KR20230092429A - Method for manufacuturing negative electrode material for secondary batteries - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이차 전지용 음극재의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a negative electrode material for a secondary battery.
리튬 이차 전지의 음극으로 사용되는 흑연/탄소계 음극활 물질은 리튬 금속의 전극 전위에 근접한 전위를 가지기 때문에, 이온 상태 리튬의 삽입 및 탈리 과정 동안 결정구조의 변화가 작아 전극에서의 지속적이고 반복적인 산화환원 반응을 가능하게 함으로써 리튬 이차전지가 높은 용량 및 우수한 수명을 나타낼 수 있는 기반을 제공한다.Since the graphite/carbon-based anode active material used as the anode of a lithium secondary battery has a potential close to the electrode potential of lithium metal, the change in crystal structure during the insertion and desorption process of ionic state lithium is small, resulting in continuous and repeated By enabling the oxidation-reduction reaction, the lithium secondary battery provides a basis for exhibiting high capacity and excellent lifespan.
탄소계 음극활 물질로는 결정질 탄소계 재료인 천연 흑연 및 인조 흑연 또는 비정질 탄소계 재료인 하드 카본 및 소프트 카본 등 다양한 형태의 재료가 사용되고 있다. As the carbon-based negative active material, various types of materials such as natural graphite and artificial graphite, which are crystalline carbon-based materials, or hard carbon and soft carbon, which are amorphous carbon-based materials, are used.
이 중에서도 가역성이 뛰어나 리튬 이차전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있는 흑연계 활물질이 가장 널리 사용되고 있다. Among them, a graphite-based active material capable of improving the lifespan characteristics of a lithium secondary battery due to its excellent reversibility is most widely used.
흑연계 활물질은 리튬 대비 방전 전압이 낮기 때문에 흑연계 활물질을 이용한 전지는 리튬 대비 높은 방전 전압을 나타낼 수 있어 리튬 이차 전지의 에너지 밀도 면에서 많은 이점을 제공하고 있다.Since the graphite-based active material has a lower discharge voltage than lithium, a battery using the graphite-based active material can exhibit a higher discharge voltage than lithium, providing many advantages in terms of energy density of the lithium secondary battery.
결정질 탄소계 재료인 인조 흑연은 예컨대, 2,700℃ 이상의 높은 열에너지를 가해서 흑연의 결정 구조를 만들기 때문에 천연 흑연보다 안정적인 결정구조를 가지므로 리튬 이온의 반복적인 충방전에도 결정구조의 변화가 작아 상대적으로 수명이 길다. Artificial graphite, a crystalline carbon-based material, has a more stable crystal structure than natural graphite because it creates a crystal structure of graphite by applying high thermal energy of, for example, 2,700 ℃ or higher, so that the change in the crystal structure is small even after repeated charging and discharging of lithium ions, and its life span is relatively small. this is long
그러나, 인조 흑연은 전극 가공성이 좋지 않아, 천연 흑연을 일정 비율 혼합하여 사용해야 하는 바, 아직 대다수의 전극은 천연 흑연으로 이루어져 있다. 특히, 전기차의 경우도, 인조 흑연만으로 전극을 제조하여, 100%의 배터리를 제조할 수 없기 때문에, 천연 흑연은 계속 필요한 상태이다. However, since artificial graphite has poor electrode processability, it is necessary to mix and use natural graphite in a certain ratio, and most electrodes are still made of natural graphite. In particular, even in the case of an electric vehicle, since it is impossible to manufacture a 100% battery by manufacturing an electrode only with artificial graphite, natural graphite is still required.
한편, 천연 흑연을 음극재 제조에 사용하기 위하여는, 천연 흑연을 분쇄하여 구형화 처리를 수행해야 한다. Meanwhile, in order to use natural graphite for manufacturing an anode material, it is necessary to pulverize the natural graphite and perform a spheroidization treatment.
그러나, 종래에 천연 흑연을 분쇄하고 구형하기 위하여는, 단순히 1대의 분쇄기와 1대의 구형화기만을 사용하여 구형화 처리를 하고 있다. However, conventionally, in order to pulverize and spheroidize natural graphite, spheronization is performed using only one grinder and one spheronizer.
이에 따라, 천연 흑연의 구형화가 제대로 이루어지지 않으므로 반복적인 구형화 작업으로 분쇄 및 구형화 작업에 에너지 소모가 크게 증가하게 될 뿐만 아니라 구형화 흑연의 수율이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.Accordingly, since natural graphite is not properly spheroidized, energy consumption for grinding and spheronization is significantly increased due to repetitive spheronization, and the yield of spheroidized graphite is significantly reduced.
본 발명은 이차 전지용 음극재의 제조를 위한 천연 흑연의 분쇄 및 구형화를 원활한 분체 처리를 통하여 연속적으로 효율적으로 단시간 내에 구현하여 에너지 소비를 최소화하면서 구형화된 흑연의 수율을 극대화할 수 있도록 한 이차 전지용 음극재의 제조 방법을 제공하고자 한다.The present invention is for a secondary battery capable of minimizing energy consumption and maximizing the yield of spherical graphite by implementing pulverization and spheroidization of natural graphite continuously and efficiently in a short time through smooth powder processing for the production of negative electrode materials for secondary batteries. It is intended to provide a method for manufacturing an anode material.
본 발명의 일 구현예에 따른 이차 전지용 음극재의 제조 방법은, 분쇄기를 이용하여 인편상 천연 흑연을 흑연 분체로 분쇄하며, 상기 분쇄를 다단 및 연속적으로 수행하기 위한 분쇄 단계를 포함한다. A method for manufacturing an anode material for a secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a pulverizing step of pulverizing flaky natural graphite into graphite powder using a pulverizer, and performing the pulverizing in multiple stages and continuously.
또한, 제조 방법은, 제1 분급기를 이용해 분쇄된 흑연 분체를 분급하여 설정 크기의 흑연 분체를 샘플링하기 위한 제1 분급 및 샘플링 단계를 포함한다. Further, the manufacturing method includes a first classification and sampling step for sampling the graphite powder having a predetermined size by classifying the pulverized graphite powder using a first classifier.
제조 방법은, 구형화기를 이용하여 샘플링된 흑연 분체를 구형화 하며, 상기 구형화를 다단 및 연속적으로 수행하기 위한 구형화 단계를 포함한다. The manufacturing method includes a spheronization step of spheronizing the sampled graphite powder using a spheronizer, and performing the spheronization in multiple stages and continuously.
또한, 제조 방법은, 제2 분급기를 이용해 구형화된 흑연을 분급하여 설정 크기의 구형화 흑연을 샘플링하기 위한 제2 분급 및 샘플링 단계를 포함한다. Further, the manufacturing method includes a second classification and sampling step for sampling the spheroidized graphite of a set size by classifying the spheroidized graphite using a second classifier.
제조 방법은, 분쇄기, 제1 분급기, 구형화기 및 제2 분급기에는 흑연 분체 및 구형화 흑연을 이송시키기 위한 블로워의 흡입력이 제공될 수 있다. In the manufacturing method, the crusher, the first classifier, the spheronizer, and the second classifier may be provided with a suction force of a blower for transferring the graphite powder and the spheroidized graphite.
분쇄기는 복수개의 충격 부재가 장착된 회전 가능한 분쇄 회전판을 가지며, 구형화기는 복수개의 구형화 부재가 장착된 회전 가능한 구형화 회전판을 가질 수 있다.The crusher may have a rotatable pulverizing rotary plate equipped with a plurality of impact members, and the spheronizer may have a rotatable spheronizing rotary plate equipped with a plurality of spherical members.
블로워에 의한 흡입력은 분쇄된 흑연 분체가 분쇄기로부터 제1 분급기로 이송되고, 1차 분급되어 샘플링된 흑연 분체가 제1 분급기로부터 구형화기로 이송되고, 구형화된 흑연이 구형화기로부터 제2 분급기로 이송될 수 있도록 공급될 수 있다. The suction force by the blower transfers the pulverized graphite powder from the grinder to the first classifier, the first classified and sampled graphite powder is transferred from the first classifier to the spheronizer, and the spheronized graphite is transferred from the spheronizer to the second classifier. It can be supplied so that it can be transported to the machine.
제1 충격 부재는 사각 단면 형상을 갖는 해머로 이루어지고, 제2 충격 부재는 사각 단면 또는 원형 단면 형상을 갖는 해머로 이루어질 수 있다.The first impact member may be made of a hammer having a square cross-sectional shape, and the second impact member may be made of a hammer having a square cross-sectional shape or a circular cross-sectional shape.
구형화 회전판의 직경은 분쇄 회전판의 직경보다 1.1배 이상 내지 2.2배 이하로 설정될 수 있다. The diameter of the spheronizing rotary plate may be set to 1.1 times or more and 2.2 times or less than the diameter of the crushing rotary plate.
구형화 단계의 다단의 수는 분쇄 단계의 다단의 수보다 적어도 2배 이상으로 설정될 수 있다. The number of multiple stages in the spheronization step may be set to at least twice the number of multiple stages in the grinding step.
분쇄기의 상부에는 분쇄 회전판에 의하여 분쇄된 흑연 분체를 분급하기 위한 제1 분급기가 설치될 수 있다. A first classifier for classifying the graphite powder pulverized by the pulverizing rotary plate may be installed above the pulverizer.
구형화기의 상부에는 상기 구형화 회전판에 의하여 구형화된 흑연을 분급하기 위한 제2 분급기가 설치될 수 있다. A second classifier for classifying the graphite spheronized by the spheronizing rotation plate may be installed above the spheronizer.
제1 분급기와 구형화기는 제1 이송 유로에 의하여 연통되게 연결되고, 제2 분급기와 블로워는 제2 이송 유로에 의하여 연통되게 연결될 수 있다. The first classifier and the spheronizer may be communicatively connected by a first transfer passage, and the second classifier and the blower may be communicatively connected by a second transfer passage.
제1 이송 유로에는 설정 크기의 흑연 분체만을 샘플링하기 위한 제1 샘플링 필터가 적어도 하나 이상 설치될 수 있다. At least one first sampling filter for sampling only the graphite powder having a predetermined size may be installed in the first transfer passage.
제2 이송 유로에는 설정 크기의 구형화 흑연만을 샘플링하기 위한 제2 샘플링 필터가 적어도 하나 이상 설치될 수 있다. At least one second sampling filter for sampling only spheroidized graphite having a predetermined size may be installed in the second transfer passage.
제2 샘플링 필터와 블로워 사이, 복수의 각 분쇄기 및 복수의 각 구형화기 각각에는 설정 크기 이하의 미분을 여과하기 위한 미분 필터가 설치될 수 있다. A fine filter may be installed between the second sampling filter and the blower, each of the plurality of grinders and each of the plurality of spheronizers for filtering fine particles having a predetermined size or less.
제2 충격 부재가 사각 단면 형상을 갖는 경우, 사각 단면의 각 모서리부는 설정 크기의 곡률을 가질 수 있다. When the second impact member has a square cross-section, each corner portion of the square cross-section may have a curvature of a predetermined size.
제1 분급기 및 제2 분급기는 기류의 속도 조절을 통해 흑연 분체 및 구형화 흑연의 비중별 입도 제어가 가능하다.The first classifier and the second classifier can control the particle size of the graphite powder and the spheroidized graphite according to specific gravity by adjusting the speed of the air flow.
제1 충격 부재 및 제2 충격 부재는 스테인레스 스틸(SUS), 산화 지르코늄(ZrO2), 질화 규소(Si3N4), 산화 알루미나(Al2O3) 중에서 선택되는 하나의 재질로 이루어지거나 이 선택된 재질로 코팅될 수 있다.The first impact member and the second impact member are made of one material selected from stainless steel (SUS), zirconium oxide (ZrO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), and alumina oxide (Al 2 O 3 ), or this It can be coated with selected materials.
본 발명의 구현예에 따르면, 이차 전지용 음극재의 제조를 위한 천연 흑연의 분쇄 및 구형화를 원활한 분체 처리를 통하여 연속적이면서 효율적으로 단시간 내에 구현할 수 있으므로, 분쇄 및 구형화 작업에 에너지 소비를 최소화할 수 있고, 구형화된 흑연의 수율을 극대화할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, since the pulverization and spheronization of natural graphite for the manufacture of negative electrode materials for secondary batteries can be implemented continuously and efficiently in a short time through smooth powder processing, energy consumption in pulverization and spheronization can be minimized. And, the yield of spherical graphite can be maximized.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 음극재의 제조 방법의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 음극재의 제조 방법에 사용되는 장치의 일부의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 음극재의 제조 방법에 사용되는 장치의 다른 일부의 개략적인 구성도이다.1 is a block diagram of a manufacturing method of a negative electrode material for a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic configuration diagram of a part of an apparatus used in a method for manufacturing a negative electrode material for a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic configuration diagram of another part of an apparatus used in a method of manufacturing a negative electrode material for a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described so that those skilled in the art can easily practice it. As can be easily understood by those skilled in the art to which the present invention pertains, the embodiments described below may be modified in various forms without departing from the concept and scope of the present invention. Where possible, identical or similar parts are indicated using the same reference numerals in the drawings.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used below is only for referring to specific embodiments and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. As used herein, the meaning of "comprising" specifies specific characteristics, regions, integers, steps, operations, elements, and/or components, and other specific characteristics, regions, integers, steps, operations, elements, elements, and/or groups. does not exclude the presence or addition of
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.All terms including technical terms and scientific terms used below have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. The terms defined in the dictionary are additionally interpreted as having a meaning consistent with the related technical literature and the currently disclosed content, and are not interpreted in an ideal or very formal meaning unless defined.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 음극재의 제조 방법의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 음극재의 제조 방법에 사용되는 장치의 일부의 개략적인 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 음극재의 제조 방법에 사용되는 장치의 다른 일부의 개략적인 구성도이다.1 is a block diagram of a method for manufacturing a negative electrode material for a secondary battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic block diagram of a part of an apparatus used in the method for manufacturing a negative electrode material for a secondary battery according to an embodiment of the present invention. 3 is a schematic configuration diagram of another part of an apparatus used in a method for manufacturing a negative electrode material for a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 음극재의 제조 방법은, 분쇄 단계(S10), 제1 분급 및 샘플링 단계(S20), 구형화 단계(S30), 제2 분급 및 샘플링 단계(S40), 및 이송 단계(S50)를 포함할 수 있다.1 to 3 , the method for manufacturing a negative electrode material for a secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a grinding step (S10), a first classification and sampling step (S20), a spheronization step (S30), and a second It may include a classification and sampling step (S40), and a transfer step (S50).
분쇄 단계(S10)는 천연 흑연 음극재 제조를 위하여 분쇄기(100)를 이용하여 인편상 천연 흑연을 흑연 분체로 분쇄하며, 분쇄를 다단 및 연속적으로 수행될 수 있다.In the crushing step (S10), flaky natural graphite is pulverized into graphite powder using the
즉, 분쇄 단계(S10)는 다단으로 수행되는데, 각 단계가 진행될수록 각 단계의 분쇄기(100)에 의하여 인편상 천연 흑연을 보다 작은 크기의 흑연 분체로 점차적으로 연속적으로 분쇄할 수 있다. That is, the crushing step (S10) is performed in multiple stages, and as each step progresses, the flaky natural graphite can be gradually and continuously pulverized into smaller-sized graphite powder by the
또한, 제1 분급 및 샘플링 단계(S20)는 제1 분급기(130)를 이용해 분쇄 단계(S10)에서 분쇄된 흑연 분체를 설정 크기 미만의 분체 및 미분과 분급하여 설정 크기의 흑연 분체를 샘플링할 수 있다. In addition, the first classification and sampling step (S20) is to sample the graphite powder having a set size by classifying the graphite powder pulverized in the crushing step (S10) with powder and fine powder smaller than the set size using the
구형화 단계(S30)는 구형화기(200)를 이용하여 제1 분급 및 샘플링 단계(S20)에서 샘플링된 흑연 분체를 구형화 하며, 다단 및 연속적으로 수행될 수 있다. The spheronization step (S30) spheroidizes the graphite powder sampled in the first classification and sampling step (S20) using the
즉, 구형화 단계(S30)는 다단으로 수행되는데, 각 단계가 진행될수록 각 단계의 구형화기(200)에 의하여 사각 단면 형상의 흑연 분체를 원형 단면 형상의 구형화 흑연으로 점차적으로 연속적으로 구형화 할 수 있다.That is, the spheronization step (S30) is performed in multiple stages, and as each step progresses, the graphite powder having a square cross-section shape is gradually and continuously spheroidized into spheroidized graphite having a circular cross-section shape by the
제2 분급 및 샘플링 단계(S40)는 제2 분급기(230)를 이용해 구형화 단계(S20)에서 구형화된 흑연을 설정 크기 미만의 구형화 흑연 및 미분 등과 분급하여 설정 크기의 구형화 흑연을 샘플링할 수 있다. In the second classification and sampling step (S40), the spheroidized graphite in the spheroidization step (S20) is classified using the
이송 단계(S50)에서는 제1 분급기(130), 구형화기(200) 및 제2 분급기(230)에 흑연 분체 및 구형화 흑연을 이송시키기 위한 블로워(300)의 흡입력이 제공될 수 있다. In the transfer step (S50), suction power of the
제2 분급 및 샘플링 단계(S40)는 제2 분급 및 샘플링 단계(S40)에서 샘플링된 설정 크기의 구형화 흑연을 저장하기 위한 구형화 흑연 저장 단계(S41)를 포함할 수 있다. The second classification and sampling step (S40) may include a spheroidized graphite storage step (S41) for storing the spheroidized graphite of a set size sampled in the second classification and sampling step (S40).
분쇄 단계(S10)의 분쇄기(100)는 복수개의 충격 부재(미도시)가 장착된 회전 가능한 분쇄 회전판(110)을 구비할 수 있다. The
분쇄기(100)의 회전 가능한 분쇄 회전판(110)에는 복수개의 제1 충격 부재(미도시)가 장착되고, 분쇄 회전판(110)의 외측에 배치된 분쇄 하우징(120)의 내측면에는 설정 간격으로 복수개의 제1 라이닝 돌기(미도시)가 배치되어 있다. A plurality of first impact members (not shown) are mounted on the rotatable crushing
제1 충격 부재(미도시)는 예컨대, 사각 단면 형상을 갖는 해머 등으로 이루어질 수 있다. The first impact member (not shown) may be formed of, for example, a hammer having a square cross-sectional shape.
또한, 제1 충격 부재는 스테인레스 스틸(SUS), 산화 지르코늄(ZrO2), 질화 규소(Si3N4), 산화 알루미나(Al2O3) 등에서 선택되는 하나의 재질로 이루어지거나 이 선택된 재질로 코팅된 것일 수 있다. In addition, the first impact member is made of one material selected from stainless steel (SUS), zirconium oxide (ZrO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), alumina oxide (Al 2 O 3 ), or the like, or is made of this selected material. may be coated.
또한, 제1 충격 부재는 분쇄 회전판(110)에서의 제1 충격 부재의 중량 구배를 위해 분쇄 회전판(110)의 분쇄 회전축(미도시)을 중심으로 원주 방향을 따라 일정한 간격으로 배치될 수 있다. In addition, the first impact member may be disposed at regular intervals along the circumferential direction around a crushing rotation axis (not shown) of the crushing
분쇄 회전판(110)은 지면 또는 설치면에 대해 수평으로 배치되고, 분쇄 회전판(110)의 분쇄 회전축(미도시)을 구동하기 위한 제1 구동 모터(미도시)에 연결될 수 있다. The grinding
이에 따라, 분쇄 회전판(110)으로 공급되는 인편상 천연 흑연(예컨대, 140㎛ 이하의 크기로 공급됨)은 분쇄 회전판(110)의 회전력에 의한 제1 충격 부재의 충격 및 제1 충격 부재와 제1 라이닝 돌기 사이로 충돌 등에 의하여 갈리면서 설정 크기의 흑연 분체로 분쇄된다. Accordingly, flaky natural graphite (for example, supplied in a size of 140 μm or less) supplied to the crushing
또한, 제1 분급 및 샘플링 단계(S20)에는, 분쇄기(100)의 상부에 분쇄 회전판(110)에 의하여 분쇄된 흑연 분체를 분급하기 위한 제1 분급기(130)가 설치될 수 있다.In addition, in the first classification and sampling step (S20), a
제1 분급기(130)는 기류 분급 방식으로서, 기류의 속도 조절을 통해 흑연 분체의 비중별 입도 제어가 가능하며, 이를 위해 제1 분급기(130)에 구동력을 제공하기 위한 제1 분급 구동 모터(미도시)가 설치되며, 구동력을 통하여 회전 속도 조절이 가능하다.The
또한, 제1 분급기(130)와 구형화기(200)는 제1 분급기(130)에 의하여 분급되는 흑연 분체를 구형화기(200)로 이송하기 위한 제1 이송 유로(140)에 의하여 서로 연통되게 연결될 수 있다. In addition, the
제1 이송 유로(140)에는 제1 이송 유로(140)를 통하여 이송되는 흑연 분체 중 설정 크기의 흑연 분체만을 샘플링하기 위한 제1 샘플링 필터(150)가 적어도 하나 이상 설치될 수 있다. At least one
또한, 구형화 단계(S30)의 구형화기(200)는 복수개의 구형화 부재(미도시)가 장착된 회전 가능한 구형화 회전판(210)을 구비할 수 있다. In addition, the
도 3에 도시된 바와 같이, 구형화기(200)의 회전 가능한 구형화 회전판(210)에는 복수개의 제2 충격 부재(미도시)가 장착되고, 구형화 회전판(210)의 외측에 배치된 구형화 하우징(220)의 내측면에는 설정 간격으로 복수개의 제2 라이닝 돌기(미도시)가 배치되어 있다. As shown in FIG. 3, a plurality of second impact members (not shown) are mounted on the rotatable
제2 충격 부재(미도시)는 예컨대, 사각 단면 또는 원형 단면 형상을 갖는 해머 등으로 이루어질 수 있다. The second impact member (not shown) may be formed of, for example, a hammer having a square cross section or a circular cross section.
또한, 제2 충격 부재는 스테인레스 스틸(SUS), 산화 지르코늄(ZrO2), 질화 규소(Si3N4), 산화 알루미나(Al2O3) 등에서 선택되는 하나의 재질로 이루어지거나 이 선택된 재질로 코팅된 것일 수 있다. In addition, the second impact member is made of one material selected from stainless steel (SUS), zirconium oxide (ZrO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), alumina oxide (Al 2 O 3 ), or the like, or made of this selected material. may be coated.
제2 충격 부재는 다단의 구형화 단계(S30) 중 최초 구형화 단계에서 최종 구형화 단계로 진행할수록 사각 단면 형상에서 점차 원형 단면 형상으로 변경될 수 있다. The second impact member may gradually change from a rectangular cross-sectional shape to a circular cross-sectional shape as it progresses from an initial sphericalization step to a final sphericalization step among the multi-stage sphericalization steps (S30).
제2 충격 부재가 사각 단면 형상을 갖는 경우, 흑연 분체의 용이한 구형화를 위하여 사각 단면의 각 모서리부는 설정 크기의 곡률을 가질 수 있다.When the second impact member has a square cross-section, each corner portion of the square cross-section may have a curvature of a predetermined size in order to easily spheroidize the graphite powder.
또한, 제2 충격 부재는 구형화 회전판(210)에서의 제2 충격 부재의 중량 구배를 위해 구형화 회전판(210)의 구형화 회전축(미도시)을 중심으로 원주 방향을 따라 일정한 간격으로 배치될 수 있다. In addition, the second impact member will be arranged at regular intervals along the circumferential direction around the spherical rotation axis (not shown) of the
구형화 회전판(210)은 지면 또는 설치면에 대해 수평으로 배치되고, 구형화 회전판(210)의 구형화 회전축(미도시)을 구동하기 위한 제2 구동 모터(미도시)에 연결될 수 있다.The
이에 따라, 구형화 회전판(210)으로 공급되는 흑연 분체는 구형화 회전판(210)의 회전력에 의한 제2 충격 부재의 충격 및 제2 충격 부재와 제2 라이닝 돌기 사이로 충돌 등에 의하여 갈리면서 설정 크기의 구형화 흑연으로 된다. Accordingly, the graphite powder supplied to the
구형화 회전판(210)의 직경은, 분쇄 회전판(110)의 직경보다 1.1배 이상 내지 2.2배 이하로 설정될 수 있다. The diameter of the spheronizing
이와 같이, 직경을 설정하는 이유는, 구형화 회전판(210)의 직경이 분쇄 회전판(110)의 직경의 1.1배 이하일 경우에는, 분쇄를 위한 보다 많은 분쇄기(100)가 필요해질 뿐 아니라, 신속한 분쇄 처리를 위해 회전 속도(RPM)를 높여야 하기 때문에, 제1 충격 부재의 소모율이 증가하는 단점이 있기 때문이다. The reason for setting the diameter in this way is that when the diameter of the spherical
또한, 구형화 회전판(210)의 직경이 분쇄 회전판(110)의 직경의 2.2배 이상일 경우에는, 구형화 회전판(210)의 직경이 커져서 충분한 회전 속도(RPM)를 낼 수 없을 뿐만 아니라 이의 구동을 위한 에너지 소비가 늘어나게 되는 단점이 있기 때문이다.In addition, when the diameter of the spheronizing
그리고, 구형화 단계(S30)의 다단의 수, 즉 구형화기(200)의 구형화 회전판(210)의 회전 속도를 점차적으로 낮출 수 있도록 분쇄 단계(S10)의 다단의 수, 즉 분쇄기(100)의 개수보다 적어도 2배 이상으로 구성될 수 있다. And, the multi-stage number of the spheronization step (S30), that is, the multi-stage number of the grinding step (S10), that is, the
또한, 제2 분급 및 샘플링 단계(S40)에서는, 구형화기(200)의 상부에 구형화 회전판(210)에 의하여 구형화된 흑연을 분급하기 위한 제2 분급기(230)가 설치될 수 있다.In addition, in the second classification and sampling step (S40), a
제2 분급기(230)는 기류 분급 방식으로서, 기류의 조절을 통해 구형화 흑연의 비중별 입도 제어가 가능하며, 이를 위해 제2 분급기(230)에 구동력을 제공하기 위한 제2 분급 구동 모터(미도시)가 설치되며, 구동력을 통하여 회전 속도 조절이 가능하다. The
또한, 제2 분급기(230)와 블로워(300)는 제2 분급기(230)에 의하여 분급되는 구형화 흑연을 블로워(300)로 이송하기 위한 제2 이송 유로(240)에 의하여 서로 연통되게 연결될 수 있다. In addition, the
제2 이송 유로(240)에는 제2 이송 유로(240)를 통하여 이송되는 구형화 흑연 중 설정 크기의 구형화 흑연만을 샘플링하기 위한 제2 샘플링 필터(250)가 적어도 하나 이상 설치될 수 있다.At least one
이송 단계(S50)는 분쇄 단계(S10), 제1 분급 및 샘플링 단계(S20), 구형화 단계(S30), 제2 분급 및 샘플링 단계(S40)에 순차적으로 연결할 수 있다. The transfer step (S50) may be sequentially connected to the crushing step (S10), the first classification and sampling step (S20), the spheronization step (S30), and the second classification and sampling step (S40).
이를 위해, 블로워(300)에 의한 흡입력은 분쇄된 흑연 분체가 분쇄기(100)로부터 제1 분급기(130)로 이송되고, 1차 분급되어 샘플링된 흑연 분체가 제1 분급기(130)로부터 구형화기(200)로 이송되고, 구형화된 흑연이 구형화기(200)로부터 제2 분급기(230)로 이송될 수 있도록 공급될 수 있다. To this end, the suction force by the
즉, 블로워(300)는 제2 이송 유로(240)의 끝단부에 설치되어, 분쇄기(100), 제1 분급기(130), 제1 이송 유로(140), 구형화기(200), 제2 분급기(230), 및 제2 이송 유로(240)와 연통적으로 연결되어, 이들 모두에 설정 크기의 흡입력이 작용하게 된다. That is, the
그리고, 제2 이송 유로(240)와 블로워(300) 사이, 보다 구체적으로 제2 샘플링 필터(250)와 블로워(300) 사이에는 설정 크기 이하의 미분을 여과하기 위한 미분 필터(310)가 설치될 수 있다. And, between the
또한, 미분 필터(310)는 제2 샘플링 필터(250)와 블로워(300) 사이에 설치될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 복수의 각 분쇄기(100), 복수의 각 구형화기(200)에 각각 설치될 수 있음은 물론이다. In addition, the
블로워(300)는 그 팬의 흡입력, 즉 흡입 속도를 조절함으로써, 제1 이송 유로(140), 및 제2 이송 유로(240)를 통한 흑연 분체 및 구형화 흑연의 이송 속도를 제어할 수 있다. The
이하에서, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 음극재의 제조 방법의 작동에 대해서 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 3 , the operation of the method for manufacturing a negative electrode material for a secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described.
먼저, 분쇄기(100) 내에 천연 흑연 음극재 제조를 위한 인편상 흑연이, 제1 공급부(111)를 통하여 예컨대 예컨대, 140㎛ 이하의 크기로 공급된다. First, flaky graphite for manufacturing a natural graphite negative electrode material is supplied into the
이때, 제1 구동모터(미도시)의 구동에 의해 분쇄 회전판(110)의 회전력에 의해 사각 단면 형상을 갖는 복수개의 제1 충격 부재의 충격 및 제1 충격 부재와 제1 라이닝 돌기 사이로 충돌 등에 의하여 갈리면서 설정 크기의 흑연 분체로 분쇄된다(S10).At this time, by the impact of a plurality of first impact members having a square cross-sectional shape by the rotational force of the crushing
이와 같은 분쇄 단계(S10)는 연속적으로 적어도 2회 이상 다단으로 수행되며, 각 분쇄 단계(S10)에서 분쇄된 흑연 분체는 각각의 제1 분급기(130)에서 분급된다. Such grinding step (S10) is continuously performed at least twice or more in multiple stages, and the graphite powder pulverized in each grinding step (S10) is classified in each
즉, 기류 분급 방식의 제1 분급기(130)에서는 기류의 속도 조절을 통해 비중별 입도 제어를 통하여 각 분쇄 단계(S10)에서 분쇄된 흑연 분체를 설정 크기 미만의 분체 및 미분 등과 분급하여 설정 크기의 흑연 분체를 샘플링한다(S20).That is, in the
그 다음, 구형화 단계(S30)가 분쇄 단계(S10) 및 제1 분급 및 샘플링 단계(S20)에 이어서 적어도 2회 이상 다단으로 연속적으로 수행된다. Then, the spheronization step (S30) is continuously performed in multiple stages at least twice or more following the grinding step (S10) and the first classification and sampling step (S20).
즉, 구형화기(200) 내에 제1 분급 및 샘플링 단계(S20) 중 최종 제1 분급 및 샘플링 단계(S20)에서 샘플링된 흑연 분체가 제2 공급부(211)를 통하여 공급된다. That is, the graphite powder sampled in the final first classification and sampling step (S20) of the first classification and sampling step (S20) in the
이때, 제2 구동모터(미도시)의 구동에 의해 구형화 회전판(210)의 회전력에 의해 사각 단면 내지 원형 단면 형상을 갖는 복수개의 제2 충격 부재의 충격 및 제2 충격 부재와 제2 라이닝 돌기 사이로 충돌 등에 의하여 갈리면서 설정 크기의 구형화 흑연으로 된다(S30).At this time, the impact of a plurality of second impact members having a square cross-section or circular cross-section by the rotational force of the
이와 같은 구형화 단계(S30)는 연속적으로 적어도 2회 이상 다단으로 수행되며, 각 구형화 단계(S30)에서 구형화된 흑연 분체는 제2 분급기(230)에서 분급된다. This spheronization step (S30) is continuously performed at least twice or more in multiple stages, and the graphite powder spheronized in each spheronization step (S30) is classified in the second classifier (230).
즉, 기류 분급 방식의 제2 분급기(230)에서는 기류의 속도 조절을 통해 비중별 입도 제어를 통하여 각 구형화 단계(S30)에서 구형화된 흑연을 설정 크기 미만의 구형화 흑연 및 미분 등과 분급하여 설정 크기의 구형화 흑연을 샘플링한다(S40).That is, in the
이러한 분쇄 단계(S10), 제1 분급 및 샘플링 단계(S20), 구형화 단계(S30), 제2 분급 및 샘플링 단계(S40)의 각 단계들은 이송 단계(S50)의 블로워(300)의 흡입력에 의하여 순차적으로 연속적으로 수행된다. Each step of the crushing step (S10), the first classification and sampling step (S20), the spheronization step (S30), and the second classification and sampling step (S40) depends on the suction power of the
즉, 블로워(300)의 흡입력에 의하여, 제1 이송 유로(140)를 통하여 분쇄기(100) 및 제1 분급기(130)에 의하여 분급되는 흑연 분제가 구형화기(200)로 이송되며, 제2 이송 유로(240)를 통하여 구형화기(200), 제2 분급기(230)에 의하여 분급되는 구형화 흑연이 블로워(300)로 이송될 수 있다(S50).That is, the graphite powder classified by the
이를 위해, 블로워(300)는 제2 이송 유로(240)의 끝단부에 설치되어, 각 분쇄기(100), 각 제1 분급기(130), 각 제1 이송 유로(140), 각 구형화기(200), 각 제2 분급기(230), 및 제2 이송 유로(240)와 연통적으로 연결되어, 이들 모두에 설정 크기의 흡입력을 작용하게 된다. To this end, the
또한, 블로워(300)는 그 팬의 흡입력, 즉 흡입 속도를 조절함으로써, 제1 이송 유로(140), 및 제2 이송 유로(240)를 통한 흑연 분체 및 구형화 흑연의 이송 속도를 제어할 수 있다.In addition, the
이와 같이, 이차 전지용 음극재의 제조를 위한 천연 흑연의 분쇄 및 구형화를 원활한 분체 처리를 통하여 연속적으로 효율적으로 단시간 내에 구현할 수 있으므로, 분쇄 및 구형화 작업에 에너지 소비를 최소화할 수 있고, 구형화나 구형화된 흑연의 수율을 극대화할 수 있다.In this way, since the pulverization and spheronization of natural graphite for the production of negative electrode materials for secondary batteries can be implemented continuously and efficiently in a short time through smooth powder processing, energy consumption for pulverization and spheronization can be minimized, and spheronization or spheroidization can be performed. It is possible to maximize the yield of denatured graphite.
본 개시를 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.Although the present disclosure has been described through preferred embodiments as described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and variations are possible without departing from the scope of the claims described below. Those in the field will easily understand.
S10: 분쇄 단계
S20: 제1 분급 및 샘플링 단계
S30: 구형화 단계
S40: 제2 분급 및 샘플링 단계
S50: 이송 단계
100: 분쇄기
110: 분쇄 회전판
130: 제1 분급기
200: 구형화기
210: 구형화 회전판
230: 제2 분급기
300: 블로워S10: crushing step
S20: first classification and sampling step
S30: spheronization step
S40: Second classification and sampling step
S50: transfer step
100: grinder
110: crushing rotary plate
130: first classifier
200: spheronizer
210: spherical rotation plate
230: second classifier
300: blower
Claims (15)
제1 분급기를 이용해 분쇄된 흑연 분체를 분급하여 설정 크기의 흑연 분체를 샘플링하기 위한 제1 분급 및 샘플링 단계,
구형화기를 이용하여 샘플링된 흑연 분체를 구형화 하며, 상기 구형화를 다단 및 연속적으로 수행하기 위한 구형화 단계, 및
제2 분급기를 이용해 구형화된 흑연을 분급하여 설정 크기의 구형화 흑연을 샘플링하기 위한 제2 분급 및 샘플링 단계
를 포함하며,
상기 분쇄기, 상기 제1 분급기, 상기 구형화기 및 상기 제2 분급기에는 상기 흑연 분체 및 상기 구형화 흑연을 이송시키기 위한 블로워의 흡입력이 제공되는,
이차 전지용 음극재의 제조 방법.A pulverization step for pulverizing flaky natural graphite into graphite powder using a pulverizer, and performing the pulverization in multiple stages and continuously;
A first classification and sampling step for sampling the graphite powder of a set size by classifying the pulverized graphite powder using a first classifier;
A spheronization step for spheronizing the sampled graphite powder using a spheronizer, and performing the spheronization in multiple stages and continuously, and
Second classification and sampling step for sampling spheroidized graphite of a set size by classifying spheroidized graphite using a second classifier
Including,
The crusher, the first classifier, the spheronizer, and the second classifier are provided with a suction force of a blower for conveying the graphite powder and the spheroidized graphite,
A method for producing a negative electrode material for a secondary battery.
상기 분쇄기는 복수개의 충격 부재가 장착된 회전 가능한 분쇄 회전판을 가지며,
상기 구형화기는 복수개의 구형화 부재가 장착된 회전 가능한 구형화 회전판을 갖는, 이차 전지용 음극재의 제조 방법.According to claim 1,
The crusher has a rotatable crushing rotary plate equipped with a plurality of impact members,
The spheronizer has a rotatable spheronization rotating plate equipped with a plurality of spheronization members, a method for producing a negative electrode material for a secondary battery.
상기 블로워에 의한 흡입력은 분쇄된 흑연 분체가 상기 분쇄기로부터 상기 제1 분급기로 이송되고, 1차 분급되어 샘플링된 흑연 분체가 상기 제1 분급기로부터 상기 구형화기로 이송되고, 구형화된 흑연이 상기 구형화기로부터 상기 제2 분급기로 이송될 수 있도록 공급되는, 이차 전지용 음극재의 제조 방법.According to claim 1 or 2,
The suction force by the blower is such that the pulverized graphite powder is transferred from the grinder to the first classifier, the first classified and sampled graphite powder is transferred from the first classifier to the spheronizer, and the spheronized graphite is transferred to the first classifier. Method for producing a negative electrode material for a secondary battery that is supplied so that it can be transferred from the spheronizer to the second classifier.
상기 제1 충격 부재는 사각 단면 형상을 갖는 해머로 이루어지고,
상기 제2 충격 부재는 사각 단면 또는 원형 단면 형상을 갖는 해머로 이루어지는, 이차 전지용 음극재의 제조 방법.According to claim 2,
The first impact member is made of a hammer having a square cross-sectional shape,
The method of manufacturing a negative electrode material for a secondary battery, wherein the second impact member is made of a hammer having a square cross section or a circular cross section.
상기 구형화 회전판의 직경은 상기 분쇄 회전판의 직경보다 1.1배 이상 내지 2.2배 이하로 설정되는, 이차 전지용 음극재의 제조 방법.According to claim 2,
The diameter of the spherical rotation plate is set to 1.1 times or more to 2.2 times or less than the diameter of the crushing rotation plate, a method for producing a negative electrode material for a secondary battery.
상기 구형화 단계의 다단의 수는 상기 분쇄 단계의 다단의 수보다 적어도 2배 이상으로 설정되는, 이차 전지용 음극재의 제조 방법.According to claim 3,
The method of manufacturing a negative electrode material for a secondary battery, wherein the number of multi-stages of the spheronization step is set to at least twice the number of multi-stages of the crushing step.
상기 제1 분급기는 상기 분쇄기의 상부에는 상기 분쇄 회전판에 의하여 분쇄된 흑연 분체를 분급하는, 이차 전지용 음극재의 제조 방법.According to claim 2,
Wherein the first classifier classifies the graphite powder pulverized by the pulverizing rotating plate at the top of the pulverizer, a method for producing a negative electrode material for a secondary battery.
상기 제2 분급기는 상기 구형화기의 상부에는 상기 구형화 회전판에 의하여 구형화된 흑연을 분급하는, 이차 전지용 음극재의 제조 방법.According to claim 7,
The second classifier classifies the graphite spheroidized by the spheronizing rotation plate on the top of the spheronizer, a method for producing a negative electrode material for a secondary battery.
상기 제1 분급기와 상기 구형화기는 제1 이송 유로에 의하여 연통되게 연결되고,
상기 제2 분급기와 상기 블로워는 제2 이송 유로에 의하여 연통되게 연결되는, 이차 전지용 음극재의 제조 방법.According to claim 8,
The first classifier and the spheronizer are connected in communication by a first transfer passage,
The second classifier and the blower are connected in communication by a second transfer passage, a method of manufacturing a negative electrode material for a secondary battery.
상기 제1 이송 유로에는 설정 크기의 흑연 분체만을 샘플링하기 위한 제1 샘플링 필터가 적어도 하나 이상 설치되는, 이차 전지용 음극재의 제조 방법.According to claim 9,
The method of manufacturing a negative electrode material for a secondary battery, wherein at least one first sampling filter for sampling only graphite powder having a set size is installed in the first transfer passage.
상기 제2 이송 유로에는 설정 크기의 구형화 흑연만을 샘플링하기 위한 제2 샘플링 필터가 적어도 하나 이상 설치되는, 이차 전지용 음극재의 제조 방법.According to claim 10,
The method of manufacturing a negative electrode material for a secondary battery, wherein at least one second sampling filter for sampling only spheroidized graphite having a set size is installed in the second transfer passage.
상기 제2 샘플링 필터와 상기 블로워 사이, 상기 복수의 각 분쇄기 및 상기 복수의 각 구형화기 각각에는 설정 크기 이하의 미분을 여과하기 위한 미분 필터가 설치되는, 이차 전지용 음극재의 제조 방법.According to claim 11,
Between the second sampling filter and the blower, each of the plurality of grinders and each of the plurality of spheronizers, a fine filter for filtering fine particles of a predetermined size or less is installed, a method of manufacturing a negative electrode material for a secondary battery.
상기 제2 충격 부재가 사각 단면 형상을 갖는 경우, 사각 단면의 각 모서리부는 설정 크기의 곡률을 가지는, 이차 전지용 음극재의 제조 방법.According to claim 4,
When the second impact member has a square cross-sectional shape, each corner of the square cross-section has a curvature of a predetermined size, a method of manufacturing a negative electrode material for a secondary battery.
상기 제1 분급기 및 상기 제2 분급기는 기류의 속도 조절을 통해 흑연 분체 및 구형화 흑연의 비중별 입도 제어가 가능한, 이차 전지용 음극재의 제조 방법.According to claim 9,
The first classifier and the second classifier are capable of controlling the particle size of graphite powder and spheroidized graphite by specific gravity through speed control of air flow, a method for producing a negative electrode material for a secondary battery.
상기 제1 충격 부재 및 상기 제2 충격 부재는 스테인레스 스틸(SUS), 산화 지르코늄(ZrO2), 질화 규소(Si3N4), 산화 알루미나(Al2O3) 중에서 선택되는 하나의 재질로 이루어지거나 이 선택된 재질로 코팅되는, 이차 전지용 음극재의 제조 방법. According to claim 4,
The first impact member and the second impact member are made of one material selected from stainless steel (SUS), zirconium oxide (ZrO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), and alumina oxide (Al 2 O 3 ). A method for producing a negative electrode material for a secondary battery, which is coated with a selected material.
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