KR20240016440A - 코팅의 복합 가열 및 기공 형성 공정과 장치 - Google Patents

코팅의 복합 가열 및 기공 형성 공정과 장치 Download PDF

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Abstract

코팅의 복합 가열 및 기공 형성 공정과 장치로서, 해당 공정은 표면에 슬러리가 코팅된 금속기재(2)를 자체 발열하게 하는 건조실(1)의 제1 가열 영역(11)에 도입하여 길이방향을 따라 이송하는 단계와, 제1 가열 영역(11)을 통과한 금속기재(2)를 금속기재(2)와 그 위에 코팅된 슬러리를 자체 발열하게 하는 건조실(1)의 제2 가열 영역(12)으로 이송하는 단계와, 제2 가열 영역(12)을 통과한 금속기재(2)를 건조실(1)의 제3 가열 영역(13)으로 이송하여 건조를 완료하는 단계를 포함하며, 상기 제1 가열 영역(11)은 교변 자기장을 포함하고, 상기 제2 가열 영역(12)은 교변 자기장 및 마이크로파 가열 어셈블리(121)를 포함한다. 해당 장치는 금속기재(2)가 도입되는 입구(3)와 금속기재(2)가 도출되는 출구(4)가 설치된 건조실(1)을 구비하되, 건조실(1)은 제1 가열 영역(11), 제2 가열 영역(12) 및 제3 가열 영역(13)을 포함하며, 상기 제2 가열 영역(12)에는 마이크로파 가열 어셈블리(121) 및 제2 전자기 가열 어셈블리(122)가 장착되고, 상기 마이크로파 가열 어셈블리(121)와 제2 전자기 가열 어셈블리(122)는 건조실(1) 내의 상부와 바닥부에 위치하며, 제2 가열 영역(12)에 균일한 간격으로 배치되어 있다. 해당 공정 및 장치는 건조실의 가열 영역을 보다 세밀하게 분할하고, 여러 가지 가열 방식을 조합하는 방법을 통해 균일하게 가열 및 코팅함으로써 코팅의 전반적인 건조 및 코팅 건조의 일관성을 보장한다.

Description

코팅의 복합 가열 및 기공 형성 공정과 장치
본 발명은 구체적으로 코팅의 복합 가열 및 기공 형성 공정에 관한 것이며, 또한 코팅의 복합 가열 및 기공 형성 장치에 관한 것이다.
동력 리튬배터리 장비에 대한 시장 수요의 급속한 증가는 우리나라 신에너지 자동차의 발전을 촉진하는 데 중요한 의의가 있다. 코팅은 양극 및 음극 활물질과 용제를 혼합한 슬러리를 알루미늄/동박 집전체 기재 상에 균일하게 도포한 후 건조 성형하는 공정으로, 코팅 품질은 전지 용량, 안전성 및 수명에 중요한 영향을 미친다.
비교문헌: 중국 발명 특허 공개 명세서, 공개 번호 CN111905996A, 공개날짜 2020.11.10에는 코팅 건조 방법 및 코팅 건조 장치가 개시되어 있고, 코팅 건조 장치는 건조오븐을 구비하되, 건조오븐에는 금속기재를 도입하는 입구와 금속기재를 도출하는 출구가 설치되고, 입구와 출구 사이는 금속기재의 이송경로를 형성하며, 건조오븐 내에는 자기장을 형성하기 위한 전자기 코일이 설치되고 이송경로는 자기장을 통과한다.
그러나 상기 비교문헌은 건조실의 앞부분에서 마이크로파 가열 건조 방식을 사용하고 건조실의 뒷부분에서 열풍 건조 방식을 사용하는 바, 이러한 분할 가열 방식은 상대적으로 조잡하고 코팅의 전반적인 건조에 불리하며 코팅 건조의 일관성을 저해한다.
따라서, 기존기술에 있어서 분할 가열 방식이 상대적으로 조잡하고 금속기재 코팅의 불균일한 가열로 인해 균열이 쉽게 발생하고 코팅의 전반적인 건조에 불리하며 코팅 건조의 일관성을 저해하는 문제를 해결할 수 있는 코팅의 복합 가열 및 기공 형성 공정과 장치가 필요하다.
본 발명은 건조실의 가열 영역을 보다 세밀하게 분할하고, 여러 가지 가열 방식을 조합하는 방법을 통해 균일하게 가열 코팅함으로써 코팅의 전반적인 건조 및 코팅 건조의 일관성을 보장하며 따라서 기존기술에 존재하는 결함을 해결할 수 있는 코팅의 복합 가열 및 기공 형성 공정과 장치를 제공한다.
코팅의 복합 가열 및 기공 형성 공정은,
표면에 슬러리가 코팅된 금속기재를 자체 발열하게 하는 건조실의 제1 가열 영역에 도입하고 길이방향을 따라 이송하는 단계와,
제1 가열 영역을 통과한 금속기재를 금속기재와 그 위에 코팅된 슬러리를 자체 발열하게 하는 건조실의 제2 가열 영역으로 이송하는 단계와,
제2 가열 영역을 통과한 금속기재를 건조실의 제3 가열 영역으로 이송하여 건조를 완료하는 단계를 포함하며,
상기 제1 가열 영역은 교변 자기장을 포함하고, 상기 제2 가열 영역은 교변 자기장 및 마이크로파 가열 어셈블리를 포함한다.
이러한 방법을 통해, 표면에 슬러리가 코팅된 금속기재를 제1 가열 영역에 도입하여 금속기재를 자체 발열시키고 내부에서 외부로 슬러리를 가열 건조시키며, 전자기 가열은 효율이 높고 가열시간이 빨라 예정된 가열 목표를 몇 초 내에 완료할 수 있어 건조시간을 절약할 수 있고, 제1 가열 영역에서 전자기 가열을 통해 금속기재를 가열한 후, 코팅층과 금속기재 사이의 경계면에 증발 기공이 점차적으로 형성됨으로써 수증기나 용제 가스의 증발 및 분산이 가속화되어 건조 효율을 대폭 향상시키고 에너지를 절약할 수 있으며, 또한, 미세 기공의 생성은 리튬 보충의 효율을 향상시킨다. 금속기재가 제2 가열 영역에 도입되면 금속기재에 코팅된 슬러리와 금속기재가 함께 가열되어 금속기재만을 가열하여 온도가 급격히 상승하여 코팅된 슬러리에 균열이 발생하는 것을 방지하고, 따라서 코팅된 슬러리가 균일하게 건조되도록 온도를 천천히 높여주면서 건조시킬 수 있다.
더 나아가, 상기 제1 가열 영역과 제2 가열 영역의 길이의 합은 제3 가열 영역의 길이의 절반 이하이고, 상기 제1 가열 영역의 길이는 제2 가열 영역의 길이 이하이다.
더 나아가, 상기 제3 가열 영역은 열풍 순환 건조 영역을 포함한다.
이러한 방법을 통해, 금속기재와 그 위의 슬러리의 온도 상승을 보다 완만하게 하여 지나치게 가파른 온도 상승 곡선으로 인해 슬러리에 균열이 발생하는 것을 방지한다. 동시에, 느린 온도 상승으로 인해 건조실의 시간이 너무 길어지는 것을 방지할 수 있다.
더 나아가, 건조실 내에서의 상기 금속기재의 이송 속도는 단위 시간당 건조실 길이의 0.5배 내지 1.5배이다.
더 나아가, 건조실 내에서의 상기 금속기재의 건조시간은 1min 내지 2min이다.
다른 방면으로, 상기 방법을 사용하는 코팅의 복합 가열 및 기공 형성 장치는 금속기재가 도입되는 입구와 금속기재가 도출되는 출구가 설치된 건조실을 구비하되, 상기 건조실은 제1 가열 영역, 제2 가열 영역 및 제3 가열 영역을 포함하며, 상기 제2 가열 영역에는 마이크로파 가열 어셈블리 및 제2 전자기 가열 어셈블리가 장착되고, 상기 마이크로파 가열 어셈블리와 제2 전자기 가열 어셈블리는 건조실 내의 상부와 바닥부에 위치하며, 제2 가열 영역에 균일한 간격으로 배치된다.
더 나아가, 상기 제1 가열 영역에는 건조실 내의 상부와 바닥부에 위치하는 제1 전자기 가열 어셈블리가 장착되고, 상기 제1 전자기 가열 어셈블리의 최대 출력은 상기 제2 전자기 가열 어셈블리의 최대 출력의 합 이하이다.
이러한 구조를 통해, 제1 가열 영역을 이용하여 금속기재 본체를 가열하고 금속기재 본체를 예열 및 초기 건조 처리함으로써 가열 불균일 및 과도한 온도 상승으로 인한 균열 문제를 방지한다.
더 나아가, 제3 가열 영역에는 열풍 순환 건조 어셈블리가 장착되고, 상기 열풍 순환 건조 어셈블리는 공기노즐과 순환 여과 시스템을 포함하며, 상기 순환 여과 시스템은 건조실의 상부에 설치되어 공기통로 및 공기파이프를 통해 공기노즐에 연통된다.
이러한 구조를 통해, 마이크로파 가열 어셈블리와 제2 전자기 가열 어셈블리는 제2 가열 영역에 균일한 간격으로 배치되어 슬러리가 코팅된 금속기재의 가열 및 건조를 충분히 보장할 수 있는 바, 제2 전자기 가열 어셈블리에 의해 금속기재 본체를 자체 발열하게 하고, 마이크로파 가열 어셈블리에 의해 금속기재 본체와 그 위에 코팅된 슬러리를 함께 가열함으로써 금속기재만을 가열하여 내부 온도는 급격히 상승하고 외부에 가까운 위치의 온도는 천천히 상승하는 것을 방지하여 전체적으로 더욱 균일하게 가열되어 코팅된 슬러리의 균열을 방지한다.
본 발명의 유익한 효과는 다음과 같다.
1. 본 발명은 건조실의 가열 영역을 보다 세밀하게 분할함으로써 코팅의 전반적인 건조 및 코팅 건조의 일관성을 보장한다.
2. 본 발명의 전자기 가열은 효율이 높고 가열시간이 빨라 예정된 가열 목표를 몇 초 이내에 달성할 수 있어 건조시간을 절약할 수 있다.
3. 본 발명은 먼저 예열 및 초기 건조 처리한 후 내부와 외부에서 동시에 가열하여 슬러리가 코팅된 금속기재의 가열 및 건조를 충분히 보장하며, 제2 전자기 가열 어셈블리에 의해 금속기재 본체를 자체 발열하게 하고, 마이크로파 가열 어셈블리에 의해 금속기재 본체와 그 위에 코팅된 슬러리를 함께 가열함으로써 전체적으로 더욱 균일하게 가열되어 코팅된 슬러리의 균열을 방지한다.
4. 본 발명은 제1 가열 영역에서 전자기 가열을 방식을 통해 금속기재를 가열한 후, 코팅층과 금속기재 사이의 경계면에 증발 기공이 점차적으로 형성됨으로써 수증기나 용제 가스의 증발 및 분산을 가속화하여 건조 효율을 대폭 향상시키고 에너지를 절약할 수 있다.
5. 본 발명은 전자기 가열에 의해 생성되는 미세 기공의 생성을 통해 리튬 보충 효율을 향상시킨다.
도 1은 본 발명의 코팅의 복합 가열 및 기공 형성 장치의 금속기재의 전진방향을 따른 단면도이다.
도 2는 본 발명의 코팅의 복합 가열 및 기공 형성 장치의 도 1 방향에 수직인 방향에 따른 단면도이다.
물론, 이하에서 설명된 실시예는 모든 실시예가 아니라 본 발명의 실시예의 일부에 불과하다. 본 발명의 실시예에 기초하여 본 분야의 통상의 지식을 가진 자가 창의적인 노동을 거치지 않고 취득한 기타 모든 실시예는 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다.
본 발명의 설명에 있어서 "중심", "상", "하", "좌", "우", "수직", "수평", "내", "외" 등 용어가 가리키는 방위 또는 위치 관계는 도면에 표시된 방위 또는 위치 관계에 기초한 것으로서, 본 발명을 간편하고 간략하게 서술하기 위한 것에 불과하며, 장치 또는 요소가 반드시 특정된 방위를 가지고 특정된 방위로 구성되거나 조작되어야 하는 것을 제시 또는 암시하는 것이 아니므로, 본 발명을 제한하는 것으로 이해해서는 아니된다. 또한, "제1" , "제2", "제3" 등 용어는 설명을 하기 위한 것일 뿐, 상대적인 중요성을 제시 또는 암시하는 것으로 이해해서는 아니된다. 본 발명의 설명에 있어서 "장착", "연결" 및 "접속" 등 용어는 달리 명확히 규정 및 제한하지 않는 한 광범위하게 이해되어야 한다.
또한, 아래에 설명하는 본 발명의 다른 실시형태와 관련된 기술적 특징들은 서로 충돌을 구성하지 않는 한 서로 결합될 수 있다.
실시예 1
코팅의 복합 가열 및 기공 형성 공정은,
표면에 슬러리가 코팅된 금속기재(2)를 자체 발열하게 하는 건조실(1)의 제1 가열 영역(11)에 도입하고 길이방향을 따라 이송하는 단계와,
제1 가열 영역(11)을 통과한 금속기재(2)를 금속기재(2)와 그 위에 코팅된 슬러리를 자체 발열하게 하는 건조실(1)의 제2 가열 영역(12)으로 이송하는 단계와,
제2 가열 영역(12)을 통과한 금속기재(2)를 건조실(1)의 제3 가열 영역(13)으로 이송하여 건조를 완료하는 단계를 포함하며,
상기 제1 가열 영역(11)은 교변 자기장을 포함하고, 상기 제2 가열 영역(12)은 교변 자기장 및 마이크로파 가열 어셈블리(121)를 포함한다.
이러한 방법을 통해, 표면에 슬러리가 코팅된 금속기재(2)를 제1 가열 영역(11)에 도입하여 금속기재(2)를 자체 발열시키고 내부에서 외부로 슬러리를 가열 건조시킨다. 금속기재(2)가 제2 가열 영역(12)에 도입되면 금속기재(2)에 코팅된 슬러리와 금속기재(2)가 함께 가열되어 금속기재(2)만을 가열하여 온도의 급격한 상승으로 인한 코팅된 슬러리의 균열을 방지하고, 코팅된 슬러리가 균일하게 건조되도록 온도를 천천히 높여주면서 건조시킬 수 있다.
상기 제1 가열 영역(11)과 제2 가열 영역(12)의 길이의 합은 제3 가열 영역(13)의 길이의 절반 이하이고, 상기 제1 가열 영역(11)의 길이는 제2 가열 영역(12)의 길이 이하이다.
상기 제3 가열 영역(13)은 열풍 순환 건조 영역을 포함하며, 상기 열풍 순환 건조 영역의 건조 온도는 140℃이다.
이러한 방법을 통해, 금속기재(2)와 그 위의 슬러리의 온도 상승을 보다 완만하게 하여 지나치게 가파른 온도 상승 곡선으로 인해 슬러리가 균열되는 것을 방지한다. 동시에, 느린 온도 상승으로 인해 건조실(1)의 건조시간이 너무 길어지는 문제를 방지할 수 있다.
건조실(1)에서의 상기 금속기재(2)의 이송속도는 단위 시간당 건조실(1) 길이의 0.5배 내지 1.5배이다.
건조실(1) 내에서의 상기 금속기재(2)의 건조시간은 1min 내지 2min이다.
실시예 2
본 실시예는 실시예 1의 방법을 사용하는 바, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이,
상기 방법을 이용하는 코팅의 복합 가열 및 기공 형성 장치는 금속기재(2)가 도입되는 입구(3)와 금속기재(2)가 도출되는 출구(4)가 설치된 건조실(1)을 구비하되, 상기 건조실(1)은 제1 가열 영역(11), 제2 가열 영역(12) 및 제3 가열 영역(13)을 포함하며, 상기 제2 가열 영역(12)에는 마이크로파 가열 어셈블리(121) 및 제2 전자기 가열 어셈블리(122)가 장착되고, 상기 마이크로파 가열 어셈블리(121)와 제2 전자기 가열 어셈블리(122)는 건조실(1) 내의 상부와 바닥부에 위치하며 제2 가열 영역(12)에 균일한 간격으로 배치된다.
상기 제1 가열 영역(11)에는 건조실(1) 내의 상부와 바닥부에 위치하는 제1 전자기 가열 어셈블리(111)가 장착되고, 상기 제1 전자기 가열 어셈블리(111)의 최대 출력은 상기 제2 전자기 가열 어셈블리(122)의 최대 출력의 합 이하이다.
이러한 구조를 통해, 제1 가열 영역(11)을 이용하여 금속기재(2) 본체를 가열하고 금속기재(2) 본체를 예열 및 초기 건조 처리함으로써 가열 불균일 및 과도한 온도 상승으로 인한 균열 문제를 방지할 수 있다.
제3 가열 영역(13)에는 열풍 순환 건조 어셈블리(131)가 장착되고, 상기 열풍 순환 건조 어셈블리(131)는 공기노즐(1311)과 순환 여과 시스템(132)을 포함하며, 상기 순환 여과 시스템(132)은 건조실(1)의 상부에 설치되어 공기통로 및 공기파이프를 통해 공기노즐(1311)에 연통된다.
이러한 구조를 통해, 마이크로파 가열 어셈블리(121)와 제2 전자기 가열 어셈블리(122)가 제2 가열 영역(12)에 균일한 간격으로 배치되어 슬러리가 코팅된 금속기재(2)의 가열 및 건조를 충분히 보장할 수 있는 바, 제2 전자기 가열 어셈블리(122)에 의해 금속기재(2) 본체를 자체 발열하게 하고, 마이크로파 가열 어셈블리(121)에 의해 금속기재(2) 본체와 그 위에 코팅된 슬러리를 함께 가열함으로써 금속기재(2)만을 가열하여 내부 온도는 급격히 상승하고 외부에 가까운 위치의 온도는 천천히 상승하는 것을 방지하여 전체적으로 더욱 균일하게 가열되어 코팅된 슬러리의 균열을 방지한다.
본 발명의 유익한 효과는 다음과 같다.
1. 본 발명은 건조실(1)의 가열 영역을 보다 세밀하게 분할함으로써 코팅의 전반적인 건조 및 코팅 건조의 일관성을 보장한다.
2. 본 발명은 금속기재(2)만을 가열하여 온도를 급격히 상승시켜 코팅된 슬러리에 균열이 발생하는 것을 방지한다.
3. 본 발명은 먼저 예열 및 초기 건조 처리를 진행한 후, 내부와 외부에서 동시에 가열함으로써 슬러리가 코팅된 금속기재(2)의 가열 및 건조를 충분히 보장하는 바, 제2 전자기 가열 어셈블리(122)에 의해 금속기재(2) 본체를 자체 발열하게 하고, 마이크로파 가열 어셈블리(121)에 의해 금속기재(2) 본체와 그 위에 코팅된 슬러리를 함께 가열함으로써 전체적으로 더욱 균일하게 가열되어 코팅된 슬러리의 균열을 방지한다.
물론, 이상에서 언급한 실시예들은 명확한 설명을 위한 예시일 뿐 실시형태를 제한하려는 것은 아니다. 해당 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 위의 설명을 토대로 다른 형태의 변화 또는 변경을 진행할 수 있다. 여기서는 모든 실시형태를 기재할 필요도 없고 기재할 수도 없다. 이로부터 파생된 자명한 변화 또는 변경은 여전히 본 발명의 보호 범위 내에 속한다.
1: 건조실
11: 제1 가열 영역
111: 제1 전자기 가열 어셈블리
12: 제2 가열 영역
121: 마이크로파 가열 어셈블리
122: 제2 전자기 가열 어셈블리
13: 제3 가열 영역
131: 열풍 순환 건조 어셈블리
1311: 공기 노즐
132: 순환 여과 시스템
2: 금속기재
3: 입구
4: 출구

Claims (8)

  1. 코팅의 복합 가열 및 기공 형성 공정에 있어서,
    이하의 단계,
    표면에 슬러리가 코팅된 금속기재(2)를 자체 발열하게 하는 건조실(1)의 제1 가열 영역(11)에 도입하고 길이방향을 따라 이송하는 단계;,
    제1 가열 영역(11)을 통과한 금속기재(2)를 금속기재(2)와 그 위에 코팅된 슬러리를 자체 발열하게 하는 건조실(1)의 제2 가열 영역(12)으로 이송하는 단계;
    제2 가열 영역(12)을 통과한 금속기재(2)를 건조실(1)의 제3 가열 영역(13)으로 이송하여 건조를 완료하는 단계;를 포함하며,
    상기 제1 가열 영역(11)은 교변 자기장을 포함하고, 상기 제2 가열 영역(12)은 교변 자기장 및 마이크로파 가열 어셈블리(121)를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅의 복합 가열 및 기공 형성 공정.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가열 영역(11)과 제2 가열 영역(12)의 길이의 합은 제3 가열 영역(13)의 길이의 절반 이하이고, 상기 제1 가열 영역(11)의 길이는 제2 가열 영역(12)의 길이 이하인 것을 특징으로 하는 코팅의 복합 가열 및 기공 형성 공정.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3 가열 영역(13)은 열풍 순환 건조 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅의 복합 가열 및 기공 형성 공정.
  4. 제1항에 있어서,
    건조실(1) 내에서의 상기 금속기재(2)의 이송 속도는 단위 시간당 건조실(1) 길이의 0.5배 내지 1.5배인 것을 특징으로 하는 코팅의 복합 가열 및 기공 형성 공정.
  5. 제4항에 있어서,
    건조실(1) 내에서의 상기 금속기재(2)의 건조시간은 1min 내지 2min인 것을 특징으로 하는 코팅의 복합 가열 및 기공 형성 공정.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 코팅의 복합 가열 및 기공 형성 공정을 사용하는 코팅의 복합 가열 및 기공 형성 장치에 있어서,
    금속기재(2)가 도입되는 입구(3)와 금속기재(2)가 도출되는 출구(4)가 설치된 건조실(1)을 구비하되, 상기 건조실(1)은 제1 가열 영역(11), 제2 가열 영역(12) 및 제3 가열 영역(13)을 포함하며, 상기 제2 가열 영역(12)에는 마이크로파 가열 어셈블리(121) 및 제2 전자기 가열 어셈블리(122)가 장착되고, 상기 마이크로파 가열 어셈블리(121)와 제2 전자기 가열 어셈블리(122)는 건조실(1) 내의 상부와 바닥부에 위치하며, 제2 가열 영역(12)에 균일한 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 코팅의 복합 가열 및 기공 형성 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 가열 영역(11)에는 건조실(1) 내의 상부와 바닥부에 위치하는 제1 전자기 가열 어셈블리(111)가 장착되고, 상기 제1 전자기 가열 어셈블리(111)의 최대 출력은 상기 제2 전자기 가열 어셈블리(122)의 최대 출력의 합 이하인 것을 특징으로 하는 코팅의 복합 가열 및 기공 형성 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    제3 가열 영역(13)에는 열풍 순환 건조 어셈블리(131)가 장착되고, 상기 열풍 순환 건조 어셈블리(131)는 공기노즐(1311)과 순환 여과 시스템(132)을 포함하며, 상기 순환 여과 시스템(132)은 건조실(1)의 상부에 설치되어 공기통로 및 공기파이프를 통해 공기노즐(1311)에 연통되는 것을 특징으로 하는 코팅의 복합 가열 및 기공 형성 장치.
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