KR20230102481A - Li foil rolling apparatus and Li foil rolling method using thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 리튬 시트를 압연하여 리튬 포일을 형성하는 리튬 압연 장치로서, 상기 리튬 시트의 제 1 면에 접촉되는 제 1 롤; 상기 리튬 시트의 제 2 면에 접촉되는 제 2 롤; 및 상기 제 1 롤 및 상기 제 2 롤의 후단에 배치되고, 상기 리튬 포일의 제 2 면에 적어도 일부분이 면접촉되어 상기 리튬 포일에 걸리는 장력을 제어하면서 상기 리튬 포일을 이송하는 벨트를 포함하는, 제 1 컨베이어 장치;를 포함할 수 있다.The present invention provides a lithium rolling device for rolling a lithium sheet to form a lithium foil, comprising: a first roll contacting a first surface of the lithium sheet; a second roll contacting the second surface of the lithium sheet; And a belt disposed at rear ends of the first roll and the second roll, at least a part of which is in surface contact with the second surface of the lithium foil to control the tension applied to the lithium foil and transport the lithium foil, It may include; a first conveyor device.
Description
본 발명은 리튬 압연 장치 및 이를 이용한 리튬 압연 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 리튬 이차전지의 음극재로 사용되는 리튬 포일을 형성하는 리튬 압연 장치 및 이를 이용한 리튬 압연 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium rolling apparatus and a lithium rolling method using the same, and more particularly, to a lithium rolling apparatus for forming a lithium foil used as an anode material of a lithium secondary battery and a lithium rolling method using the same.
리튬 이온 이차전지는, 충방전 용량이 높고, 고출력화가 가능한 이차전지다. 리튬 이온 이차전지는, 주로 모바일 전자기기용의 전원으로서 이용되고 있으며, 최근에는 전기자동차용의 전원으로서 기대되고 있다. 리튬 이온 이차전지는, 리튬을 흡착 및 방출할 수 있는 활물질을 정극 및 음극에 각각 갖는다. 그리고, 양극간에 존재하는 전해 액체 중을 전하담체인 리튬 이온이 이동하는 것에 의해, 리튬 이온 이차전지는 동작한다.A lithium ion secondary battery is a secondary battery that has a high charge/discharge capacity and can achieve high output. Lithium ion secondary batteries are mainly used as power sources for mobile electronic devices, and are expected as power sources for electric vehicles in recent years. A lithium ion secondary battery has an active material capable of adsorbing and releasing lithium in a positive electrode and a negative electrode, respectively. In addition, the lithium ion secondary battery operates by the movement of lithium ions, which are charge carriers, in the electrolyte liquid existing between the two electrodes.
그런데, 필요에 따라, 활물질, 전극, 리튬 이온 이차전지 등의 대상물에 리튬 이온을 도입하며, 이하에서, 해당 대상물에 리튬 이온을 도입하는 것을, 리튬을 도핑한다고 한다. 이러한 리튬의 도핑 방법으로서, 전기적 도핑법, 직접 표적 도핑법 등이 있다. However, if necessary, lithium ions are introduced into objects such as active materials, electrodes, and lithium ion secondary batteries. Hereinafter, introducing lithium ions into the objects is referred to as doping with lithium. As such a doping method of lithium, there are an electrical doping method, a direct target doping method, and the like.
한편, 리튬은 다른 금속 대비 상대적으로 무른 금속으로서, 리튬 시트는 압연시 과잉 변형이 발생하기 때문에, 압연후의 리튬 시트에는 형붕괴나 파손이 생기기 쉽다. 이를 스티킹(sticking) 현상이라고 하며, 실제로 이 때문에, 얇으면서 동시에 양호한 형상의 리튬 시트를 압연으로 제조하는 것은 결코 쉽지 않다.On the other hand, lithium is a relatively soft metal compared to other metals, and since the lithium sheet is excessively deformed during rolling, it is easy to cause mold collapse or damage to the lithium sheet after rolling. This is called a sticking phenomenon, and in fact, because of this, it is not easy to manufacture a thin and well-shaped lithium sheet by rolling.
리튬 시트의 변형 원인은, 압연시 압연용 롤로부터 리튬 원박에 큰 힘이 작용하여 소재와의 마찰력에 의한 전단 소성변형이 재료의 항복강도를 넘게 되면 리튬 원박이 롤에 압착된다. 리튬 원박이 롤에 압착되면, 압연후의 리튬 박을 변형이나 파손 없이 롤로부터 제거하는 것은 곤란하기 때문에, 결과적으로 제품 리튬 박에는 형상의 붕괴나 파손이 생기기 쉽다.The cause of the deformation of the lithium sheet is that a large force is applied to the lithium foil from the rolling roll during rolling, and when the shear plastic deformation due to the frictional force with the material exceeds the yield strength of the material, the lithium original foil is pressed against the roll. When the lithium source foil is pressed against a roll, it is difficult to remove the rolled lithium foil from the roll without deformation or breakage, and as a result, the product lithium foil tends to collapse or break in shape.
일부 문헌들에 리튬전지의 음극활물질용의 제품 리튬 시트를 제조하는 것으로서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 롤의 표면에 전해 액체용의 유기용매를 도포해 마찰력을 줄여 압착을 방지하는 압연 방법이 제안되고 있다. 이때, 상기 유기용매가 윤활제로서 기능하게 됨으로써 리튬 박의 파손 등을 억제할 수 있다. 또, 리튬 시트에 수지 필름을 포갠 상태에서 압연하는 방법이 제안되고 있다. In some literature, a product lithium sheet for a negative electrode active material of a lithium battery is manufactured, and in order to solve the above problems, a rolling method in which an organic solvent for an electrolytic liquid is applied to the surface of a roll to reduce friction and prevent compression this is being proposed. At this time, since the organic solvent functions as a lubricant, it is possible to suppress damage to the lithium foil. In addition, a method of rolling in a state where a resin film is stacked on a lithium sheet has been proposed.
그러나, 윤활제와 수지 필름을 사용하는 것만으로는 리튬 포일을 제조함에 있어서 소재가 압연롤에 부착되는 스티킹 현상을 제어하기 어려운 문제점이 있었다. 또, 매우 얇은 두께의 리튬 포일을 이송할 경우, 리튬 포일에 걸리는 장력 제어가 민감하기 때문에 조금만 강한 장력이 인가되어도 리튬 포일이 찢어질 수 있어, 압연공정을 통해 두께 100um 이하의 얇은 리튬 포일을 제조하는 것은 어렵다.However, there is a problem in that it is difficult to control the sticking phenomenon in which the material adheres to the rolling roll in manufacturing the lithium foil only by using a lubricant and a resin film. In addition, when a very thin lithium foil is transferred, since the tension control applied to the lithium foil is sensitive, the lithium foil can be torn even if a strong tension is applied. It's hard to do.
본 발명은 상기와 같은 요구사항을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 리튬 이차전지의 음극재로 사용되는 리튬 포일의 변형이나 파손 없이 두께가 매우 얇고, 광폭의 리튬 포일을 제조할 수 있는 리튬 압연 장치 및 이를 이용한 리튬 압연 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention has been devised to solve the above requirements, and a lithium rolling device capable of producing a very thin and wide lithium foil without deformation or damage of lithium foil used as an anode material of a lithium secondary battery, and a lithium rolling device that can manufacture the same. Its purpose is to provide a lithium rolling method using However, these tasks are illustrative, and the scope of the present invention is not limited thereby.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 리튬 시트를 압연하여 리튬 포일을 형성하는 리튬 압연 장치를 제공한다. 상기 리튬 압연 장치는 상기 리튬 시트의 제 1 면에 접촉되는 제 1 롤; 상기 리튬 시트의 제 2 면에 접촉되는 제 2 롤; 및 상기 제 1 롤 및 상기 제 2 롤의 후단에 배치되고, 상기 리튬 포일의 제 2 면에 적어도 일부분이 면접촉되어 상기 리튬 포일에 걸리는 장력을 제어하면서 상기 리튬 포일을 이송하는 벨트를 포함하는, 제 1 컨베이어 장치;를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a lithium rolling device for forming a lithium foil by rolling a lithium sheet is provided. The lithium rolling device includes a first roll contacting a first surface of the lithium sheet; a second roll contacting the second surface of the lithium sheet; And a belt disposed at rear ends of the first roll and the second roll, at least a part of which is in surface contact with the second surface of the lithium foil to control the tension applied to the lithium foil and transport the lithium foil, It may include; a first conveyor device.
상기 리튬 압연 장치에 있어서, 상기 제 1 컨베이어 장치는 상기 리튬 포일을 지지하기 위한 지지대 및 상기 벨트를 구동하기 위한 구동부를 더 포함할 수 있다.In the lithium rolling device, the first conveyor device may further include a support for supporting the lithium foil and a driving unit for driving the belt.
상기 리튬 압연 장치에 있어서, 상기 리튬 포일이 상기 제 1 컨베이어 장치에 의해 이송될 때, 상기 리튬 포일이 평평하게 이송될 수 있도록 상기 제 1 컨베이어 장치 상의 상기 리튬 포일의 제 1 면과 맞닿는 부분에 형성된 가이드 롤을 포함할 수 있다.In the lithium rolling device, when the lithium foil is conveyed by the first conveyor device, the lithium foil is formed on a portion that contacts the first surface of the lithium foil on the first conveyor device so that the lithium foil can be conveyed flat. A guide roll may be included.
상기 리튬 압연 장치에 있어서, 상기 제 1 컨베이어 장치의 상부에 배치되며, 상기 리튬 포일의 제 1 면에 접촉되어 상기 리튬 포일을 이송하는 제 2 컨베이어 장치를 포함할 수 있다.The lithium rolling device may include a second conveyor device disposed above the first conveyor device and transporting the lithium foil in contact with the first surface of the lithium foil.
상기 리튬 압연 장치에 있어서, 상기 제 1 컨베이어 장치 및 상기 제 2 컨베이어 장치는 동일 속도로 구동될 수 있다.In the lithium rolling device, the first conveyor device and the second conveyor device may be driven at the same speed.
상기 리튬 압연 장치에 있어서, 상기 리튬 시트의 제 2 면의 적어도 어느 일부에 접촉되어 상기 리튬 시트를 이송하기 위해, 상기 제 1 롤 및 상기 제 2 롤의 선단에 배치된 제 3 컨베이어 장치를 포함할 수 있다.The lithium rolling device may include a third conveyor device disposed at the front ends of the first roll and the second roll to transfer the lithium sheet by contacting at least a portion of the second surface of the lithium sheet. can
상기 리튬 압연 장치에 있어서, 상기 제 3 컨베이어 장치의 구동속도는 상기 제 1 컨베이어 장치의 구동속도와 동일하거나 또는 보다 느리게 제어될 수 있다.In the lithium rolling device, the driving speed of the third conveyor device may be controlled equal to or slower than the driving speed of the first conveyor device.
상기 리튬 압연 장치에 있어서, 상기 제 3 컨베이어 장치의 상부에 배치되며, 상기 리튬 시트의 제 1 면에 접촉되어 상기 리튬 시트를 이송하는 제 4 컨베이어 장치를 더 포함할 수 있다.The lithium rolling device may further include a fourth conveyor device disposed above the third conveyor device and transporting the lithium sheet by contacting the first surface of the lithium sheet.
상기 리튬 압연 장치에 있어서, 상기 제 3 컨베이어 장치 및 상기 제 4 컨베이어 장치는 동일 속도로 구동될 수 있다.In the lithium rolling device, the third conveyor device and the fourth conveyor device may be driven at the same speed.
상기 리튬 압연 장치에 있어서, 상기 제 3 컨베이어 장치의 구동속도는 상기 제 1 롤 및 상기 제 2 롤의 구동속도와 동일하거나 또는 보다 느리게 제어될 수 있다.In the lithium rolling device, the driving speed of the third conveyor device may be controlled equal to or slower than the driving speed of the first roll and the second roll.
상기 리튬 압연 장치에 있어서, 스티킹(sticking) 현상을 억제하기 위해서, 상기 제 1 롤 및 상기 제 2 롤에 의해 압연되기 전 상기 리튬 시트의 적어도 어느 일면에 윤활제를 분사하는 윤활제 공급부를 포함할 수 있다.In the lithium rolling device, in order to suppress a sticking phenomenon, a lubricant supply unit for spraying a lubricant on at least one surface of the lithium sheet before rolling by the first roll and the second roll may be included. there is.
상기 리튬 압연 장치에 있어서, 상기 제 1 롤, 상기 제 2 롤 및 상기 벨트는 고분자 재질을 포함할 수 있다.In the lithium rolling device, the first roll, the second roll, and the belt may include a polymer material.
상기 리튬 압연 장치에 있어서, 상기 고분자 재질은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 비닐리덴, 폴리올레핀 및 폴리에스테르 중 어느 하나를 포함할 수 있다.In the lithium rolling device, the polymer material may include any one of polyethylene, polypropylene, vinylidene, polyolefin, and polyester.
상기 리튬 압연 장치에 있어서, 상기 제 1 롤 및 상기 제 2 롤 중 어느 하나와 맞닿는 상기 리튬 시트의 적어도 어느 일면에는 상기 리튬 시트의 스티킹(sticking) 현상을 억제하기 위해서 수지 필름이 더 개재될 수 있다.In the lithium rolling apparatus, a resin film may be further interposed on at least one surface of the lithium sheet that comes into contact with either one of the first roll and the second roll to suppress the sticking phenomenon of the lithium sheet there is.
상기 리튬 압연 장치에 있어서, 상기 제 1 컨베이어 장치의 상기 벨트의 폭은 상기 리튬 포일의 폭보다 크고, 상기 리튬 포일은 상기 벨트의 구동력에 의해서 상기 벨트와 면접촉된 상태로 상기 벨트와 동일 속도로 이송될 수 있다.In the lithium rolling device, the width of the belt of the first conveyor device is greater than the width of the lithium foil, and the lithium foil is in surface contact with the belt by the driving force of the belt at the same speed as the belt. can be transported
상기 리튬 압연 장치에 있어서, 상기 제 1 컨베이어 장치의 구동속도는 상기 제 1 롤 및 상기 제 2 롤의 구동속도와 동일하거나 또는 보다 빠르게 제어될 수 있다.In the lithium rolling device, the driving speed of the first conveyor device may be controlled equal to or faster than the driving speeds of the first roll and the second roll.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 리튬 시트를 압연하여 리튬 포일을 형성하는 리튬 압연 방법을 제공한다. 상기 리튬 압연 방법은 리튬 시트의 제 1 면에 접촉되는 제 1 롤 및 상기 리튬 시트의 제 2 면에 접촉되는 제 2 롤을 이용하여 압연함으로써 리튬 포일을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 롤 및 제 2 롤의 후단에 배치된 제 1 컨베이어 장치에 의해, 상기 제 1 컨베이어 장치에 구비된 벨트와 상기 리튬 포일의 제 2 면의 적어도 어느 일부분이 면접촉되어 상기 리튬 포일에 걸리는 장력을 제어하면서 이송되는 단계;를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a lithium rolling method for forming a lithium foil by rolling a lithium sheet is provided. The lithium rolling method may include forming a lithium foil by rolling using a first roll in contact with a first surface of a lithium sheet and a second roll in contact with a second surface of the lithium sheet; and a first conveyor device disposed at rear ends of the first roll and the second roll, so that the belt provided in the first conveyor device and at least a portion of the second surface of the lithium foil come into surface contact to form the lithium foil. It may include; conveying while controlling the applied tension.
상기 리튬 압연 방법에 있어서, 상기 제 1 컨베이어 장치 상의 상기 리튬 포일의 제 1 면과 맞닿는 부분에 형성된 가이드 롤 또는 제 2 컨베이어 장치에 의해, 상기 리튬 포일이 상기 제 1 컨베이어 장치에 의해 이송될 때, 상기 리튬 포일에 인가되는 장력이 제어되고, 상기 리튬 포일이 평평하게 이송될 수 있다.In the lithium rolling method, when the lithium foil is transported by the first conveyor device by a guide roll or a second conveyor device formed on a portion of the first conveyor device in contact with the first surface of the lithium foil, The tension applied to the lithium foil is controlled, and the lithium foil can be transferred flat.
상기 리튬 압연 방법에 있어서, 상기 제 1 컨베이어 장치의 구동속도는 상기 제 1 롤 및 상기 제 2 롤의 구동속도와 동일하거나 또는 보다 빠르게 제어될 수 있다.In the lithium rolling method, the driving speed of the first conveyor device may be controlled equal to or faster than the driving speed of the first roll and the second roll.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 리튬 이차전지의 음극재로 사용되는 리튬 포일을 형성할 수 있는 리튬 압연 장치를 이용하여 두께가 100um 이하로 얇은 리튬 포일을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention made as described above, a lithium foil having a thickness of less than 100 um can be implemented using a lithium rolling device capable of forming a lithium foil used as an anode material of a lithium secondary battery. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 압연 장치의 구조를 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 압연 장치에 구비된 컨베이어 장치의 구조를 개략적으로 도해하는 단면도와 상면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 압연 장치의 구조를 개략적으로 도해하는 단면도이다.1 is a diagram schematically illustrating the structure of a lithium rolling device according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are cross-sectional and top views schematically illustrating the structure of a conveyor device provided in a lithium rolling device according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are cross-sectional views schematically illustrating the structure of a lithium rolling device according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, several preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is as follows It is not limited to the examples. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to drawings schematically showing ideal embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 압연 장치의 구조를 개략적으로 도해하는 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating the structure of a lithium rolling device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 압연 장치(100)는 제 1 롤(10A) 및 제 2 롤(10B) 사이에서 리튬 시트를 압연하여 리튬 포일을 형성하는 압연부를 갖는다. 압연부를 기준으로 리튬 시트가 인입되는 앞단에 리튬시트 표면에 윤활제를 분사할 수 있는 윤활제 공급부(30)가 배치된다. Referring to FIG. 1 , a
제 1 롤(10A) 및 제 2 롤(10B)의 크기는 동일하게 도시되어 있으나, 필요에 따라, 제 1 롤(10A) 및 제 2 롤(10B)의 직경은 서로 다르게 배치될 수 있다. 이 경우, 제 1 롤(10A) 및 제 2 롤(10B) 각각에 공급되는 동력을 제어하여 제 1 롤(10A) 및 제 2 롤(10B)의 회전선속도를 동일하도록 제어함으로써, 리튬 시트(60)에 인가되는 전단변형력을 제어하여 리튬 시트(60)를 압연할 수 있다. 여기서, 구체적인 압연 롤의 동력 제어 관련해서는 이미 공지된 기술로서 구체적인 내용은 생략한다.Although the sizes of the
윤활제 공급부(30)의 형태는 방울을 도포하는 형태, 스프레이 형태로 윤활제를 분사하거나, 혹은 브러쉬 등을 이용하여 리튬 시트의 표면에 직접 도포하는 형태일 수 있다. 윤활제는 유기용매 중 어느 하나를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸, 탄산 에틸 메틸, 프로필렌카보네이트, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 플루오로메틸 메틸카보네이트, 디플루오로메틸 메틸카보네이트, 2, 2, 2-트리플루오로에틸메틸카보네이트, 비스(2,2,2-트리플루오로에틸) 카보네이트, 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 부티로니트릴, 아크릴로니트릴, 디메톡시 메탄, 1, 2-디메톡시 에탄, 테트라히드로푸란, 2-메틸 테트라히드로 프랑, 1, 2-디옥산, 1, 3-디옥산, 1, 4-디옥산, 2, 2-디메틸-1, 3-디옥솔란, 2-메틸 테트라히드로 피란, 1, 3-디옥솔란, N, N-디메틸 아세트아미드, 이소프로필 이소시아네이트, n-프로필 이소시아네이트, 클로로 메틸 이소시아네이트, 디메틸 아세탈, 디에틸 에테르, 메틸 이소부틸 케톤, 1, 2-디메톡시 에탄, 1,2-디에톡시에탄, 포름산 메틸, 포름산 에틸, 포름산 프로필, 초산 메틸, 초산 에틸, 초산 부틸, 초산프로필, 초산 이소프로필, 초산 이소부틸, 프로피온산 메틸, 초산 비닐, 메틸 아크릴레이트, 메타크릴산메틸, 글리시딜 메틸 에테르, 에폭시 부탄, 2-에틸 옥시란, 옥사졸, 2-에틸옥사졸, 옥사졸린, 2-메틸-2-옥사졸린, 아세톤, 메틸에틸케톤, 무수초산, 1-니트로 프로판, 2-니트로 프로판, 퓨란, γ-부티로락톤, 티오펜, 피리딘, 1-메틸 파일로리 진, N-메틸 모르폴린 등을 사용할 수 있다.The form of the
리튬 시트는 예를 들어, 약 150 내지 1000um 두께로 사전에 압출된 리튬 원박을 의미한다. 또, 리튬 시트는 순수한 리튬 판재 혹은 리튬을 포함하는 합금 판재를 의미한다. 본 발명의 실시예에 따른 리튬 압연 장치를 이용하여 상기 리튬 시트를 압연하여 100um 이하의 두께를 갖는 리튬 포일을 형성할 수 있다. The lithium sheet refers to a lithium original foil pre-extruded to a thickness of about 150 to 1000 um, for example. In addition, the lithium sheet means a pure lithium plate material or an alloy plate material containing lithium. A lithium foil having a thickness of 100 um or less may be formed by rolling the lithium sheet using the lithium rolling device according to an embodiment of the present invention.
리튬 시트는 릴(50)에 감겨있다가 풀리면서 압연부로 공급되며, 압연된 이후에 릴(50)의 반대방향에 대향되는 곳에 배치된 릴(51)에 감긴다. 리튬 시트의 속도를 조절하고, 적절하게 장력을 제어하고, 리튬 시트가 평평하게 릴(51)에 감기도록 리튬 압연 장치(100)의 일부에 복수개의 텐션 롤(40A, 40B)이 형성된다. 복수개의 텐션 롤(40A, 40B)은 단순하게 한쪽 방향에 위치하여 리튬 시트의 장력을 제어할 수 있으며, 또는 리튬 시트의 양면에 지그재그 형태로 배치되어 리튬 시트의 장력을 보다 효율적으로 제어할 수 있다.The lithium sheet is supplied to the rolling unit while being wound on the
그러나, 리튬은 다른 금속 대비 상대적으로 무른 금속이기 때문에, 텐션 롤(40A, 40B)만을 이용해서 장력을 제어할 경우, 리튬 시트가 찢어지거나, 변형이 발생할 가능성이 높다. However, since lithium is a relatively soft metal compared to other metals, when the tension is controlled using only the tension rolls 40A and 40B, there is a high possibility that the lithium sheet will be torn or deformed.
이를 해결하기 위해서, 본 발명에서는 압연부에 의해 압연된 리튬 포일의 변형이나 파손을 방지하기 위해서, 컨베이어 장치(20)를 이용하여 리튬 포일에 걸리는 장력을 제어하고자 하였다. 이하에서, 도면들을 참조하여 컨베이어 벨트(20)의 구성과 리튬 압연 방법에 대해 구체적으로 후술한다.In order to solve this problem, the present invention tried to control the tension applied to the lithium foil by using the
또한, 컨베이어 장치(20)를 이용하여 장력을 제어할 경우, 압연롤과 컨베이어 장치(20)에 구비된 벨트(belt) 사이에 장력이 걸리면 리튬 포일이 직접적인 장력을 받으면서 판파단이 발생하거나, 혹은 표면 품질에 이상이 발생할 가능성이 높다. 이를 해결하기 위해, 압연롤과 컨베이어 장치(20) 사이에 리튬 포일이 직접적인 장력을 받지 않도록 압연롤과 벨트 사이의 장력을 조절하는 장치(이하, 댄서 롤(dancer roll)이라 함)를 구성하는 것이 중요하다. In addition, when the tension is controlled using the
도 1에 도시된 바와 같이, 압연롤(10A, 10B)과 컨베이어 장치(20) 사이에 댄서 롤(42A, 42B, 42C)을 부가적으로 구성함으로써, 리튬 포일에 직접적인 장력이 걸리지 않도록 제어할 수 있다. 이하에서 댄서 롤(42A, 42B, 42C)은 이미 공지된 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.As shown in FIG. 1, by additionally configuring dancer rolls 42A, 42B, and 42C between the rolling rolls 10A and 10B and the
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 압연 장치에 구비된 컨베이어 장치의 구조를 개략적으로 도해하는 단면도와 상면도이다. 여기서, 도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 컨베이어 장치의 상면도이다.2 and 3 are cross-sectional and top views schematically illustrating the structure of a conveyor device provided in a lithium rolling device according to an embodiment of the present invention. Here, FIG. 2 is an enlarged view of portion A of FIG. 1 , and FIG. 3 is a top view of the conveyor device shown in FIG. 2 .
도 2 및 도 3을 참조하면, 리튬 시트(60)의 제 1 면에 접촉되는 제 1 롤(10A) 및 리튬 시트(60)의 제 2 면에 접촉되는 제 2 롤(10B)에 의해, 리튬 시트(60)가 압연되어 리튬 포일(61)로 제조된다. 여기서, 리튬 시트(60)의 제 2 면의 적어도 어느 일부에 접촉되어 리튬 시트(60)에 걸리는 장력을 제어하면서 이송하기 위해, 제 1 롤(10A) 및 제 2 롤(10B)의 후단에 배치된 제 1 컨베이어 장치(20A)를 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 2 and 3 , the
일 예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 압연 장치(100)는 제 1 컨베이어 장치(20A) 하나로 리튬 포일(61)에 걸리는 장력을 제어할 수 있다. 이 경우, 리튬 포일(61)의 일단이 제 1 롤(10A) 및 제 2 롤(10B)에 의해 압연될 때, 어느 한쪽으로 말려 올라갈 수 있다. 이를 해결하기 위해서, 본 발명에서는 제 1 컨베이어 장치(20A)와 대향되는 리튬 포일(61)의 제 1 면, 즉, 리튬 포일(61)의 상면의 어느 일부에 접촉되는 가이드 롤(11)을 더 포함한다. 가이드 롤(11)은 리튬 포일(61)의 이송에만 관여할 뿐, 제 1 컨베이어 장치(20A)와 밀착되어 리튬 포일(61)의 형상에는 영향을 미치지 않도록 일정한 갭을 유지한다.As an example, the
제 1 컨베이어 장치(20A)는 리튬 포일(61)을 지지하기 위한 지지대(23), 지지대(23)를 감싸며 리튬 포일(61)과 맞닿는 벨트(25) 및 벨트(25)를 구동하기 위한 구동부를 포함할 수 있다. 여기서, 구동부는 구동 롤(21)과 구동 롤(21)을 회전시킬 수 있는 동력부(22)를 포함할 수 있다.The
또한, 제 1 컨베이어 장치(20A)는 리튬 포일(61)의 제 2 면에 적어도 일부분이 면접촉되어 리튬 포일(61)에 걸리는 장력을 제어하면서 리튬 포일(61)을 이송하는 벨트(25)를 포함할 수 있다.In addition, the
벨트(25)는 구동부의 외주면을 따라 구동하도록 배치될 수 있으며, 벨트(25)의 내부에는 리튬 포일(61)을 지지할 수 있도록 지지대(23)가 형성되어 있다. 여기서, 지지대(23)의 양 측에는 제 1 컨베이어 장치(20A)가 구동되는데 방해가 되지 않도록 지지하는 앵커부(24)가 형성되어 있다. 지지대(23)는 제 1 컨베이어 장치(20A)의 구동 롤(21)의 직경과 거의 유사한 크기로 형성되어 벨트(25)를 밀착하여 리튬 포일(61)이 처지는 것을 방지할 수 있다.The
벨트(25)의 폭은 리튬 포일(61)의 폭보다 크고, 리튬 포일(61)은 벨트(25)의 구동력에 의해서 벨트(25)와 면접촉된 상태로 벨트(25)와 동일 속도로 이송될 수 있다. 만약, 벨트(25)의 폭이 리튬 포일(61)의 폭과 같거나, 혹은 더 작을 경우, 리튬 포일(61)에 걸리는 장력을 적절하게 제어하지 못해, 리튬 스티킹 현상을 억제하지 못할 수 있다. 따라서, 벨트(25)의 폭은 리튬 포일(61)의 폭보다 항상 크게 형성되어야 한다.The width of the
벨트(25)의 재질은 예를 들어, 고분자 재질을 포함할 수 있다. 또, 제 1 롤(10A) 및 제 2 롤(10B)의 재질도 벨트(25)와 동일한 재료를 사용할 수 있다. 고분자 재질의 종류는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 비닐리덴, 폴리올레핀 및 폴리에스테르 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 이외에도 리튬과 점착성이 낮아 리튬 스티킹(sticking) 현상이 일어나지 않는 재질이면 어떤 것이든 사용해도 무방하다.The material of the
리튬 포일(61)의 하면과 벨트(25)의 일부분이 면접촉되어 이에 따라 발생하는 저항력에 의해, 리튬 포일(61)이 벨트(25)를 따라 이송되며 최종적으로 릴(51)에 권취된다. 릴(51)은 별도의 구동부 없이 컨베이어 장치(25)에서 이송되는 힘에 의해 자동적으로 회전할 수 있다. The lower surface of the
또는, 릴(51)은 리튬 포일(61)을 와인딩하기 위해서, 일측에 구동부가 구비되어 구동될 수 있다. Alternatively, in order to wind the
또한, 도 1을 참조하여 상술한 바와 같이, 컨베이어 장치(20)를 이용하여 리튬 포일(61)을 바로 이송할 경우, 리튬 포일(61)에 직접적으로 장력이 걸리게 되어 품질에 이상이 생길 수 있으므로, 제 1 롤(10A)과 제 2 롤(10B) 이후에 댄서 롤(42A, 42B, 42C)을 구비하여 컨베이어 장치(20)를 통한 리튬 포일(61)의 이송을 원활하게 수행할 수 있다.In addition, as described above with reference to FIG. 1, when the
도면에 도시되지는 않았으나, 만약, 제 1 롤(10A) 및 제 2 롤(10B)의 재질이 고분자로 이루어지지 않을 경우, 예를 들어, 금속 소재를 사용할 경우에는 제 1 롤(10A) 및 제 2 롤(10B) 중 어느 하나와 맞닿는 리튬 시트(60)의 적어도 어느 일면에는 수지 필름이 더 개재되어 리튬 시트(60)의 스티킹(sticking) 현상 없이 압연이 수행될 수 있다. 상기 수지 필름은 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 비닐리덴, 폴리올레핀 및 폴리에스테르 중 어느 하나를 포함할 수 있다.Although not shown in the figure, if the material of the first roll (10A) and the second roll (10B) is not made of a polymer, for example, when a metal material is used, the first roll (10A) and the second roll (10B) A resin film is further interposed on at least one surface of the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 압연 장치(100)는 가이드 롤(11) 대신 컨베이어 장치가 추가로 적용될 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 도면을 참조하여 후술한다.Meanwhile, in the
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 압연 장치의 구조를 개략적으로 도해하는 단면도이다.4 and 5 are cross-sectional views schematically illustrating the structure of a lithium rolling device according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 리튬 압연 장치(100)는 리튬 포일(61)의 장력 제어를 보다 효과적으로 하기 위해서, 가이드 롤(11) 대신 제 1 컨베이어 장치(20A) 상에 제 2 컨베이어 장치(20B)가 형성될 수 있다. Referring to FIG. 4, in the
제 2 컨베이어 장치(20B)의 구조는 제 1 컨베이어 장치(20A)와 동일한 형태로 구성될 수 있다. 그러나, 중력에 의해 제 2 컨베이어 장치(20B)의 벨트(25)가 리튬 포일(61)의 상면 전체에 균일하게 하중을 인가할 수 있기 때문에, 제 1 컨베이어 장치(20A)에 구비된 지지대(23)는 생략될 수 있다.The structure of the
제 1 컨베이어 장치(20A)와 제 2 컨베이어 장치(20B)의 구동속도는 동일해야 하며, 제 1 롤(10A) 및 제 2롤(10B)의 구동속도와 동일하거나 또는 보다 빠르게 제어되어야 한다. 여기서, 제 1 롤(10A) 및 제 2 롤(10B) 중 어느 하나의 크기가 상이할 경우, 이에 따라 제 1 컨베이어 장치(20A)와 제 2 컨베이어 장치(20B)의 구동속도는 적절하게 제어될 수 있다.The driving speeds of the
도 5를 참조하면, 리튬 압연 장치(100)는 리튬 포일(61)의 장력 제어뿐 아니라, 리튬 시트(60)의 장력을 같이 제어하기 위해서, 압연부의 선단에 제 1 컨베이어 장치(20A)와 동일한 구조를 갖는 제 3 컨베이어 장치(20C)를 포함한다. 여기서, 제 3 컨베이어 장치(20C)만으로도 리튬 시트(60)의 장력을 제어할 수 있으나, 보다 효율적으로 리튬 시트의 장력을 제어하기 위해서, 제 2 컨베이어 장치(20B)와 동일한 구조를 갖는 제 4 컨베이어 장치(20D)를 제 3 컨베이어 장치(20C) 상에 배치할 수 있다. 제 3 컨베이어 장치(20C)와 제 4 컨베이어 장치(20D)의 구조는 각각 제 1 컨베이어 장치(20A)와 제 2 컨베이어 장치(20B)의 구조와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.Referring to FIG. 5, the
제 3 컨베이어 장치(20C)와 제 4 컨베이어 장치(20D)의 구동속도는 동일해야 한다. 이때, 제 3 컨베이어 장치(20C)의 구동속도는 제 1 롤(10A) 및 제 2 롤(10B)의 후단에 구비된 제 1 컨베이어 장치(20A)의 구동속도와 동일하거나 또는 보다 느리게 제어되어야 한다. 즉, 제 3 컨베이어 장치(20C), 압연부(제 1 롤(10A) 및 제 2 롤(10B)), 제 1 컨베이어 장치(20A)의 구동속도가 모두 동일하게 제어되어야 한다. 또는, 제 3 컨베이어 장치(20A)의 구동속도는 제 1 컨베이어 장치(20A)의 구동속도보다 느리게 제어되어야 한다. 또, 제 3 컨베이어 장치(20A)의 구동속도는 압연부(제 1 롤(10A) 및 제 2 롤(10B))의 구동속도보다 상대적으로 더 느리게 제어되어야 한다.The driving speeds of the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
10A: 제 1 롤
10B: 제 2 롤
11: 가이드 롤
20: 컨베이어 장치
21: 구동 롤
22: 동력부
23: 지지대
24: 앵커부
25: 벨트
30: 윤활제 공급부
40A, 40B: 텐션 롤
42A, 42B, 42C: 댄서 롤
50, 51: 릴
60: 리튬 시트
61: 리튬 포일
100: 리튬 압연 장치10A: first roll
10B: second roll
11: guide roll
20: conveyor device
21: drive roll
22: power unit
23: support
24: anchor part
25: Belt
30: lubricant supply unit
40A, 40B: tension roll
42A, 42B, 42C: dancer rolls
50, 51: reel
60: lithium sheet
61: lithium foil
100: lithium rolling device
Claims (19)
상기 리튬 시트의 제 1 면에 접촉되는 제 1 롤;
상기 리튬 시트의 제 2 면에 접촉되는 제 2 롤; 및
상기 제 1 롤 및 상기 제 2 롤의 후단에 배치되고, 상기 리튬 포일의 제 2 면에 적어도 일부분이 면접촉되어 상기 리튬 포일에 걸리는 장력을 제어하면서 상기 리튬 포일을 이송하는 벨트를 포함하는, 제 1 컨베이어 장치;를 포함하는,
리튬 압연 장치.An apparatus for forming a lithium foil by rolling a lithium sheet,
a first roll contacting the first surface of the lithium sheet;
a second roll contacting the second surface of the lithium sheet; and
A belt disposed at rear ends of the first roll and the second roll and having at least a portion of the belt in surface contact with the second surface of the lithium foil to control tension applied to the lithium foil and transport the lithium foil. 1 conveyor device; including,
Lithium rolling device.
상기 제 1 컨베이어 장치는 상기 리튬 포일을 지지하기 위한 지지대 및 상기 벨트를 구동하기 위한 구동부를 더 포함하는,
리튬 압연 장치.According to claim 1,
The first conveyor device further comprises a support for supporting the lithium foil and a driving unit for driving the belt.
Lithium rolling device.
상기 리튬 포일이 상기 제 1 컨베이어 장치에 의해 이송될 때, 상기 리튬 포일이 평평하게 이송될 수 있도록 상기 제 1 컨베이어 장치 상의 상기 리튬 포일의 제 1 면과 맞닿는 부분에 형성된 가이드 롤을 포함하는,
리튬 압연 장치.According to claim 1,
When the lithium foil is conveyed by the first conveyor device, a guide roll formed at a portion in contact with the first surface of the lithium foil on the first conveyor device so that the lithium foil can be conveyed flatly.
Lithium rolling device.
상기 제 1 컨베이어 장치의 상부에 배치되며, 상기 리튬 포일의 제 1 면에 접촉되어 상기 리튬 포일을 이송하는 제 2 컨베이어 장치를 포함하는,
리튬 압연 장치.According to claim 1,
A second conveyor device disposed above the first conveyor device and contacting the first surface of the lithium foil to transfer the lithium foil,
Lithium rolling device.
상기 제 1 컨베이어 장치 및 상기 제 2 컨베이어 장치는 동일 속도로 구동되는,
리튬 압연 장치.According to claim 4,
The first conveyor device and the second conveyor device are driven at the same speed,
Lithium rolling device.
상기 리튬 시트의 제 2 면의 적어도 어느 일부에 접촉되어 상기 리튬 시트를 이송하기 위해, 상기 제 1 롤 및 상기 제 2 롤의 선단에 배치된 제 3 컨베이어 장치를 포함하는,
리튬 압연 장치.According to claim 1,
A third conveyor device disposed at front ends of the first roll and the second roll to transfer the lithium sheet in contact with at least a portion of the second surface of the lithium sheet,
Lithium rolling device.
상기 제 3 컨베이어 장치의 구동속도는 상기 제 1 컨베이어 장치의 구동속도와 동일하거나 또는 보다 느리게 제어되는,
리튬 압연 장치.According to claim 6,
The driving speed of the third conveyor device is controlled to be equal to or slower than the driving speed of the first conveyor device.
Lithium rolling device.
상기 제 3 컨베이어 장치의 상부에 배치되며, 상기 리튬 시트의 제 1 면에 접촉되어 상기 리튬 시트를 이송하는 제 4 컨베이어 장치를 더 포함하는,
리튬 압연 장치.According to claim 6,
A fourth conveyor device disposed above the third conveyor device and contacting the first surface of the lithium sheet to transport the lithium sheet,
Lithium rolling device.
상기 제 3 컨베이어 장치 및 상기 제 4 컨베이어 장치는 동일 속도로 구동되는,
리튬 압연 장치.According to claim 6,
The third conveyor device and the fourth conveyor device are driven at the same speed,
Lithium rolling device.
상기 제 3 컨베이어 장치의 구동속도는 상기 제 1 롤 및 상기 제 2 롤의 구동속도와 동일하거나 또는 보다 느리게 제어되는,
리튬 압연 장치.According to claim 6,
The driving speed of the third conveyor device is controlled equal to or slower than the driving speed of the first roll and the second roll,
Lithium rolling device.
스티킹(sticking) 현상을 억제하기 위해서, 상기 제 1 롤 및 상기 제 2 롤에 의해 압연되기 전 상기 리튬 시트의 적어도 어느 일면에 윤활제를 분사하는 윤활제 공급부를 포함하는,
리튬 압연 장치.According to claim 1,
In order to suppress a sticking phenomenon, including a lubricant supply unit for spraying a lubricant on at least one surface of the lithium sheet before being rolled by the first roll and the second roll,
Lithium rolling device.
상기 제 1 롤, 상기 제 2 롤 및 상기 벨트는 고분자 재질을 포함하는,
리튬 압연 장치.According to claim 1,
The first roll, the second roll and the belt include a polymer material,
Lithium rolling device.
상기 고분자 재질은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 비닐리덴, 폴리올레핀 및 폴리에스테르 중 어느 하나를 포함하는,
리튬 압연 장치.According to claim 12,
The polymer material includes any one of polyethylene, polypropylene, vinylidene, polyolefin and polyester,
Lithium rolling device.
상기 제 1 롤 및 상기 제 2 롤 중 어느 하나와 맞닿는 상기 리튬 시트의 적어도 어느 일면에는 상기 리튬 시트의 스티킹(sticking) 현상을 억제하기 위해서 수지 필름이 더 개재된,
리튬 압연 장치.According to claim 1,
A resin film is further interposed on at least one side of the lithium sheet that comes into contact with either the first roll or the second roll to suppress a sticking phenomenon of the lithium sheet,
Lithium rolling device.
상기 제 1 컨베이어 장치의 상기 벨트의 폭은 상기 리튬 포일의 폭보다 크고,
상기 리튬 포일은 상기 벨트의 구동력에 의해서 상기 벨트와 면접촉된 상태로 상기 벨트와 동일 속도로 이송되는,
리튬 압연 장치.According to claim 1,
The width of the belt of the first conveyor device is greater than the width of the lithium foil,
The lithium foil is transported at the same speed as the belt in a state of surface contact with the belt by the driving force of the belt.
Lithium rolling device.
상기 제 1 컨베이어 장치의 구동속도는 상기 제 1 롤 및 상기 제 2 롤의 구동속도와 동일하거나 또는 보다 빠르게 제어되는,
리튬 압연 장치.According to claim 1,
The driving speed of the first conveyor device is controlled equal to or faster than the driving speed of the first roll and the second roll,
Lithium rolling device.
상기 제 1 롤 및 제 2 롤의 후단에 배치된 제 1 컨베이어 장치에 의해, 상기 제 1 컨베이어 장치에 구비된 벨트와 상기 리튬 포일의 제 2 면의 적어도 어느 일부분이 면접촉되어 상기 리튬 포일에 걸리는 장력을 제어하면서 이송되는 단계;를 포함하는,
리튬 압연 방법.forming a lithium foil by rolling using a first roll in contact with the first surface of the lithium sheet and a second roll in contact with the second surface of the lithium sheet; and
A belt provided on the first conveyor device is in surface contact with at least a portion of the second surface of the lithium foil by a first conveyor device disposed at rear ends of the first roll and the second roll, so that the lithium foil is caught. Transferring while controlling the tension; Including,
Lithium rolling method.
상기 제 1 컨베이어 장치 상의 상기 리튬 포일의 제 1 면과 맞닿는 부분에 형성된 가이드 롤 또는 제 2 컨베이어 장치에 의해, 상기 리튬 포일이 상기 제 1 컨베이어 장치에 의해 이송될 때, 상기 리튬 포일에 인가되는 장력이 제어되고, 상기 리튬 포일이 평평하게 이송되는,
리튬 압연 방법.18. The method of claim 17,
Tension applied to the lithium foil when the lithium foil is transported by the first conveyor device by a guide roll formed on a portion of the first conveyor device that contacts the first surface of the lithium foil or a second conveyor device is controlled, and the lithium foil is conveyed flat,
Lithium rolling method.
상기 제 1 컨베이어 장치의 구동속도는 상기 제 1 롤 및 상기 제 2 롤의 구동속도와 동일하거나 또는 보다 빠르게 제어되는,
리튬 압연 방법.18. The method of claim 17,
The driving speed of the first conveyor device is controlled equal to or faster than the driving speed of the first roll and the second roll,
Lithium rolling method.
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