구를 더 포함하고, 상기 심 주입구는 원형일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 슬롯 다이 코터에 심 플레이트 조립시 심 오프셋에 재현성을 확보할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 폭 방향 로딩 프로파일 제어가 용이해진다.
매니폴드 형상은 최초 성형 이후 변경되기 어렵다. 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 매니폴드를 바꾸지 않아도 심 플레이트의 형상을 통해, 슬롯 다이 코터의 매니폴드 영역까지 재구성할 수가 있다.
이처럼 본 발명에 따르면, 종래 시트형 부재인 심 플레이트로써는 불가했던 코팅액 유동 구조 형성과 코팅 폭, 로딩 공정 능력 개선 가능성이 있다.
본 발명은 단순히 시트형 부재가 아니고, 판상 부재 위 아래로 새로운 기능적 구조물을 포함한 심 플레이트를 포함한 슬롯 다이 코터를 제공한다. 바람직하게는 심 플레이트 하부의 매니폴드 구조를 활용하도록 판상 부재 아래로 새로운 기능적 구조가 포함된다.
해당 기능적 구조는 주로 매니폴드와 관련되어, 심 플레이트 자체의 위치 재현성을 확보하거나 매니폴드 내의 유동 구조를 재구성하여 종래 시트형 부재로 불가능했던 유동 구조 형성과 함께 코팅 폭, 로딩 공정 능력의 품질 개선 가능성을 확보한다.
본 발명에 따른 슬롯 다이 코터를 이용하면 안정적으로 전극 활물질층을 형성할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 슬롯 다이 코터를 이용한 코팅 방법의 일 예를 도시한다.
도 2는 도 1의 II-II' 단면도로서, MD 방향(집전체의 주행 방향)을 따른 슬롯 다이 코터의 단면도이다.
도 3은 종래 심 플레이트를 보여주는 도면이다.
도 4는 종래 심 플레이트 오프셋을 보여주는 도면이다.
도 5는 종래 판막 심을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이 코터의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 슬롯 다이 코터에 포함될 수 있는 심 플레이트의 일 예를 도시한 저면 사시도이다.
도 8은 도 7의 심 플레이트 및 하부 다이 블록의 사시도이다.
도 9는 도 7의 심 플레이트가 구비된 하부 다이 블록의 측면도이다.
도 10은 본 발명의 슬롯 다이 코터에 포함될 수 있는 심 플레이트의 다른 예를 도시한 저면 사시도이다.
도 11은 도 10의 심 플레이트 및 하부 다이 블록의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 슬롯 다이 코터에 포함될 수 있는 심 플레이트의 또 다른 예를 도시한 저면 사시도이다.
도 13은 도 12의 심 플레이트 및 하부 다이 블록의 사시도이다.
도 14는 본 발명의 슬롯 다이 코터에 포함될 수 있는 심 플레이트의 또 다른 예와 하부 다이 블록의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 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.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 발명의 슬롯 다이 코터는 슬롯을 구비하고 슬롯을 통해 기재 상에 코팅액을 코팅하는 장치이다. 이하의 설명하는 '기재'는 집전체이고 '코팅액'은 '전극 활물질 슬러리'이다. 다만, 본 발명의 권리범위가 이에 반드시 제한되는 것은 아니다. 예컨대 상기 기재는 분리막을 구성하는 다공성 지지체이고 코팅액은 유기물일 수 있다. 즉, 박막 코팅이 요구되는 경우라면 상기 기재와 코팅액은 어떠한 것이어도 좋다. 본 명세서에서 '앞'은 토출구 쪽 방향을 가리키고 '뒤'는 그 반대 방향을 가리킨다.
본 발명은 슬롯 다이 코터의 심 오프셋에 재현성을 확보하는 것이다. 심 플레이트 형상을 통해 슬롯 다이 코터의 매니폴드 영역까지 재구성하여 종래 시트형 부재인 심 플레이트로 불가했던 유동 구조 형성과 코팅 폭, 로딩 공정능력 개선 가능성이 있다.
본 발명은 단순히 시트형 부재가 아니고, 판상 부재 위 아래로 새로운 기능적 구조를 포함한 심 플레이트를 제안한다. 바람직하게는 심 플레이트 하부의 매니폴드 구조를 활용하도록 판상 부재 아래로 새로운 기능적 구조가 포함된다.
해당 기능적 구조는 주로 매니폴드와 관련되어, 심 플레이트 자체의 위치 재현성을 확보하거나 매니폴드 내의 유동 구조를 재구성하여 종래 시트형 부재인 심 플레이트로 불가능했던 유동 구조 형성과 함께 코팅 폭, 로딩 공정 능력의 품질 개선 가능성을 확보한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이 코터의 단면도이다.
본 발명의 슬롯 다이 코터(100)는, 하부 다이 블록(110)과 상부 다이 블록(120)을 포함한다. 심 플레이트(130)는 하부 다이 블록(110)과 상부 다이 블록(120) 사이에 구비되어 슬롯(101)을 형성한다.
하부 다이 블록(110)에는 매니폴드(115)가 구비되어 있다. 매니폴드(115)는 코팅액(150)을 수용한다. 슬롯 다이 코터(100)는 슬롯(101)과 연통된 토출구(101a)를 통해 코팅액(150)을 기재(190) 상에 토출하여 도포한다.
슬롯 다이 코터(100)는 하부 다이 블록(110)과 상부 다이 블록(120) 이외에 다이 블록을 더 포함할 수도 있다. 2개의 다이 블록 사이마다 심 플레이트(130)를 포함시켜 슬롯을 2개 이상 형성할 수도 있는 것이다. 하부 다이 블록(110)과 상부 다이 블록(120)은 심 플레이트(130)를 기준으로 지칭한 것이며, 다이 블록이 더 많아질 경우 하부 다이 블록(110)이나 상부 다이 블록(120)은 중간 다이 블록이 될 수도 있다.
한편 도 6에서, 슬롯 다이 코터(100)는 코팅액인 전극 활물질 슬러리를 토출하는 방향(X 방향)을 거의 수평으로 해 설치되어 있다(거의 : ± 5도). 하지만 여기서 예로 든 형태로 한정되어야 하는 것은 아니며, 예컨대, 전극 활물질 슬러리를 토출하는 방향을 위(Y 방향)로 하는 수직 다이로 구성할 수도 있다.
슬롯(101)은 2개의 다이 블록(110, 120)이 서로 대면하는 곳 사이에 형성된다. 여기에 심 플레이트(130)가 개재되어 이들 사이에 간극이 마련됨으로써 코팅액(150)이 유동할 수 있는 통로에 해당하는 슬롯(101)이 형성되는 것이다. 심 플레이트(130)의 두께는 슬롯(101)의 상하 폭(Y 방향, 슬롯 갭)을 결정한다.
심 플레이트(130)는 기재(190) 상에 도포되는 코팅층의 코팅폭을 결정하도록 적어도 일 영역이 절개되어 개방부를 구비하는 판상 부재와, 상기 판상 부재로부터 돌출되어 매니폴드(115) 내부로 삽입되는 구조물을 포함함이 특징이며, 상기 구조물은 상기 판상 부재와 일체형 설계될 수 있다. 상기 구조물들에 관해서는 다음에 상세히 설명한다.
심 플레이트(130)는 일 영역이 절개되어 개방부를 구비하며, 다이 블록(110, 120) 각각의 대향면의 테두리 영역 중 일 측을 제외한 나머지 부분에 개재될 수 있다. 이에 코팅액(150)이 외부로 토출될 수 있는 토출구(101a)는 다이 블록(110, 120)의 각 선단부인 다이립(111, 131) 사이에 형성된다. 토출구(101a)는 다이립(111, 131) 사이가 이격됨으로써 형성된 곳이라 할 수 있다.
참고로, 심 플레이트(130)는 토출구(101a)가 형성되는 영역을 제외하고는, 2개의 다이 블록(110, 120) 사이의 틈새로 코팅액(150)이 누출되지 않도록 하는 가스켓(gasket)으로서의 기능을 겸함으로 밀봉성을 갖는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
2개의 다이 블록(110, 120) 중 어느 하나에는 소정의 깊이를 가지며 슬롯(101)과 연통하는 매니폴드(115)를 구비한다. 본 실시예에서는 매니폴드(115)가 하부 다이 블록(110)에 구비되는 예를 들었다. 도면에 도시되어 있지는 않으나, 이러한 매니폴드(115)는 외부에 설치된 코팅액 공급 챔버(미도시)와 공급관으로 연결되어 코팅액(150)을 공급받는다. 매니폴드(115) 내에 코팅액(150)이 가득 차게 되면, 코팅액(150)이 슬롯(101)을 따라 흐름이 유도되고 토출구(101a)를 통해 외부로 토출되게 된다.
매니폴드(115)의 뒤쪽에서 상부 다이 블록(110)의 하면과 심 플레이트(130)의 상면이 서로 틈새 없이 결합하고, 하부 다이 블록(120)의 상면과 심 플레이트(130)의 하면이 서로 틈새없이 결합할 수 있다. 매니폴드(115)의 앞쪽에서도 상부 다이 블록(110)의 하면과 심 플레이트(130)의 상면이 서로 틈새 없이 결합하고, 하부 다이 블록(120)의 상면과 심 플레이트(130)의 하면이 서로 틈새없이 결합할 수 있다. 이를 통해 코팅액(150)은 심 플레이트(130)에 의해 정의된 슬롯(101) 안에서만 유동하게 된다.
이러한 구성을 갖는 슬롯 다이 코터(100)에 의하면, 회전 가능하게 마련되는 코팅 롤(180)을 슬롯 다이 코터(100)의 전방에 배치하고, 코팅 롤(180)을 회전시킴으로써 코팅될 기재(190)를 주행시키면서, 코팅액(150)을 토출해 연속적으로 기재(190)의 표면에 접촉시켜 기재(190)에 도포할 수가 있다. 또는 코팅액(150)의 공급 및 중단을 번갈아 수행하여 기재(190) 상에 간헐적으로 패턴 코팅을 형성할 수도 있다.
여기에서, 심 플레이트(130)는 기재(190) 상에 도포되는 코팅층의 코팅폭을 결정하는 것이며, 본 발명에 따라, 판상 부재와 구조물을 포함함이 특징이다. 구조물의 실시예로서 도 7 내지 도 14를 참조하여 설명하는 바와 같은 것이 가능하다. 도 7 내지 도 14는 본 발명의 슬롯 다이 코터에 포함될 수 있는 다양한 실시예들에 따른 심 플레이트를 설명하기 위한 도면들이다. 상기 구조물은 앞서 언급한 기능적 구조를 구현하기 위한 것으로, 종류는 도 7, 도 10, 도 12에 예로 든 바와 같이 세 가지일 수 있으며, 이러한 구조물을 단독으로 또는 다양한 조합으로 이용할 수 있다. 예를 들어 도 14는 이러한 세 가지 구조물을 모두 조합한 것이다.
기존의 심 플레이트가 시트형 부재여서 2차원 평면 상의 구조에 해당한다고 보면, 본 발명은 심 플레이트의 기준이 되는 판상 부재의 위 및/또는 아래에, 바람직하게는 매니폴드 안으로 확장되는 구조물을 더 포함하므로, 3차원 입체 상의 구조를 가진다는 것이 차이점이다. 특히 3차원 입체 상의 구조는, 2차원 평면 상의 구조의 심 플레이트에 대해 일부분의 변형을 추가로 일으켜 변형 힘이 인가되고 있는 동안에만 3차원 입체 상의 구조를 가지고 변형 힘이 제거되면 다시 2차원 평?? 상의 구조로 복원되는 경우와 다른 것이다. 심 플레이트의 자체 형상에 의해 3차원 입체 상의 구조가 마련되고, 심 플레이트를 슬롯 다이 코터에 체결하기 전후로 심 플레이트의 변형이 없다.
심 플레이트(130)는 플라스틱제 또는 금속제일 수 있지만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 심 플레이트(130)는 예를 들어 테플론, 폴리에스테르 등의 수지 시트, 또는 구리, 알루미늄 등의 금속 시트일 수 있다. 심 플레이트(130)는 예를 들면 나사를 통해 2개의 다이 블록(110, 120) 중 적어도 어느 하나와 결합 고정될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
먼저 도 7은 본 발명의 슬롯 다이 코터에 포함될 수 있는 심 플레이트의 일 예를 도시한 저면 사시도이다. 도 8은 도 7의 심 플레이트 및 하부 다이 블록의 사시도이다. 도 9는 도 7의 심 플레이트가 구비된 하부 다이 블록의 측면도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 심 플레이트(130)는 기재(190) 상에 도포되는 코팅층의 코팅폭을 결정하도록 적어도 일 영역이 절개되어 개방부(130a)를 구비하는 판상 부재(132)와, 상기 판상 부재(132)로부터 돌출되어 매니폴드(115) 내부로 삽입되는 사이드 구조물(134)을 포함한다. 심 플레이트(130)의 상면, 그러니까 상부 다이 블록(110)과 대면하는 면은 평평하고 심 플레이트(130)의 하면, 그리나까 하부 다이 블록(120)과 대면하는 면 중에서 일부에 사이드 구조물(134)이 돌출되어 있을 수 있다.
사이드 구조물(134)은 심 플레이트(130) 자체의 위치 재현성을 확보하는 것이다. 참조번호 117은 피드부로부터 전극 활물질 슬러리가 공급되는 주입구이고 매니폴드(115)의 바닥 센터부에 형성되어 있다.
사이드 구조물(134)은 판상 부재(132) 양 끝단에 매니폴드(115)와 접촉되는 부위에 매니폴드(115) 양 끝단에 삽입되어 심 플레이트(130)의 위치 재현성을 확보할 수 있다. 사이드 구조물(134)은 판상 부재(132) 양 끝단에 매니폴드(115)와 접촉되는 부위에서 판상 부재(132)로부터 튀어나와 매니폴드(115) 양 끝단에 삽입될 수 있다.
판상 부재(132)는 베이스가 되는 제1 부분(132a)과 상기 제1 부분(132a)에서부터 연장되는 적어도 2개의 제2 부분(132b)을 포함할 수 있다. 제1 부분(132a)은 심 플레이트(130)에서도 하부 다이 블록(120)의 후방부에 놓이는 부분이다. 심 플레이트(130)가 상부 다이 블록(110)과 하부 다이 블록(120) 각각의 대향면의 테두리 영역 중 일 측을 제외한 나머지 부분에 개재되도록 하기 위하여, 제2 부분(132b)은 적어도 2개이다. 본 실시예에서 제2 부분(132b)은 2개인 경우를 예로 들어 도시하였다. 인접한 2개의 제2 부분(132b) 사이가 개방부(130a)가 된다. 제2 부분(132b)의 개수가 더 늘어나면 기재(190) 상에 2개 이상의 코팅층을 나란히 옆으로 형성할 수 있다. 즉, 스트라이프 패턴 코팅을 할 수가 있다. 본 발명이 제2 부분(132b)의 개수에 의해 제한되는 것이 아니다.
제2 부분(132b)은 제1 부분(132a)의 같은 측에 연결되고 동일 방향으로 연장된다. 제2 부분(132b)은 심 플레이트(130)에서도 하부 다이 블록(120)의 전방부를 향하도록 연장되는 부분이다. 사이드 구조물(134)은 제2 부분(132b)에서 매니폴드(115)에 가까운 안쪽 측벽에서 하방으로 연장 돌출되어 있다. 제2 부분(132b)과 사이드 구조물(134)간은 일체로 형성이 되어 있을 수 있다. 즉, 제2 부분(132b)과 사이드 구조물(134)간에는 틈이나 이격이 없다. 따라서, 사이드 구조물(134)과 제2 부분(132b) 사이에서 불필요한 코팅액의 유동을 방지할 수 있다.
예를 들어 판상 부재(132)는 ㄷ자형 판상 부재로서 도 3에서 설명한 기존의 심 플레이트와 유사한 모양일 수 있다. 본 발명의 심 플레이트(130)는 이러한 판상 부재(132)에 심 플레이트(130) 하부의 매니폴드(115) 안으로 삽입될 수 있게 판상 부재(132)에서 하방으로 돌출된 사이드 구조물(134)을 매니폴드(115)의 양 측벽(슬롯 다이 코터의 폭 방향으로 양 사이드에 놓이는 부분)에 가까운 위치에 더 포함하고 있다. 매니폴드(115) 안에 이러한 사이드 구조물(134)이 삽입됨으로써, 심 플레이트(130) 조립시 조립의 정확성이 증가한다. 그리고 심 플레이트(130) 끝단이 다이립(111)에 비해 오프셋되도록 설계한 경우라면, 항시 심 심 플레이트(130)가 놓이는 위치가 일정하기 때문에 애초 설계된 크기의 오프셋만큼 항시 유지될 수 있는 효과가 있다. 따라서, 슬롯 다이 코터(100)에 심 플레이트(130) 조립시 심 오프셋에 재현성을 확보할 수 있다.
사이드 구조물(134)은 매니폴드(115) 단면 형상과 동일한 형상으로 하여 매니폴드(115) 바닥을 포함해 매니폴드(115) 안에 꼭맞게 끼워져 위치 고정이 될 수 있으며, 사이드 구조물(134) 주변으로 불필요한 코팅액의 유동이 발생하지 않도록 할 수 있다. 예를 들어, 매니폴드(115) 단면이 반원형으로 이루어지면 사이드 구조물(134)도 그에 대응하여 반원형으로 이루어질 수 있다. 다른 예를 들어, 매니폴드(115) 단면이 사다리꼴로 이루어지면 사이드 구조물(134)도 그에 대응하여 사다리꼴로 이루어질 수 있다.
판상 부재(132)와 사이드 구조물(134)은 서로 일체형 구조일 수 있다. 즉, 사이드 구조물(134)은 판상 부재(132)에 별개의 부재를 추가적으로 덧대거나 접착하여 형성하는 것이 아니라, 심 플레이트(130) 제작시 처음부터 일체형으로 형성될 수 있다. 판상 부재(132)와 사이드 구조물(134)은 이음매가 없이 심리스 연결되는 것이다. 이렇게 하면 제조 공정도 번거롭지 않고, 판상 부재(132)와 사이드 구조물(134)이 별개 구조일 경우에 고려하여야 하는 둘 사이의 결합력을 고려 및 관리하지 않아도 되는 이점이 있으며, 구조적으로도 견고하다. 뿐만 아니라 판상 부재(132)와 사이드 구조물(134) 사이에 슬러리가 불필요하게 끼이는 문제를 방지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 슬롯 다이 코터에 포함될 수 있는 심 플레이트의 다른 예를 도시한 저면 사시도이다. 도 11은 도 10의 심 플레이트 및 하부 다이 블록의 사시도이다.
도 10 및 도 11에서 설명하고자 하는 구조물은 판상 부재 아래로 확장된 판막 구조물이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 심 플레이트(130)는 기재(190) 상에 도포되는 코팅층의 코팅폭을 결정하도록 적어도 일 영역이 절개되어 개방부(130a)를 구비하는 판상 부재(132)와, 상기 판상 부재(132)로부터 돌출되어 매니폴드(115) 내부로 삽입되는 판막 구조물(136)을 포함한다. 판막 구조물(136)은 판상 부재(132) 중앙부에서 토출구(101a) 쪽으로 연장되며, 매니폴드(115) 내부로 삽입되기 충분한 두께를 갖는다. 특히, 판막 구조물(136)은 판상 부재(132)보다 두껍다. 도 5를 참조하여 설명한 기존 판막 심(50') 형상 대비하여 매니폴드(115) 내부로 판막을 더 확장하여 소정 두께를 갖도록 강화하기 때문에 판막 구조물(136)은 강화 판막심이라고 부를 수 있다.
도 7을 참조하여 설명한 것과 동일하게, 판상 부재(132)는 베이스가 되는 제1 부분(132a)과 상기 제1 부분(132a)에서부터 연장되는 제2 부분(132b)을 포함한다. 판막 구조물(136)은 상기 제1 부분(132a)의 중앙부에서 상기 제2 부분(132b)과 동일 방향으로 연장되며 하방으로 연장 돌출되어 있다. 제1 부분(132a)과 판막 구조물(136)간은 일체로 형성이 되어 있을 수 있다. 즉, 제1 부분(132a)과 판막 구조물(136)간에는 틈이나 이격이 없다. 따라서, 판막 구조물(136)과 제1 부분(132a) 사이에서 불필요한 코팅액의 유동을 방지할 수 있다.
기존의 판막 심(50')은 심 플레이트(50)와 시트형 판막부(52)가 동일한 두께이다. 즉 판막 심(50')의 상면이나 하면이 모두 평평하다. 판막 심(50')은 단지 로딩양 제어를 위해 슬러리의 흐름을 바꾸는 용도일 뿐이다. 이에 비해 본 발명의 심 플레이트(130)에 구비되는 판막 구조물(136)은 판상 부재(132)로부터 돌출될 수 있게 판상 부재(132)보다 더 두껍고, 이에 따라 비교적 더 큰 질량을 가질 수 있다. 따라서, 판막 구조물(136)의 강도는 종래보다 증가되고, 매니폴드(115) 턱에 걸리는 단차를 포함한 구조가 되므로 판막 구조물(136)이 임의 방향으로 힘을 받는 경우에 놓이더라도 쉽게 변형되거나 파손되지 않으며 위치 고정 효과도 있다. 이처럼 판막 구조물(136)은 더욱 우수한 구조적 강도를 갖도록 하는 효과가 있다.
판막 구조물(136)은 심 플레이트(130)에 유량 조절 기능을 부여한다. 판막 구조물(136)은 도시한 바와 같이 중앙부가 토출구(101a)를 향하여 가장 튀어나온 형태일 수 있다. 판막 구조물(136)의 중앙부를 기준으로 양측 가장자리의 유로에 비해 중앙부의 유로가 좁아질 수 있는 것이다. 그러면 코팅액(150)이 심 플레이트(130)를 통과하는 과정에서 중앙부의 압력이 증가하게 되고, 코팅액(150)은 판막 구조물(136)을 따라 양측 가장자리로 이동하게 된다. 판막 구조물(136)은 도시한 바와 같이 경사를 가진 다각형 구조일 수도 있고, 완만한 라운드형 구조를 가질 수도 있으며, 코팅액의 물성 및 공정 조건에 따라 그 형상은 다양하게 조절될 수 있다. 이러한 판막 구조물(136)을 포함하는 심 플레이트(130)에 의하면, 폭 방향 로딩 프로파일 제어가 용이해진다.
판상 부재(132)와 판막 구조물(136)은 서로 일체형 구조일 수 있다. 즉, 판막 구조물(136)은 판상 부재(132)에 별개의 부재를 추가적으로 덧대거나 접착하여 형성하는 것이 아니라, 심 플레이트(130) 제작시 처음부터 일체형으로 형성될 수 있다. 판상 부재(132)와 판막 구조물(136)은 이음매가 없이 심리스 연결되는 것이다. 이렇게 하면 제조 공정도 번거롭지 않고, 판상 부재(132)와 판막 구조물(136)이 별개 구조일 경우에 고려하여야 하는 둘 사이의 결합력을 고려 및 관리하지 않아도 되는 이점이 있으며, 구조적으로도 견고하다. 뿐만 아니라 판상 부재(132)와 판막 구조물(136) 사이에 슬러리가 불필요하게 끼이는 문제를 방지할 수 있다.
도 12는 본 발명의 슬롯 다이 코터에 포함될 수 있는 심 플레이트의 또 다른 예를 도시한 저면 사시도이고, 도 13은 도 12의 심 플레이트 및 하부 다이 블록의 사시도이다. 도 12 및 도 13에서 설명하고자 하는 바는, 매니폴드의 전면적 유로 재구성에 해당한다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 심 플레이트(130)는 기재(190) 상에 도포되는 코팅층의 코팅폭을 결정하도록 적어도 일 영역이 절개되어 개방부(130a)를 구비하는 판상 부재(132)와, 상기 판상 부재(132)로부터 돌출되어 매니폴드(115) 내부로 삽입되는 분기용 구조물(138)을 포함한다. 분기용 구조물(138)은 매니폴드(115) 바닥에 형성된 주입구(117)에서 나오는 코팅액을 양 갈래로 분기한다.
도 3 내지 도 5에서 본 바와 같이, 종래 매니폴드(38) 안에는 주입구(60)가 바닥 센터부에 구비되어 있다. 이러한 주입구(60)의 위치 때문에 종래에는 가운데 부분의 로딩이 높은 경우가 대부분이다. 본 발명에서는 이를 해결하기 위해, 매니폴드(115) 내부로 확장되어 주입구(117)에서 나오는 코팅액을 양 갈래로 분기하여 본 분기용 구조물(138)을 따라 코팅액이 이동하도록 유도하여 어느 한쪽으로 로딩이 높아지지 않게 제어할 수 있다.
분기용 구조물(138)은 매니폴드(115)의 측벽을 따라 하방으로 연장된 연장부(138a)와 연장부(138a)에 연결되고 매니폴드(115)의 바닥을 따라 놓이는 바닥부(138b)를 구비한다. 바닥부(138b)에는, 중심부에서 사이드로 갈수록 직경이 커지는 다수의 심 주입구(139a, 139b, 139c, 139d)를 포함한다.
도 7을 참조하여 설명한 것과 동일하게, 판상 부재(132)는 베이스가 되는 제1 부분(132a)과 상기 제1 부분(132a)에서부터 연장되는 제2 부분(132b)을 포함한다. 연장부(138a)는 상기 제1 부분(132a)에서 하방으로 연장 돌출되고 바닥부(138b)는 연장부(138a) 하단과 일체로 연결되어 있을 수 있다. 심 주입구(139a, 139b, 139c, 139d)는 예를 들어 원형일 수 있다.
제1 부분(132a)과 연장부(138a)간은 일체로 형성이 되어 있을 수 있다. 즉, 제1 부분(132a)과 연장부(138a)간에는 틈이나 이격이 없다. 따라서, 연장부(138a)와 제1 부분(132a) 사이에서 불필요한 코팅액의 유동을 방지할 수 있다.
기존 주입구(117)로부터 새로운 심 주입구(139a, 139b, 139c, 139d)로 코팅액을 이동하도록 하여, 주입구(117)와 가까운 센터부에 유량이 집중되는 현상을 개선할 수가 있다. 매니폴드(115)의 구조를 변경하지 않고 단지 심 플레이트(130)의 조정을 통해 유로를 재구성하는 현저한 효과가 있으며, 또한 이러한 분기용 구조물(138)이 매니폴드(115) 안에 삽입이 됨으로써, 심 플레이트(130)의 위치 고정력이 보다 개선되는 효과도 누릴 수 있다.
매니폴드(115) 형상은 최초 성형 이후 변경되기 어렵다. 본 발명에 따르면, 매니폴드(115)를 바꾸지 않아도 분기용 구조물(138)을 포함하는 심 플레이트(130)를 통해, 슬롯 다이 코터(100)의 매니폴드(115) 영역까지 재구성하는 효과가 있다.
도 14는 앞서 설명한 세 가지 구조물(134, 136, 138)을 모두 포함하는 심 플레이트(130)를 도시한 것이다. 필요에 따라서는 도 7의 사이드 구조물(134)과 도 12의 분기용 구조물(138)을 조합하여, 또는 도 7의 사이드 구조물(134)과 도 10의 판막 구조물(136)을 조합하여, 아니면 도 10의 판막 구조물(136)과 도 12의 분기용 구조물(138)을 조합하여 심 플레이트(130)를 마련할 수도 있다.
이상 설명한 슬롯 다이 코터(100) 및 그 변형예들을 이용하여 안정적으로 전극 활물질층을 형성할 수 있다. 예를 들어 양극 활물질 슬러리를 코팅함으로써 이차전지의 양극 제조에 적용될 수 있다.
양극은 집전체 및 상기 집전체의 표면에 형성된 양극 활물질층을 포함한다. 집전체는 Al, Cu, 등 전기 전도성을 나타내는 것으로서 이차전지 분야에서 공지된 집전체 전극의 극성에 따라 적절한 것을 사용할 수 있다. 상기 양극 활물질층은 복수의 양극 활물질 입자, 도전재 및 바인더 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 양극은 전기화학적 특성의 보완이나 개선의 목적으로 다양한 첨가제를 더 포함할 수 있다.
활물질은 리튬 이온 이차 전지의 양극 활물질로 사용될 수 있는 것이면 특정한 성분으로 한정되는 것은 아니다. 이의 비제한적인 예로는 리튬 망간복합 산화물(LiMn2O4, LiMnO2 등), 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiV3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 양극은 고체 전해질 재료로 고분자계 고체 전해질, 산화물계 고체 전해질 및 황화물계 고체 전해질 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도전재는 통상적으로 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1wt% 내지 20wt%로 첨가될 수 있다. 이러한 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, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 휘스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합 및 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 폴리불화비닐리덴 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 바인더는 통상적으로 전극층 100wt% 대비 1wt% 내지 30wt%, 또는 1wt% 내지 10wt%의 범위로 포함될 수 있다.
본 발명의 슬롯 다이 코터(100)를 이용하여 음극 활물질 슬러리를 코팅함으로써 이차전지의 음극 제조에 적용될 수도 있다. 상기 음극은 집전체 및 상기 집전체의 표면에 형성된 음극 활물질층을 포함한다. 상기 음극 활물질층은 복수의 음극 활물질 입자, 도전재 및 바인더 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 음극은 전기화학적 특성의 보완이나 개선의 목적으로 다양한 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 음극 활물질은 흑연, 비정질 탄소, 다이아몬드상 탄소, 풀러렌, 탄소 나노튜브, 탄소나노 혼 등의 탄소 재료나 리튬 금속 재료, 실리콘이나 주석 등의 합금계 재료, Nb2O5, Li5Ti4O12, TiO2 등의 산화물계 재료, 혹은 이들의 복합물을 이 용할 수 있다. 음극에 대해서 도전재, 바인더 및 집전체에 대해서는 양극에 대해 기재한 내용을 참조할 수 있다.
이러한 양극 활물질이나 음극 활물질을 포함하는 활물질 슬러리는 점도가 매우 높다. 예를 들어 점도는 1000 cps 이상일 수 있다. 이차전지 전극을 형성하기 위한 용도의 활물질 슬러리의 점도는 2000 cps 내지 30000 cps일 수도 있다. 예를 들어 음극 활물질 슬러리는 점도가 2000 cps 내지 4000 cps 일 수 있다. 양극 활물질 슬러리는 점도가 8000 cps 내지 30000 cps 일 수 있다. 점도 1000 cps 이상의 코팅액을 코팅할 수 있어야 하는 것이므로 본 발명의 슬롯 다이 코터(100)는 이보다 낮은 점도의 코팅액, 예를 들면 사진 감광 유제액, 자성액, 반사 방지나 방현성 등을 부여하는 액, 시야각 확대 효과를 부여하는 액, 컬러 필터용 안료액 등 보통의 수지액을 도포하는 장치 구조와는 차이가 있고 그것을 변경하여 도달할 수 있는 장치가 아니다. 본 발명의 슬롯 다이 코터(100)는 예를 들어 평균 입경이 10㎛ 내외의 입자 크기를 가지는 활물질을 포함할 수도 있는 활물질 슬러리를 도포하기 위한 것이므로, 이러한 크기의 입자를 포함하지 않는 다른 코팅액을 도포하는 장치 구조와도 차이가 있고 그것을 변경하여 도달할 수 있는 장치가 아니다. 본 발명의 슬롯 다이 코터(100)는 전극 제조용 코터로 최적화되어 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 슬롯 다이 코터 110: 상부 다이 블록
115: 매니폴드 117: 주입구
120: 하부 다이 블록 130: 심 플레이트
132: 판상 부재 134: 사이드 구조물
136: 판막 구조물 138: 분기용 구조물
138a: 연장부 138b: 바닥부
139a, 139b, 139c, 139d: 심 주입구
150: 코팅액 180: 코팅 롤
190: 기재

Claims (16)

  1. 하부 다이 블록과 상부 다이 블록;
    상기 하부 다이 블록과 상부 다이 블록 사이에 구비되어 슬롯을 형성하는 심 플레이트; 및
    상기 하부 다이 블록에 구비되며 코팅액을 수용하는 매니폴드를 포함하여,
    상기 슬롯과 연통된 토출구를 통해 상기 코팅액을 기재 상에 토출하여 도포하는 슬롯 다이 코터로서,
    상기 심 플레이트는 상기 기재 상에 도포되는 코팅층의 코팅폭을 결정하도록 적어도 일 영역이 절개되어 개방부를 구비하는 판상 부재와, 상기 판상 부재로부터 돌출되어 상기 매니폴드 내부로 삽입되는 구조물을 포함하는 슬롯 다이 코터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구조물은 상기 판상 부재와 일체형 설계된 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 매니폴드의 뒤쪽과 앞쪽에서 상기 상부 다이 블록의 하면과 상기 심 플레이트의 상면이 서로 틈새 없이 결합하고 상기 하부 다이 블록의 상면과 상기 심 플레이트의 하면이 서로 틈새없이 결합하는 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 심 플레이트의 상면은 평평하고 상기 심 플레이트의 하면 일부에 상기 구조물이 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.
  5. 제1항에 있어서, 상기 판상 부재는 베이스가 되는 제1 부분과 상기 제1 부분에서부터 연장되는 적어도 2개의 제2 부분을 포함하고, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분의 같은 측에 연결되고 동일 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.
  6. 제1항에 있어서, 상기 구조물은 상기 판상 부재의 양 끝단에 상기 매니폴드와 접촉되는 부위에 상기 매니폴드의 양 끝단에 삽입되어 상기 심 플레이트의 위치 재현성을 확보하는 사이드 구조물인 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 사이드 구조물은 상기 매니폴드의 단면 형상과 동일한 형상으로 하여 상기 매니폴드의 바닥을 포함해 상기 매니폴드 안에 꼭맞게 끼워지는 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.
  8. 제6항에 있어서, 상기 판상 부재는 베이스가 되는 제1 부분과 상기 제1 부분에서부터 연장되는 적어도 2개의 제2 부분을 포함하고, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분의 같은 측에 연결되고 동일 방향으로 연장되며, 상기 사이드 구조물은 상기 제2 부분에서 상기 매니폴드에 가까운 안쪽 측벽에서 하방으로 연장 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.
  9. 제1항에 있어서, 상기 구조물은 상기 판상 부재의 중앙부에서 상기 토출구 쪽으로 연장되며 상기 매니폴드 내부로 삽입되는 두께를 갖게 상기 판상 부재보다 두껍게 확장된 판막 구조물인 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.
  10. 제9항에 있어서, 상기 판상 부재는 베이스가 되는 제1 부분과 상기 제1 부분에서부터 연장되는 적어도 2개의 제2 부분을 포함하고, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분의 같은 측에 연결되고 동일 방향으로 연장되며, 상기 판막 구조물은 상기 제1 부분의 중앙부에서 상기 제2 부분과 동일 방향으로 연장되며 하방으로 연장 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.
  11. 제1항에 있어서, 상기 구조물은 상기 매니폴드의 바닥에 형성된 주입구에서 나오는 코팅액을 양 갈래로 분기용 구조물인 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.
  12. 제11항에 있어서, 상기 분기용 구조물은 상기 매니폴드의 측벽을 따라 하방으로 연장된 연장부와 상기 연장부에 연결되고 상기 매니폴드의 바닥을 따라 놓이는 바닥부를 구비하는 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.
  13. 제12항에 있어서, 상기 바닥부에 다수의 심 주입구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.
  14. 제13항에 있어서, 상기 다수의 심 주입구는 중심부에서 사이드로 갈수록 직경이 커지는 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.
  15. 제12항에 있어서, 상기 판상 부재는 베이스가 되는 제1 부분과 상기 제1 부분에서부터 연장되는 적어도 2개의 제2 부분을 포함하고, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분의 같은 측에 연결되고 동일 방향으로 연장되며, 상기 연장부는 상기 제1 부분에서 하방으로 연장 돌출되고 상기 바닥부는 상기 연장부의 하단과 일체로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.
  16. 제15항에 있어서, 상기 바닥부에 중심부에서 사이드로 갈수록 직경이 커지는 다수의 심 주입구를 더 포함하고, 상기 심 주입구는 원형인 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.
KR1020220068483A 2021-11-26 2022-06-03 슬롯 다이 코터 KR20230078481A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22898893.7A EP4275799A1 (en) 2021-11-26 2022-11-04 Slot die coater
JP2023537693A JP2024503796A (ja) 2021-11-26 2022-11-04 スロットダイコーター
PCT/KR2022/017292 WO2023096211A1 (ko) 2021-11-26 2022-11-04 슬롯 다이 코터
CN202280008307.9A CN116636027A (zh) 2021-11-26 2022-11-04 狭缝模具涂布机

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20210166218 2021-11-26
KR1020210166218 2021-11-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230078481A true KR20230078481A (ko) 2023-06-02

Family

ID=86755494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220068483A KR20230078481A (ko) 2021-11-26 2022-06-03 슬롯 다이 코터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230078481A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6212951B2 (ja) 電池用電極部材の製造方法
EP3252862B1 (en) Secondary battery
EP2665112B1 (en) Electrode material applying apparatus and filtering method
KR20230078488A (ko) 슬롯 다이 코터
KR20230078481A (ko) 슬롯 다이 코터
US20230127571A1 (en) Dual Slot Die Coater, Method for Coating Electrode Active Material Slurry Using the Same and Electrode Manufactured Using the Same
KR20220037394A (ko) 듀얼 슬롯 다이 코터 및 이를 이용한 전극 활물질 슬러리 코팅 방법
KR20200088662A (ko) 전극 제조 방법 및 이차 전지용 전극
EP3846254B1 (en) Method of preparing electrode for secondary battery
JP2024503796A (ja) スロットダイコーター
KR20230078471A (ko) 비대칭 심 플레이트 및 이를 포함하는 슬롯 다이 코터
CN116636027A (zh) 狭缝模具涂布机
EP4371672A1 (en) Slot die coater
KR20240093322A (ko) 슬롯 다이 코터 및 이를 이용한 이차전지용 전극판 제조 방법
KR20230078497A (ko) 오프셋 조정 가능한 심 및 이를 포함하는 슬롯 다이 코터
KR20240086535A (ko) 심 플레이트 및 이를 포함하는 슬롯 다이 코터
KR20240016870A (ko) 슬롯 다이 코터
KR102651932B1 (ko) 듀얼 슬롯 다이 코터
KR20240020410A (ko) 슬롯 다이 코터
CN117881487A (zh) 槽模涂布机
KR20230078470A (ko) 슬롯 다이 코터
KR20240030994A (ko) 슬라이딩부 프로파일 개선을 위한 심, 이를 포함하는 슬롯 다이 코터 및 이를 이용한 이차전지용 전극판 제조 방법
KR20220037364A (ko) 듀얼 슬롯 다이 코터, 이를 이용한 전극 활물질 슬러리 코팅 방법 및 이를 이용하여 제조한 전극
KR20240016867A (ko) 슬롯 다이 코터
KR20240102714A (ko) 이차전지용 전극 제조 방법 및 장치