KR20230081220A - 전극 활물질 코팅 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전극 활물질 코팅 장치 및 방법에 관한 것으로서, 전극 집전체에 전극 활물질을 코팅하는 과정에서 전극 활물질이 코팅되는 위치를 수정할 필요가 있는 경우에 전극 집전체 원단의 물리적 보정을 최소화함으로써 전극 집전체에 주름 등의 물리적 변화를 최소화하면서 전극 활물질의 코팅 위치를 수정하고, 전극 활물질의 코팅 위치 수정 정밀도를 향상시키며, 보정이 필요한 위치의 데이터를 활용한 자동 보정 시스템을 제공하는 전극 활물질 코팅 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전극 활물질 코팅 장치는, 전극 집전체를 주행시키는 주행 롤러, 전극 집전체에 슬러리 상태의 전극 활물질을 도포하는 코팅 다이, 전극 활물질이 도포되는 위치를 감지하는 위치 센서 및 위치 센서를 통해 감지된 전극 활물질의 위치에 오류가 있으면 코팅 다이의 위치를 이동시키는 이동 장치를 포함한다.

Description

전극 활물질 코팅 장치 및 방법{THE APPARATUS AND METHOD FOR COATING ELECTRODE ACTIVE MATERIAL}

본 발명은 전극 활물질 코팅 장치 및 방법에 관한 것으로서, 좀 더 상세히는 전극 집전체에 전극 활물질을 코팅하는 코팅 장치 및 방법에 관한 것이다.

근래에는 화석 연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래 생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산 기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 전기 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전지 등의 전력 저장 장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.

더욱이, 전지를 사용하는 전자 모바일 기기와 전기 자동차에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.

전기 에너지를 저장하는 전지는 일반적으로 일차 전지와 이차 전지로 구분될 수 있다. 일차 전지는 일회용 소모성 전지인 반면에, 이차 전지는 전류와 물질 사이의 산화 및 환원 과정이 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 충전식 전지이다. 즉, 전류에 의해 소재에 대한 환원 반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화 반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성된다.

일반적으로, 이차 전지의 전극 조립체 제조 시 양극 집전체와 음극 집전체에 각각 양극 활물질과 음극 활물질을 코팅하는 과정을 거치므로 이차 전지는 집전체 위에 활물질층을 형성한 전극판을 포함한다. 이차 전지는 충전될 때, 양극 활물질층에서 나온 이온이 음극 활물질층으로 이동되어 저장되고, 방전될 때, 음극 활물질층에 저장되어 있던 이온이 다시 양극 활물질층으로 되돌아간다. 이와 같은 양극 및 음극 활물질층은 이차 전지의 특성을 균일하게 하기 위하여, 집전체에 균일한 두께로 형성될 필요가 있다. 이를 위하여, 전극 집전체에 전극 활물질을 코팅하기 위한 장치가 사용된다.

도 1은 종래의 전극 활물질을 코팅하는 장치(2)를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래에 사용되던 전극 활물질을 코팅하는 장치(2)는 전극 활물질이 코팅되는 위치를 수정할 필요가 있는 경우, 전극 집전체를 이동시키는 부재를 이용하여 전극 집전체의 위치를 변경하는 방식을 통해 전극 활물질이 코팅되는 위치를 수정하는 방식이었다.

이런 방식을 통해 전극 집전체의 위치를 변경하게 되면 전극 집전체 원단에 주름 등의 물리적 변화가 발생하게 되어 코팅 품질이 저하되는 문제점이 발생하였다.

이러한 문제점의 해결을 위하여 전극 활물질이 코팅되는 위치를 수정할 필요가 있는 경우에 전극 집전체 원단의 물리적 보정을 최소화하면서 전극 활물질이 코팅되는 위치를 수정하는 방안이 필요하고, 상대적으로 더 미세한 위치 수정이 가능한 방안이 필요한 실정이다.

본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 전극 집전체에 전극 활물질을 코팅하는 과정에서 전극 활물질이 코팅되는 위치를 수정할 필요가 있는 경우에 전극 집전체 원단의 물리적 보정을 최소화함으로써 전극 집전체에 주름 등의 물리적 변화를 최소화하면서 전극 활물질의 코팅 위치를 수정하는 것이다. 또한, 전극 활물질의 코팅 위치 수정 정밀도를 향상시키고, 보정이 필요한 위치의 데이터를 활용한 자동 보정 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 전극 활물질 코팅 장치는, 전극 집전체를 주행시키는 주행 롤러, 전극 집전체에 슬러리(Slurry) 상태의 전극 활물질을 도포하는 코팅 다이, 전극 활물질이 도포되는 위치를 감지하는 위치 센서 및 위치 센서를 통해 감지된 전극 활물질의 위치에 오류가 있으면 코팅 다이의 위치를 이동시키는 이동 장치를 포함할 수 있다.

위치 센서는, 비전 센서(Vision Sensor)일 수 있다.

비전 센서가 전극 집전체의 양면에 각각 전극 활물질이 도포될 때 각각의 위치를 측정하여 양면에 도포된 전극 활물질의 위치 차이를 감지할 수 있다.

이동 장치는, 코팅 다이와 결합되는 리니어 모션 가이드(Linear Motion Guide)를 포함할 수 있다.

이동 장치는, 리니어 모션 가이드를 통해 코팅 다이를 이동시키는 서보 모터(Servo Motor)를 더 포함할 수 있다.

위치 센서에서 검출된 코팅 다이의 위치값을 기설정된 값과 비교하여 코팅 다이의 이동을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

전극 집전체의 위치를 수정하는 위치 조절 장치를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 전극 집전체에 전극 활물질을 도포하는 전극 활물질 코팅 방법은, 코팅 다이가 전극 집전체에 전극 활물질을 도포하는 단계, 위치 센서가 전극 활물질이 도포되는 위치를 감지하는 단계 위치 센서를 통해 감지된 전극 활물질의 위치에 오류가 있으면 코팅 다이의 위치가 수정되는 단계를 포함할 수 있다.

위치 센서는 비전 센서이고, 비전 센서는 전극 집전체의 양면에 각각 전극 활물질이 도포될 때 각각의 위치를 측정하여 도포된 전극 활물질의 위치 차이를 감지할 수 있다.

제어부가 비전 센서에서 측정된 위치값을 기설정된 값과 비교하여 코팅 다이의 위치 수정을 제어할 수 있다.

위치 조절 장치가 전극 집전체의 위치를 수정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 전극 집전체의 양면에 전극 활물질을 코팅하는 전극 활물질 코팅 시스템은, 전극 집전체의 일면에 전극 활물질을 코팅하는 제1 코팅 장치, 제1 코팅 장치와 일단이 연결되어 전극 집전체를 이동시키는 이동부 및 이동부의 타단에 연결되어 전극 집전체의 타면에 전극 활물질을 코팅하는 제2 코팅 장치를 포함할 수 있고, 제1 코팅 장치 및 제2 코팅 장치는, 전극 집전체에 슬러리 상태의 전극 활물질을 도포하는 코팅 다이, 전극 활물질이 도포되는 위치를 감지하는 위치 센서 및 위치 센서에서 감지된 전극 집전체 양면에 도포된 전극 활물질의 위치가 일치하지 않으면 코팅 다이의 위치를 이동시키는 이동 장치를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 전극 활물질 코팅 장치는, 전극 집전체를 주행시키는 주행 롤러, 전극 집전체에 슬리리 상태의 전극 활물질을 도포하는 코팅 다이, 전극 활물질이 도포되는 위치를 감지하는 위치 센서 및 위치 센서를 통해 감지된 전극 활물질의 위치에 오류가 있으면 코팅 다이의 위치를 이동시키는 이동 장치를 포함한다.

그에 따라, 전극 집전체에 전극 활물질을 코팅하는 과정에서 전극 활물질이 코팅되는 위치를 수정할 필요가 있는 경우에 전극 집전체 원단의 물리적 보정을 최소화함으로써 전극 집전체에 주름 등의 물리적 변화를 최소화하면서 전극 활물질의 코팅 위치를 수정할 수 있다. 또한, 전극 활물질의 코팅 위치 수정 정밀도를 향상시키고, 보정이 필요한 위치의 데이터를 활용한 자동 보정 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 전극 활물질 코팅 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 활물질 코팅 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 활물질 코팅 장치를 위에서 바라본 모습을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 전극 활물질 코팅 위치의 수정이 필요한 경우를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 활물질 코팅 장치의 코팅 다이 및 이동 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 코팅 방법의 제어 과정을 개략적으로 도시한 블록선도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 코팅 방법의 순서를 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 3에 따른 전극 활물질 코팅 시스템을 일측에서 바라본 모습을 개략적으로 도시한 평면도이다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 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.

실시예 1

본 발명은 전극 활물질 코팅 장치를 실시예 1로 제공한다.

도 2은 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 활물질 코팅 장치(1)를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 활물질 코팅 장치(1)를 위에서 바라본 모습을 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 2 및 3을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 활물질 코팅 장치(1)는 주행 롤러(100), 코팅 다이(200), 위치 센서(300) 및 이동 장치(400)를 포함할 수 있다.

이차 전지의 제조 공정은, 전극 집전체(10)에 전극 활물질층을 형성하는 공정을 포함한다. 전극 활물질층 형성 공정은, 슬러리 상태의 전극 활물질(20a, 20b)을 전극 집전체(10)에 도포하는 단계와, 전극 집전체(10)에 도포된 슬러리 상태의 전극 활물질(20a, 20b)을 건조시켜 슬러리 상태의 전극 활물질(20a, 20b) 중에 존재하는 용액과 수분을 제거함으로써 전극 집전체(10)에 전극 활물질층을 형성하는 단계를 포함한다.

여기서 코팅 공정은 주행 롤러(100)의 작동으로 개시될 수 있다. 주행 롤러(100)는 전극 집전체(10)를 주행시킬 수 있다. 주행 롤러(100)는 얇은 롤 형태의 전극 집전체(10)를 미리 정해진 공정 방향으로 연속적으로 공급하기 위해 전극 집전체(10)를 주행시킬 수 있다.

주행 롤러(100)는 전극 집전체(10)를 주행시키기 유리하도록 바람직하게는 원기둥 형상을 가질 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 주행 롤러(100)는 복수개 형성되어 전극 집전체(10)를 주행시킬 수도 있다.

본 발명의 실시예 1에 따른 전극 활물질 코팅 장치(1)의 코팅 다이(200)는 주행 롤러(100)에 의해 주행되는 전극 집전체(10)의 일면을 향하도록 배치될 수 있고, 전극 집전체(10)에 슬러리 상태의 전극 활물질(20a, 20b)을 도포할 수 있다. 코팅 다이(200)는 슬러리 상태의 전극 활물질(20a, 20b)이 코팅 패턴에 따라 토출될 수 있도록 코팅 패턴 심(shim)을 포함할 수 있다. 코팅 패턴 심을 통해 슬러리 상태의 전극 활물질(20a, 20b)이 전극 집전체(10)로 토출되어 코팅 공정이 진행될 수 있다. 이 때, 코팅이 쉽도록 전극 집전체(10)에 미리 특정 간격으로 코팅 영역이 표시될 수 있다.

본 발명의 실시예 1에 따른 코팅 다이(200)는 전극 집전체(10)의 이동 방향과 평행한 두 개의 구역으로 나뉘어 코팅되도록 두 개의 구역에서 코팅이 진행될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 코팅되는 구역의 수는 변경 가능하다.

코팅 다이(200)는 전극 집전체(10)의 코팅되는 면과 대면하도록 미리 정해진 위치에 고정 설치되고, 전극 집전체(10)가 주행 롤러(100)에 의해 공정 방향을 따라 연속적으로 이동될 수 있다. 따라서, 전극 집전체(10)가 이동할 때 코팅 다이(200)에서 토출된 전극 활물질(20a, 20b)이 전극 집전체(10)의 코팅 면에 코팅될 수 있다.

위치 센서(300)는 전극 활물질(20a, 20b)이 도포되는 위치를 감지할 수 있다. 위치 센서(300)가 전극 활물질(20a, 20b)이 도포되는 위치를 감지하는 방식은 다양할 수 있다. 위치 센서(300)는 전극 활물질(20a, 20b)이 도포된 전극 집전체(10)가 지나가는 경로 근처에 형성될 수 있다.

전극 집전체(10)에 전극 활물질(20a, 20b)이 도포되어 코팅 과정이 진행될 때 위치 센서(300)는 도포되는 위치가 적절한지 여부를 감지하여 공정 과정에서 발생하는 불량을 사전에 파악할 수 있다.

본 발명의 실시예 1에 따른 전극 활물질 코팅 장치(1)의 위치 센서(300)는 비전 센서일 수 있다. 위치 센서(300)가 비전 센서일 경우 위치 센서(300)는 코팅 다이(200)에 의해 전극 활물질(20a, 20b)이 도포된 전극 집전체(10)가 지나가는 위치의 상부에 형성되어 전극 집전체(10)의 양면에 각각 도포된 전극 활물질(20a, 20b)의 위치 차이를 측정할 수 있다. 측정 결과, 양면에 도포되는 전극 활물질(20a, 20b)의 위치에 차이가 있는 경우 코팅 다이(200)의 위치 수정을 통해 전극 활물질(20a, 20b) 도포 위치 수정이 필요할 수 있다.

전극 집전체(10)의 양면에 전극 활물질(20a, 20b)을 코팅해야 하기 때문에 전극 활물질 코팅 장치(1)가 포함된 전체 코팅 공정 시스템에서는 전극 활물질 코팅 장치(1)에 의한 코팅 공정이 두 번 진행될 수 있다. 전극 활물질 코팅 장치(1)에서 전극 집전체(10)의 일면에 전극 활물질(20a)이 코팅된 후에 동일한 전극 활물질 코팅 장치(1)에서 다시 전극 집전체(10)의 타면에 전극 활물질(20b)이 코팅될 수 있고, 전체 시스템의 두 부분에 전극 활물질 코팅 장치(1)가 각각 배치되어 전극 집전체(10)의 일면에 전극 활물질(20a)이 코팅된 후에 이동하여 다른 전극 활물질 코팅 장치(1)에서 전극 집전체(10)의 타면에 전극 활물질(20a)이 코팅될 수도 있다. 전자의 경우에는 하나의 위치 센서(300)가 전극 집전체(10)의 일면에 대한 측정 값과 타면에 대한 측정 값을 비교하여 양면의 위치 차이를 감지할 수 있고, 후자의 경우에는 전극 집전체(10)의 일면을 측정한 위치 센서(300)와 타면을 측정한 위치 센서(300)의 측정 값을 대조하여 양면의 위치 차이를 감지할 수 있다.

도 4는 전극 활물질(20a, 20b) 코팅 위치의 수정이 필요한 경우를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 전극 활물질(20a, 20b)의 코팅 위치 수정이 필요한 경우를 알 수 있다. 위치 센서(300)가 비전 센서일 경우 전극 집전체(10)의 양면에 각각 도포된 전극 활물질(20a, 20b)의 위치 차이를 측정할 수 있고, 이를 이용하여 미스매치 값을 산정할 수 있다. 미스매치란, 상면의 전극 활물질(20a) 도포 위치와 저면의 전극 활물질(20b) 도포 위치의 차이를 나타내는 품질 지표이다. 산정된 미스매치 값들과 그에 따른 코팅 다이(200)의 위치 수정 값들을 저장하여 데이터를 형성할 수 있다. 이러한 데이터들을 활용해 미스매치 값에 따른 코팅 다이(200)의 자동 조정 시스템을 형성할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 뒤에서 다시 하도록 한다.

본 발명의 실시예 1에 따른 전극 활물질 코팅 장치(1)는 이동 장치(400)를 포함할 수 있다. 이동 장치(400)는 코팅 다이(200)와 평행하게 형성될 수 있으며, 코팅 다이(200)를 이동시키기 위하여 코팅 다이(200)와 인접하게 형성될 수 있다.

이동 장치(400)는 전극 집전체(10)에 도포되는 전극 활물질(20a, 20b)의 위치에 문제가 발생하여 전극 활물질(20a, 20b) 도포 위치를 수정할 필요성이 있을 때, 코팅 다이(200)를 이동시킬 수 있다. 이동 장치(400)라는 구성을 추가하여 코팅 다이(200)를 이동시키면 코팅 다이(200)의 기존 구성을 유지할 수 있고, 코팅 다이(200)를 이동시키는 메커니즘이 단순하여 비교적 제어 및 조작이 편리한 효과가 발생할 수 있다. 물론, 코팅 다이(200) 내부에 추가 구성을 부가하여 코팅 다이(200)가 스스로 이동 가능하게 할 수도 있다.

종래에는 전극 활물질(20a, 20b) 코팅 과정에서 전극 활물질(20a, 20b)의 도포 위치를 수정하기 위해 전극 집전체(10)의 위치를 이동시키는 방식이었다. 이러한 방식은 전극 집전체(10) 자체를 이동하기 때문에 전극 집전체(10)에 주름을 발생시켰다. 특히, 전극 집전체(10)에서 전극 활물질(20a, 20b)이 도포되지 않는 무지부에 주름이 발생할 수 있었다. 주름과 같은 물리적 변화로 인하여 품질이 저하되어 품질 불량이 발생하는 문제가 있었다.

그러나, 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 활물질 코팅 장치(1)는 이동 장치(400)가 코팅 다이(200)를 이동시켜서 코팅 다이(200)의 위치 수정을 통해 전극 활물질(20a, 20b)이 도포되는 위치를 수정할 수 있다. 따라서, 전극 집전체(10)에 직접적인 물리적 변화를 가하지 않기 때문에 제품의 품질 저하를 방지하여 전체 공정 능력을 향상시킬 수 있다. 또한, 종래의 전극 집전체(10) 이동 방식에 비하여 정밀도가 향상되어 상대적으로 더 미세한 조정이 가능하므로 공정의 정확성을 향상시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 활물질 코팅 장치(1)의 코팅 다이(200) 및 이동 장치(400)를 결합 관계 파악이 쉽도록 개략적으로 도시한 사시도이다.

이동 장치(400)는 리니어 모션 가이드(410)를 포함할 수 있다. 리니어 모션 가이드(410)는 코팅 다이(200)와 결합되어 코팅 다이(200)의 직선 운동을 보조할 수 있다. 리니어 모션 가이드(410)는 직선 운동을 가이드하는 구성으로 내부의 볼이 무한 순환 운동을 하도록 도와주는 직선 운동을 할 수 있다.

도 5를 참조하면, 리니어 모션 가이드(410)는 이동 장치(400)와 코팅 다이(200) 사이에서 코팅 다이(200)의 길이 방향으로 나란하게 연장되어 형성될 수 있다. 이동 장치(400)와 코팅 다이(200) 사이에서 두 개의 구성요소를 연결하여 코팅 다이(200)의 직선 운동을 가능하게 할 수 있다.

이동 장치(200)는 서보 모터(420)를 더 포함할 수 있다. 서보 모터(420)는 수치의 제어에 의하여 장치 등의 위치를 결정할 수 있다. 구체적으로, 장치 등의 위치, 속도 및 토크 등을 원하는 상태로 움직이게 할 수 있다. 따라서, 서보 모터(420)의 명령에 따라 이동 장치(400)의 리니어 모션 가이드(410)는 코팅 다이(200)를 이동시켜 위치를 수정할 수 있다. 즉, 서보 모터(420)는 이동 장치(400)에 형성되어 외부의 입력 값에 따라 리니어 모션 가이트(410)를 작동시키고, 이를 통해 이동 장치(400)는 코팅 다이(200)를 이동시킬 수 있다.

이동 장치(200)는 본 발명의 명세서에서 소개한 방식들 외에도 다양한 방식으로 코팅 다이(200)의 이동을 조절할 수 있다.

본 발명의 실시예 1에 따른 전극 활물질 코팅 장치(1)는 제어부(500)를 더 포함할 수 있다. 제어부(500)는 위치 센서(300)에서 검출된 코팅 다이(200)의 위치값을 기설정된 값과 비교하여 코팅 다이(200)의 이동을 제어할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 위치 센서(300)는 미스매치 값 등의 위치값을 산정할 수 있다. 제어부(500)는 산정된 위치값들과 그에 따른 코팅 다이(200)의 위치 수정 값들을 저장하여 데이터를 형성할 수 있다. 이렇게 적립된 데이터들을 활용해 위치값에 따른 코팅 다이(200)의 자동 조정 시스템을 형성할 수 있다. 위치값에 따른 코팅 다이(200)의 위치 수정 값들이 데이터로 저장되어 있으면, 위치 센서(300)가 실시간으로 측정한 값에 따라 코팅 다이(200)가 저장된 데이터를 바탕으로 위치 수정 값만큼 자동으로 이동할 수 있는 자동 보정 시스템을 구현할 수 있다. 전체 코팅 공정 과정에서 코팅 위치에 대한 보정이 자동으로 진행되면 공정 능력과 효율성이 매우 향상될 수 있다.

본 발명의 실시예 1에 따른 전극 활물질 코팅 장치(1)는 위치 조절 장치(600)를 더 포함할 수 있다. 위치 조절 장치(600)는 전극 집전체(10)의 위치를 수정할 수 있다. 전극 집전체(10)의 위치를 수정하는 경우 전극 집전체(10) 자체의 위치를 보정하기 때문에 전극 집전체(10)에 주름 등의 물리적 변화가 발생하는 점은 종래의 문제점과 동일하다. 그러나, 전극 활물질(20a, 20b)의 코팅 위치 수정이 필요하더라도 코팅 다이(200)의 위치 수정이 불가능한 경우가 발생할 수도 있는데, 이 때 위치 조절 장치(600)가 전극 집전체(10)의 위치를 수정하여 전극 활물질(20a, 20b)의 코팅 위치를 수정할 수 있다. 코팅 다이(200)의 위치 수정이 불가능한 경우는 제어부(500)에 오류가 발생하거나, 이동 장치(400) 등에 문제가 발생하는 경우 등이 있을 수 있다.

실시예 1에 따른 전극 활물질 코팅 장치(1)는 전극 집전체(10)에 전극 활물질(20a, 20b)을 코팅하는 과정에서 전극 활물질(20a, 20b)이 코팅되는 위치를 수정할 필요가 있는 경우에 전극 집전체(10) 원단의 물리적 보정을 최소화할 수 있다. 따라서, 전극 집전체(10)에 주름 등의 물리적 변화를 최소화하면서 전극 활물질(20a, 20b)의 코팅 위치를 수정할 수 있다. 이는 코팅 공정 전체에서 전극 활물질(20a, 20b)의 코팅 위치 수정 정밀도를 향상시키며, 보정이 필요한 위치의 데이터를 활용한 자동 보정 시스템으로 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

실시예 2

본 발명은 전극 집전체에 전극 활물질을 도포하는 전극 활물질 코팅 방법을 실시예 2로 제공한다.

도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 코팅 방법의 제어 과정을 개략적으로 도시한 블록선도이고, 도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 코팅 방법의 순서를 개략적으로 도시한 순서도이다.

이하에서는, 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 활물질 코팅 장치(1)의 구성들과 동일한 구성들에 대한 자세한 설명은 생략한다.

도 6 및 7을 참조하면, 본 발명의 실시예 2에 따른 전극 집전체(10)에 전극 활물질(20a, 20b)을 도포하는 전극 활물질 코팅 방법은 코팅 다이(200)가 전극 집전체(10)에 전극 활물질(20a, 20b)을 도포하는 단계(S10), 위치 센서(300)가 전극 활물질(20a, 20b)이 도포되는 위치를 감지하는 단계(S20), 위치 센서(300)를 통해 감지된 전극 활물질(20a, 20b)의 위치에 오류가 있으면 코팅 다이(200)의 위치가 수정되는 단계(S50)를 포함할 수 있다.

위치 센서(300)가 전극 활물질(20a, 20b)이 도포되는 위치를 감지하고(S20), 이를 바탕으로 전극 활물질(20a, 20b)의 위치에 오류가 있는지 여부를 판단하여(S30), 위치에 오류가 있다면 코팅 다이(200)의 위치를 수정할 수 있다(S50). 전극 집전체(10)를 이동시키지 않고 코팅 다이(200)를 이동시켜 코팅 위치를 수정하므로 전극 집전체(10)에 물리적 변화가 생기는 것을 방지할 수 있다.

여기서 위치 센서(300)는 비전 센서이고 전극 집전체(10)의 양면에 각각 전극 활물질(20a, 20b)이 도포될 때 각각의 위치를 측정하여 도포된 전극 활물질(20a, 20b)의 위치 차이를 감지할 수 있다. 또한, 여기서 측정된 위치값을 기설정된 값과 비교하여 이동 장치(200)의 이동을 제어할 수 있다. 즉, 위치 차이를 바탕으로 이동 장치(200)의 위치 수정 정도를 결정할 수 있다.

본 발명의 실시예 2에 따른 전극 활물질 코팅 방법의 제어 과정을 간략하게 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 위치 센서(300)가 전극 집전체(10)의 상부에서 전극 활물질(20a, 20b)의 코팅 위치를 감지하고 이를 제어부(500)에 전달할 수 있다. 제어부(500)는 이러한 정보를 바탕으로 코팅 다이(200)의 수정 방향을 결정하여 이를 서보 모터(420)에 전달하고, 서보 모터(420)는 이에 따라 이동 장치(400)의 이동을 명령할 수 있다. 이동 장치(400)의 이동에 따라 코팅 다이(200)가 이동하면서 코팅 다이(200)의 위치가 수정되고, 전극 활물질(20a, 20b)의 코팅 위치도 수정될 수 있다.

본 발명의 실시예 2에 따른 전극 활물질 코팅 방법은 위치 조절 장치(600)가 전극 집전체(10)의 위치를 수정하는 단계(S60)를 더 포함할 수 있다. 실시예 1에서 설명한 바와 같이, 코팅 다이(200)의 위치 수정이 불가능한 경우가 발생할 수도 있으므로 이럴 때를 대비한 단계이다.

위치 조절 장치(600)가 전극 집전체(10)의 위치를 수정하는 단계(S60)가 추가되면, 전극 활물질(20a, 20b)의 위치에 오류가 있는지를 판단하고(S30) 오류가 있는 경우 바로 코팅 다이(200)위 위치를 수정하는 것이 아니라 코팅 다이(200)의 위치 수정 가능 여부를 먼저 확인할 수 있다(S40). 코팅 다이(200)의 위치 수정이 가능하면 코팅 다이(200) 위치가 수정되고(S50), 불가능하다면 전극 집전체(10) 위치가 수정될 수 있다(S60).

실시예 3

본 발명은 전극 집전체 양면에 전극 활물질을 코팅하는 전극 활물질 코팅 시스템을 실시예 3으로 제공한다.

도 8은 본 발명의 실시예 3에 따른 전극 활물질 코팅 시스템을 일측에서 바라본 모습을 개략적으로 도시한 평면도이다.

본 발명의 실시예 3에 따른 전극 활물질 코팅 시스템은 전극 집전체(10)의 양면을 코팅하기 위하여, 앞서 실시예 1에서 설명한 전극 활물질 코팅 장치(1)를 복수개 포함할 수 있다. 좀 더 상세히, 상기 전극 활물질 코팅 시스템은, 전극 집전체(10)의 일면에 전극 활물질(20a)을 코팅하는 제1 코팅 장치(1a), 전극 집전체(10)의 타면에 전극 활물질(20b)을 코팅하는 제2 코팅 장치(1b) 및 전극 집전체(10)를 제1 코팅 장치(1a)에서 제2 코팅 장치(1b)로 이동시킬 수 있는 이동부(3)를 포함할 수 있다.

제1 코팅 장치(1a) 및 제2 코팅 장치(1b)는 실시예 1에서 설명한 주행 롤러(100), 코팅 다이(200), 위치 센서(300) 및 이동 장치(400)를 포함할 수 있다. 각 구성에 대한 자세한 설명은 생략한다.

제1 코팅 장치(1a)에서 전극 집전체(10)의 일면에 전극 활물질(20a)이 코팅된 후, 전극 집전체(10)는 이동부(3)를 통해 이동하는 과정에서 뒤집어져 상하 반전될 수 있다. 도 8에는 도시되어 있지 않으나, 전극 집전체(10)가 이송되며 뒤집히도록 이동부(3)를 구성하는 것은 당업자에게 용이하므로 상세한 설명은 생략한다.

뒤집어진 전극 집전체(10)는 코팅이 되지 않은 타면이 위를 향한 상태로 제2 코팅 장치(1b)에 진입하게 되고, 제2 코팅 장치(1b)에서 전극 집전체(10)의 타면에 전극 활물질(20b)이 코팅될 수 있다.

제1 코팅 장치(1a)의 위치 센서가 전극 집전체(10)의 일면에 코팅된 전극 활물질(20a)의 위치를 감지하고, 제2 코팅 장치(1b)의 위치 센서가 전극 집전체(10)의 타면에 코팅된 전극 활물질(20b)의 위치를 감지할 수 있다. 이 때, 제2 코팅 장치(1b)의 위치 센서는 제1 코팅 장치(1a)의 위치 센서가 제공하는 정보를 통해 전극 집전체(10)의 양면에 코팅된 전극 활물질(20a, 20b)의 위치 차이를 측정할 수 있고, 이를 통해 코팅 위치 수정이 필요한 경우 제2 코팅 장치(1b)의 이동 장치(400)가 코팅 다이의 위치를 수정하여 전극 집전체(10) 양면의 코팅 위치를 일치시킬 수 있다.

본 발명의 실시예 3에 따른 전극 활물질 코팅 시스템은 하나의 시스템에서 전극 집전체(10)의 양면을 코팅할 수 있고, 코팅 위치 수정을 통해 전극 집전체(10) 양면의 코팅 위치를 일치시킬 수 있어 공정의 효율성을 개선할 수 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 실시가 가능하다.

1: 전극 활물질 코팅 장치
1a: 제1 코팅 장치
1b: 제2 코팅 장치
2: 종래 전극 활물질 코팅 장치
3: 이동부
10: 전극 집전체
20a, 20b: 전극 활물질
100: 주행 롤러
200: 코팅 다이
300: 위치 센서
400: 이동 장치
410: 리니어 모션 가이드
420: 서보 모터
500: 제어부
600: 위치 조절 장치

Claims (12)

1. 전극 집전체를 주행시키는 주행 롤러;
   상기 전극 집전체에 슬러리 상태의 전극 활물질을 도포하는 코팅 다이;
   상기 전극 활물질이 도포되는 위치를 감지하는 위치 센서; 및
   상기 위치 센서를 통해 감지된 상기 전극 활물질의 위치에 오류가 있으면 상기 코팅 다이의 위치를 이동시키는 이동 장치를 포함하는 전극 활물질 코팅 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 위치 센서는,
   비전 센서인 전극 활물질 코팅 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 위치 센서는,
   상기 전극 집전체의 양면에 각각 상기 전극 활물질이 도포될 때 각각의 위치를 측정하여 양면에 도포된 상기 전극 활물질의 위치 차이를 감지하는 전극 활물질 코팅 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 이동 장치는,
   상기 코팅 다이와 결합되는 리니어 모션 가이드를 포함하는 전극 활물질 코팅 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 이동 장치는,
   상기 리니어 모션 가이드를 통해 상기 코팅 다이를 이동시키는 서보 모터를 더 포함하는 전극 활물질 코팅 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 위치 센서에서 검출된 상기 코팅 다이의 위치값을 기설정된 값과 비교하여 상기 코팅 다이의 이동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 전극 활물질 코팅 장치.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 전극 집전체의 위치를 수정하는 위치 조절 장치를 더 포함하는 전극 활물질 코팅 장치.
8. 전극 집전체에 전극 활물질을 도포하는 전극 활물질 코팅 방법에 있어서,
   코팅 다이가 전극 집전체에 전극 활물질을 도포하는 단계;
   위치 센서가 상기 전극 활물질이 도포되는 위치를 감지하는 단계;
   상기 위치 센서를 통해 감지된 상기 전극 활물질의 위치에 오류가 있으면 상기 코팅 다이의 위치가 수정되는 단계를 포함하는 전극 활물질 코팅 방법.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 위치 센서는 비전 센서이고,
   상기 비전 센서는 상기 전극 집전체의 양면에 각각 상기 전극 활물질이 도포될 때 각각의 위치를 측정하여 도포된 상기 전극 활물질의 위치 차이를 감지하는 전극 활물질 코팅 방법.
10. 청구항 9에 있어서,
    제어부가 상기 비전 센서에서 측정된 위치값을 기설정된 값과 비교하여 상기 코팅 다이의 위치 수정을 제어하는 전극 활물질 코팅 방법.
11. 청구항 8에 있어서,
    위치 조절 장치가 상기 전극 집전체의 위치를 수정하는 단계를 더 포함하는 전극 활물질 코팅 방법.
12. 전극 집전체의 양면에 전극 활물질을 코팅하는 전극 활물질 코팅 시스템에 있어서,
    상기 전극 집전체의 일면에 상기 전극 활물질을 코팅하는 제1 코팅 장치;
    상기 제1 코팅 장치와 일단이 연결되어 상기 전극 집전체를 이동시키는 이동부; 및
    상기 이동부의 타단에 연결되어 상기 전극 집전체의 타면에 상기 전극 활물질을 코팅하는 제2 코팅 장치를 포함하고,
    상기 제1 코팅 장치 및 상기 제2 코팅 장치는,
    상기 전극 집전체에 슬러리 상태의 상기 전극 활물질을 도포하는 코팅 다이;
    상기 전극 활물질이 도포되는 위치를 감지하는 위치 센서; 및
    상기 위치 센서에서 감지된 상기 전극 집전체 양면에 도포된 상기 전극 활물질의 위치가 일치하지 않으면 상기 코팅 다이의 위치를 이동시키는 이동 장치를 포함하는 전극 활물질 코팅 시스템.

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