KR20240047611A - 전극 압연 장치 - Google Patents
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Abstract
전극 활물질이 코팅된 유지부 및 전극 활물질이 코팅되지 않은 무지부를 포함하며, 상기 무지부는 절연 코팅부와 비절연 코팅부를 포함하는 전극의 무지부에 압력을 가하는 전극 압연 장치로서, 상기 전극 압연 장치는 제1 압연 롤러; 및 제2 압연 롤러를 포함하고, 상기 제1 압연 롤러는 길이 방향으로 제1 중심부 및 상기 제1 중심부의 일 끝단에 위치하는 제1 단부를 포함하고, 상기 제2 압연 롤러는 길이 방향으로 제2 중심부 및 상기 제2 중심부의 일 끝단에 위치하는 제2 단부를 포함하고, 상기 제1 중심부의 타 끝단면 및 제2 중심부의 타 끝단면은 서로 맞닿아 있고, 상기 제1 단부와 연결된 상기 제1 중심부의 제1-1 외경은 상기 제2 중심부의 타 끝단면과 맞닿은 상기 제1 중심부의 제1-2 외경과 서로 상이하고, 상기 제2 단부와 연결된 상기 제2 중심부의 제2-1 외경은 상기 제1 중심부의 타 끝단면과 맞닿은 상기 제2 중심부의 제2-2 외경과 서로 상이하고, 상기 제1-2 외경 및 제2-2 외경은 동일하고, 상기 제1 단부 또는 제2 단부는 상기 절연 코팅부와 비절연 코팅부의 경계에 인접한, 전극 압연 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 전극 압연 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 전극의 무지부에 압력을 가하는 전극 압연 장치에 관한 것이다.
이차전지는 모바일 기기의 에너지원뿐만 아니라, 최근에는 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기 자동차(HEV)의 동력원으로서의 사용이 실현화되고 있으며, 그리드(Grid)화를 통한 전력 보조전원 등의 용도로도 사용영역이 확대되고 있다.
이러한 이차전지의 제조 공정은 크게 전극 공정, 조립 공정, 화성 공정의 3단계로 구분된다. 상기 전극 공정은 다시 활물질 혼합 공정, 전극 코팅 공정, 압연 공정, 슬리팅 공정, 권취 공정 등으로 구분된다.
이 중, 압연 공정은 전극 활물질의 코팅 공정이 끝난 전극 시트의 두께를 축소시켜 용량 밀도를 높이고, 전극 집전체와 전극 활물질에 포함된 전극 활물질 간의 접착성 및 밀착성을 증가시키기 위해, 고온 가열된 2개의 압연 롤러들 사이로 전극 시트를 통과시켜 원하는 두께와 밀도로 압축하는 공정이다.
이러한 압연 공정에서 전극 시트의 두께는 2개의 압연 롤러 사이의 압연 갭에 의해 결정되며, 상기 압연 갭은 압연 롤러들의 상하 위치를 제어하는 구동부를 조작하여 원하는 두께로 전극을 압축 및 압연하도록 압연 갭을 산출하게 되며, 일반적으로 상기 2개의 압연 롤러 중 하나의 압연 롤러가 고정된 상태에서, 나머지 하나의 압연 롤러의 위치를 구동부로 조정하여 산출된 압연 갭을 바탕으로 전극을 압축 및 압연하게 된다.
그러나, 전극 시트가 압연 롤러에 의해 압연될 때, 전극 활물질이 코팅된 부위인 유지부와 비교하여 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부에는 거의 압력이 인가되지 않아 유지부와 무지부의 연신율 차이로 인해 무지부에 너울 또는 주름이 발생하게 된다.
이러한 너울과 주름은 압연 공정 후 수행되는 권취 공정에서 원단의 사행 및 심각한 치수 불량을 초래하며, 결과적으로 이차전지용 전극의 품질을 저해하는 원인이 된다.
따라서, 전극 시트를 압연한 이후 무지부를 압연하는 추가 공정이 요구되고 있다.
도 1은 무지부를 압연하는 종래의 전극 압연 장치를 나타내는 단면도이다. 종래의 전극 압연 장치는 1개의 압연 롤(10)을 포함하며, 중심부(11), 제1 단부(12) 및 제2 단부(13)를 포함한다. 여기서, 전극 압연 장치는 중심부(11)의 외면이 제1 단부(12)에서 제2 단부(13)로 연장되며, 상기 제1 단부(12)와 연결된 상기 중심부(11)의 제1 외경(r1)은 상기 제2 단부(13)와 연결된 상기 중심부(11)의 제2 외경(r2)보다 크다. 전극(20)의 무지부(22)는 절연 코팅부(23) 및 비절연 코팅부(24)를 포함하며, 상기 제1 단부(11)는 전극(20)의 절연 코팅부(23)와 비절연 코팅부(24) 사이의 경계에 인접하게 위치하며, 절연 코팅부(23)와 비절연 코팅부(24)에 압력을 가하게 된다. 제1 외경(r1)이 제2 외경(r2) 보다 크므로, 절연 코팅부(23)와 비절연 코팅부(24)의 두께 차이가 있더라도 균일하게 압력이 가해져 연신률 편차를 감소시킬 수 있다.
그러나 상기 종래의 전극 압연 장치는 외경이 보다 큰 제1 단부로만 전극(20)의 무지부(22)를 압연할 수 있으며, 제2 단부(13)는 무지부(22)의 압연에 사용되지 못한다. 따라서, 제1 단부(11)의 마모로 인해 압연 롤(10)을 교체해야할 시에 제2 단부(13)도 함께 폐기해야 한다. 그로 인하여, 무지부(22) 압연을 위해서 많은 비용이 발생하는 경제적인 문제가 있으며, 이를 개선하기 위한 노력이 필요한 상황이다.
본 발명은 제1 압연롤러 및 제2 압연롤러 모두 무지부 압연에 사용할 수 있는 전극 압연 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 전극 활물질이 코팅된 유지부 및 전극 활물질이 코팅되지 않은 무지부를 포함하며, 상기 무지부는 절연 코팅부와 비절연 코팅부를 포함하는 전극의 무지부에 압력을 가하는 전극 압연 장치로서,
상기 전극 압연 장치는 제1 압연 롤러; 및 제2 압연 롤러를 포함하고,
상기 제1 압연 롤러는 길이 방향으로 제1 중심부 및 상기 제1 중심부의 일 끝단에 위치하는 제1 단부를 포함하고,
상기 제2 압연 롤러는 길이 방향으로 제2 중심부 및 상기 제2 중심부의 일 끝단에 위치하는 제2 단부를 포함하고,
상기 제1 중심부의 타 끝단면 및 제2 중심부의 타 끝단면은 서로 맞닿아 있고,
상기 제1 단부와 연결된 상기 제1 중심부의 제1-1 외경은 상기 제2 중심부의 타 끝단면과 맞닿은 상기 제1 중심부의 제1-2 외경과 서로 상이하고,
상기 제2 단부와 연결된 상기 제2 중심부의 제2-1 외경은 상기 제1 중심부의 타 끝단면과 맞닿은 상기 제2 중심부의 제2-2 외경과 서로 상이하고,
상기 제1-2 외경 및 제2-2 외경은 동일하고,
상기 제1 단부 또는 제2 단부는 상기 절연 코팅부와 비절연 코팅부의 경계에 인접한, 전극 압연 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1-1 외경은 제1-2 외경보다 작고, 제2-1 외경은 제2-2 외경보다 작은 것, 또는
제1-1 외경은 제1-2 외경보다 크고, 제2-1 외경은 제2-2 외경보다 큰 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 중심부의 길이 및 제2 중심부의 길이는 서로 같거나 상이한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 중심부의 길이 및 제2 중심부의 길이는 동일하며, 상기 제1-1 외경 및 제2-1 외경은 동일한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 중심부의 길이 및 제2 중심부의 길이는 서로 상이하며, 상기 제1-1 외경 및 제2-1 외경은 서로 같거나 상이한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 중심부 및 제2 중심부의 길이 비율은 3:5 내지 5:3일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1-1 외경 대비 상기 제1-2 외경은 0.8 내지 0.99배 또는 1.01 내지 1.2배이고, 상기 제2-1 외경 대비 상기 제2-2 외경은 0.8 내지 0.99배 또는 1.01 내지 1.2배일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 단부는 제1 중심부에서 끝단부를 향하여 외경이 점차 작아지는 테이퍼 형상이며, 상기 제2 단부는 제2 중심부에서 끝단부를 향하여 외경이 점차 작아지는 테이퍼 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 단부 및 제2 단부의 테이퍼면은 곡면상의 테이퍼면 및 상기 곡면상의 테이퍼면으로부터 연장된 선형 테이퍼면을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 단부 및 제2 단부의 테이퍼 각도는 서로 같거나 상이할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 단부 및 제2 단부의 테이퍼 각도는 20 내지 30도일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 압연 롤러 및 제2 압연 롤러의 재질은 서로 같거나 상이하고, 상기 재질은 금속 또는 고분자일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 절연 코팅부는 절연 폴리머 재료 및 절연 세라믹 재료로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 압연 롤러 또는 제2 압연 롤러의 재질은 금속이고, 상기 절연 코팅부는 절연 폴리머 재료를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 압연 롤러 또는 제2 압연 롤러의 재질은 고분자이고, 상기 절연 코팅부는 절연 세라믹 재료를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 중심부, 제1 단부, 제2 중심부 및 제2 단부 중 적어도 하나의 외주면에는 상기 무지부에, 유지부로부터 무지부 끝단 방향으로 평행하게 다수개의 주름을 형성하기 위한 홈과 돌출부가 번갈아 가며 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 홈과 돌출부는 단면이 삼각형 유사 형상 또는 반원 유사 형상일 수 있다.
본 발명의 전극 압연 장치는 제1 압연 롤러 뿐만 아니라 제2 압연 롤러도 전극의 무지부 압연에 사용할 수 있다. 구체적으로 계속적인 무지부 압연으로 인하여 제1 압연 롤러가 마모되더라도 제2 압연 롤러를 이용하여 무지부를 압연할 수 있어 버려지는 구성이 없어 경제적인 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 제1 압연 롤러 및 제2 압연 롤러의 재질, 제1-1 외경 대비 제1-2 외경 비율, 제2-1 외경 대비 제2-2 외경 비율, 또는 제1 중심부 및 제2 중심부의 길이 비율 등을 절연 코팅부의 재질, 무지부의 폭방향 길이 등에 따라 용이하게 변경할 수 있어 다양한 형태의 전극을 제조할 수 있다.
도 1은 종래의 전극 압연 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 전극의 단면도이다.
도 3 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극의 무지부에 사용되는 전극 압연 장치를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 따른 전극 압연 장치를 이용하여 무지부가 압연된 전극의 사진이다.
도 2는 전극의 단면도이다.
도 3 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극의 무지부에 사용되는 전극 압연 장치를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 따른 전극 압연 장치를 이용하여 무지부가 압연된 전극의 사진이다.
이하, 첨부된 도면의 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 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.
도 2는 본 발명의 전극 압연 장치(100)로 압연이 이루어지는 전극(20)의 측면 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 전극(20)은 사각형 판 모양의 집전체의 양면 각각의 표면에 전극 활물질이 도포된 유지부(21)를 포함한다. 상기 전극 활물질이 미도포된 부분이 무지부(22)이며, 상기 무지부(22)는 집전체일 수 있다. 상기 무지부(22) 및 유지부(21) 경계에 절연 코팅부(23)를 포함한다. 구체적으로, 상기 절연 코팅부(23)는 상면 또는 하면은 무지부(22)에 접하고, 측면은 유지부(21)에 접하는 위치에 있을 수 있다. 상기 무지부(22)에 절연 코팅부(23)가 형성되지 않은 부분은 비절연 코팅부(24)이며, 무지부(22)는 절연 코팅부(23) 및 비절연 코팅부(24)를 포함하는 것일 수 있다. 따라서, 상기 비절연 코팅부(24)는 집전체일 수 있다.
아울러, 도 2에 도시된 바와 같이 이 실시예에서 상기 절연 코팅부(23)가 유지부(21)의 표면에 접착됐을 때의 높이는 상기 유지부(21)의 높이와 같게 구성되거나 약간 낮게 구성될 수 있다.
본 발명은 전극 활물질이 코팅된 유지부(21) 및 전극 활물질이 코팅되지 않은 무지부(22)를 포함하며, 상기 무지부(22)는 절연 코팅부(23)와 비절연 코팅부(24)를 포함하는 전극(20)의 무지부(22)에 압력을 가하는 전극 압연 장치로서,
상기 전극 압연 장치(100)는 제1 압연 롤러(110); 및 제2 압연 롤러(120)를 포함하고,
상기 제1 압연 롤러(110)는 길이 방향으로 제1 중심부(111) 및 상기 제1 중심부의 일 끝단에 위치하는 제1 단부(112)를 포함하고,
상기 제2 압연 롤러(120)는 길이 방향으로 제2 중심부(121) 및 상기 제2 중심부의 일 끝단에 위치하는 제2 단부(122)를 포함하고,
상기 제1 중심부(111)의 타 끝단면 및 제2 중심부(121)의 타 끝단면은 서로 맞닿아 있고,
상기 제1 단부(112)와 연결된 상기 제1 중심부(111)의 제1-1 외경(r1-1)은 상기 제2 중심부(121)의 타 끝단면과 맞닿은 상기 제1 중심부(111)의 제1-2 외경(r1-2)과 서로 상이하고,
상기 제2 단부(122)와 연결된 상기 제2 중심부(121)의 제2-1 외경(r2-1)은 상기 제1 중심부(111)의 타 끝단면과 맞닿은 상기 제2 중심부(121)의 제2-2 외경(r2-2)과 서로 상이하고,
상기 제1-2 외경(r1-2) 및 제2-2 외경(r2-2)은 동일하고,
상기 제1 단부(112) 또는 제2 단부(122)는 상기 절연 코팅부(23)와 비절연 코팅부(24)의 경계에 인접한, 전극 압연 장치(100)에 관한 것이다.
상기 제1 압연 롤러(110)는 제1 중심부(111) 및 상기 제1 중심부(111)의 일 끝단에 위치하는 제1 단부(112)를 포함할 수 있으며, 상기 제1 중심부(111) 및 제1 단부(112)가 일체화되어 있을 수 있다. 즉, 상기 제1 단부(112)는 제1 중심부(111)의 일 끝단에서 연장되는 것일 수 있다. 일 예로, 제1 압연 롤러(110)는 제1 중심부(111)를 기준으로 추가 공정을 통해 제1 단부(112)가 가공될 수 있다. 또는 제1 중심부(111) 및 제1 단부(112)가 별도로 제조되고, 추가 공정에 따라 제1 중심부(111) 및 제1 단부(112)가 서로 결합될 수 있으며, 이에 제한되지 아니하고, 다양한 방법으로 제1 압연 롤러(110)가 제조될 수 있다.
상기 제2 압연 롤러(120)는 제2 중심부(121) 및 상기 제2 중심부(121)의 일 끝단에 위치하는 제2 단부(122)를 포함할 수 있으며, 상기 제2 중심부(121) 및 제2 단부(122)가 일체화되어 있을 수 있다. 즉, 상기 제2 단부(121)는 제2 중심부(121)의 일 끝단에서 연장되는 것일 수 있다. 일 예로, 제2 압연 롤러(120)는 제2 중심부(121)를 기준으로 추가 공정을 통해 제2 단부(122)가 가공될 수 있다. 또는 제2 중심부(121) 및 제2 단부(122)가 별도로 제조되고, 추가 공정에 따라 제2 중심부(121) 및 제2 단부(122)가 서로 결합될 수 있으며, 이에 제한되지 아니하고, 다양한 방법으로 제2 압연 롤러(120)가 제조될 수 있다.
또한, 상기 제1 중심부(111)의 타 끝단면 및 제2 중심부(121)의 타 끝단면은 서로 맞닿아 있을 수 있다. 그러므로 상기 제1 압연 롤러(110) 및 제2 압연 롤러(120)는 일체화되어 있을 수 있으며, 제1 중심부의 제1-2 외경(r1-2) 및 제2 중심부의 제2-2 외경(r2-2)은 동일할 수 있다.
본 발명의 전극 압연 장치(100)는 상기 제1 압연 롤러(110) 및 제2 압연 롤러(120) 모두 전극(20)의 무지부(22) 압연에 사용할 수 있어 매우 경제적인 효과를 갖는다. 본 발명에서 제1 압연 롤러(110) 및 제2 압연 롤러(120)가 전극(20)의 무지부(22)를 압연할 수 있다는 의미는 제1 압연 롤러(110) 및 제2 압연 롤러(120)가 동시에 전극(20)의 무지부(22)를 압연하는 것이 아니라, 제1 압연 롤러(110) 및 제2 압연 롤러(120) 각각이 전극(20)의 무지부(22)를 압연하는 것을 의미한다. 보다 구체적으로, 제1 압연 롤러(110)를 우선적으로 전극(20)의 무지부(22) 압연에 사용하여 제1 압연 롤러(110)가 마모 등으로 인하여 사용이 불가할 경우, 제2 압연 롤러(120)를 사용하여 전극(20)의 무지부(22)를 압연할 수 있다. 또는 제1 압연 롤러(110) 및 제2 압연 롤러(120)의 형상 및 재질 등을 서로 상이하게 제조하여 전극(20)의 형상 및 재질 등에 적합한 제1 압연 롤러(110) 또는 제2 압연 롤러(120)를 선택함에 따라 유지부(21)와 동등한 수준으로 무지부(22)를 압연할 수 있다.
상기 제1 중심부(111)의 외면은 상기 제1 단부(112)에서 제2 중심부(121)로 연장되는 것이며, 상기 제2 중심부(121)의 외면은 상기 제2 단부(122)에서 제1 중심부(111)로 연장되는 것일 수 있다.
상기 제1-1 외경(r1-1)은 제1-2 외경(r1-2) 보다 작고, 제2-1 외경(r2-1)은 제2-2 외경(r2-2)보다 작은 것일 수 있다. 또는 상기 제1-1 외경(r1-1)은 제1-2 외경(r1-2) 보다 크고, 제2-1 외경(r2-1)은 제2-2 외경(r2-2)보다 큰 것일 수 있다.
또한, 상기 제1-1 외경(r1-1) 대비 상기 제1-2 외경(r1-2)은 0.8 내지 0.99배 또는 1.01 내지 1.2배일 수 있으며, 상기 제2-1 외경(r2-1) 대비 상기 제2-2 외경(r2-2)은 0.8 내지 0.99배 또는 1.01 내지 1.2배일 수 있다.
상기 제1 중심부의 길이(L1) 및 제2 중심부의 길이(L2)는 서로 같거나 상이할 수 있다. 바람직하게는 상기 제1 중심부의 길이(L1) 및 제2 중심부의 길이(L2) 비율은 3:5 내지 5:3일 수 있으며, 바람직하게는 3:4 내지 4:3일 수 있다.
상기 제1 중심부의 길이(L1) 및 제2 중심부의 길이(L2)는 동일할 수 있으며, 이 경우, 상기 제1-1 외경(r1-1) 및 제2-1(r2-2) 외경은 서로 같거나 상이할 수 있다.
상기 제1 중심부의 길이(L1) 및 제2 중심부의 길이(L2)는 서로 상이할 수 있으며, 이 경우, 상기 제1-1 외경(r1-1) 및 제2-1(r2-2) 외경은 서로 같거나 상이할 수 있다.
상기 제1 단부(112)는 제1 중심부(111)에서 끝단부를 향하여 외경이 점차 작아지는 테이퍼 형상이며, 상기 제2 단부(122)는 제2 중심부(121)에서 끝단부를 향하여 외경이 점차 작아지는 테이퍼 형상일 수 있다.
또한, 상기 제1 단부(112) 및 제2 단부(122)의 테이퍼면은 곡면상의 테이퍼면(R) 및 상기 곡면상의 테이퍼면(R)으로부터 연장된 선형 테이퍼면(L)을 포함할 수 있다. 만약, 상기 테이퍼면이 선형 테이퍼면(L)으로만 형성된다면 전극(20)의 무지부(22) 압연시 단선이 발생할 수 있다. 따라서, 테이퍼면을 곡면처리하여 곡면상의 테이퍼면(R)을 형성함으로써 전극(20)에 손상을 가하지 않고 무지부(22)를 압연할 수 있다.
따라서, 상기 제1 단부(112) 및 제2 단부(122)는 테이퍼 각도를 가질 수 있으며, 제1 단부(112)의 테이퍼 각도 및 제2 단부(122)의 테이퍼 각도는 서로 같거나 상이할 수 있다. 일 구체예로 상기 제1 단부(112)의 테이퍼 각도 및 제2 단부(122)의 테이퍼 각도는 20 내지 30도 일 수 있다.
본 발명 따른 전극 압연 장치(100)는 제1 압연 롤러(110) 또는 제2 압연 롤러(120)로 전극(20)의 무지부(22)를 압연할 수 있으므로, 상기 제1 단부(112) 또는 제2 단부(122)는 상기 유지부(21) 및 무지부(22)의 경계에 인접할 수 있다. 바람직하게는 절연 코팅부(23)와 비절연 코팅부(24)의 경계에 인접할 수 있다.
도 3 및 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 압연 장치(100)를 도시한 것이다.
도 3을 참고하면, 제1-1 외경(r1-1)은 제1-2 외경(r1-2)보다 작고, 제2-1 외경(r2-1)은 제2-2 외경(r2-2)보다 작은 것일 수 있다. 또한, 상기 제1 중심부의 길이(L1)는 제2 중심부의 길이(L2)와 동일하며, 상기 제1-1 외경(r1-1)과 제2-1 외경(r2-1)은 서로 동일한 것일 수 있다.
도 4를 참고하면, 제1-1 외경(r1-1)은 제1-2 외경(r1-2)보다 크고, 제2-1 외경(r2-1)은 제2-2 외경(r2-2)보다 큰 것일 수 있다. 또한, 상기 제1 중심부의 길이(L1)은 제2 중심부의 길이(L2)와 동일하며, 상기 제1-1 외경(r1-1)과 제2-1 외경(r2-1)은 서로 동일한 것일 수 있다.
즉, 도 3 및 4에 도시된 전극 압연 장치(100)는 제1 압연 롤러(110)와 제2 압연 롤러(121)가 대칭되는 형태일 수 있다.
전극(20)의 유지부(21)는 상면(tab) 및 하면(bottom)에 코팅되는 전극 활물질의 폭이 같거나 상이할 수 있다. 따라서, 그에 따라 형성되는 무지부(22)의 상면의 폭과 하면의 폭은 서로 같거나 상이할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도 3 및 4에 도시된 전극 압연 장치(100)는 제1 압연 롤러(110)와 제2 압연 롤러(121)가 대칭되는 형태이므로, 바람직하게는 무지부(22)의 상면 및 하면의 폭이 동일한 전극의 압연에 사용될 수 있다. 즉, 도 3 및 4에 도시된 전극 압연 장치(100)는 제1 압연 롤러(110) 및 제2 압연 롤러(120) 모두 전극(20)의 무지부(22) 압연에 사용 가능하며, 제1 압연 롤러(110)가 마모되더라도 제2 압연 롤러(120)를 이용하여 무지부(22)를 압연할 수 있다. 또한, 상기 도 3 및 4에 도시된 전극 압연 장치(100)는 동등한 수준으로 무지부(22)의 압연 효과를 가질 수 있다.
도 3 및 도 4에 전극(20)의 절연 코팅부(23)와 비절연 코팅부(24)의 경계에 제1 단부(112) 및 제2 단부(122)가 위치하는 것을 도시하였으나, 이는 제1 압연 롤러(110) 및 제2 압연 롤러(120)가 동시에 전극(20)의 무지부(22)를 압연하는 것을 나타낸 것이 아니며, 제1 압연 롤러(110) 및 제2 압연 롤러(120) 각각이 전극(20)의 무지부(22)를 압연하는 것을 의미한다.
도 5 및 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 압연 장치(100)를 도시한 것이다.
도 5를 참고하면, 제1-1 외경(r1-1)은 제1-2 외경(r1-2)보다 작고, 제2-1 외경(r2-1)은 제2-2 외경(r2-2)보다 작은 것일 수 있다. 또한, 상기 제1 중심부의 길이(L1)는 제2 중심부의 길이(L2)와 상이하며, 상기 제1-1 외경(r1-1)과 제2-1 외경(r2-1)은 서로 동일한 것일 수 있다.
도 6을 참고하면, 제1-1 외경(r1-1)은 제1-2 외경(r1-2)보다 크고, 제2-1 외경(r2-1)은 제2-2 외경(r2-2)보다 큰 것일 수 있다. 또한, 상기 제1 중심부의 길이(L1)는 제2 중심부의 길이(L2)와 상이하며, 상기 제1-1 외경(r1-1)과 제2-1 외경(r2-1)은 서로 동일한 것일 수 있다.
즉, 도 5 및 6에 도시된 전극 압연 장치(100)는 제1 압연 롤러(110)와 제2 압연 롤러(121)가 비대칭되는 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도 5 및 6에 도시된 전극 압연 장치(100)는 제1 압연 롤러(110)와 제2 압연 롤러(121)가 비대칭되는 형태이므로, 바람직하게는 무지부(22)의 상면 및 하면의 폭이 서로 상이한 전극의 압연에 사용될 수 있다. 즉, 도 5 및 6에 도시된 전극 압연 장치(100)는 제1 압연 롤러(110) 및 제2 압연 롤러(120) 모두 전극(20)의 무지부(22) 압연에 사용 가능하다.
도 5 및 6에 도시된 전극 압연 장치(100)는 상기 제1 중심부의 길이(L1)가 제2 중심부의 길이(L2) 보다 짧은 것을 나타낸 것이다. 또한, 전극(20)은 무지부(22)의 상면(tab)이 하면(bottom) 보다 폭이 좁은 것을 나타낸 것이다. 따라서, 폭이 좁은 무지부(22)의 상면(tab)은 제1 압연 롤러(110)에 위치할 수 있고, 폭이 넓은 무지부(22)의 하면(bottom)은 제2 압연 롤러(120)에 위치할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 압연 장치(100)는 전극(20)의 형태에 따라 압연할 수 있는 압연 롤러를 선택 가능하므로, 제1 압연 롤러(110) 및 제2 압연 롤러(120) 모두 전극(20)의 압연에 사용될 수 있다.
도 5 및 도 6에 전극(20)의 절연 코팅부(23)와 비절연 코팅부(24)의 경계에 제1 단부(112) 및 제2 단부(122)가 위치하는 것을 도시하였으나, 이는 제1 압연 롤러(110) 및 제2 압연 롤러(120)가 동시에 전극(20)의 무지부(22)를 압연하는 것을 나타낸 것이 아니며, 제1 압연 롤러(110) 및 제2 압연 롤러(120) 각각이 전극(20)의 무지부(22)를 압연하는 것을 의미한다.
상기 절연 코팅부(23)는 절연 폴리머 재료 및 절연 세라믹 재료로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 절연 폴리머 재료는 당 업계에서 사용되는 것이라면 그 종류를 특별히 한정하는 것은 아니나, 바람직하게는 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 에폭시 및 실리콘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 절연 세라믹 재료는 당 업계에서 사용되는 것이라면 그 종류를 특별히 한정하는 것은 아니나, 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 철 산화물 및 글라스로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상과 절연 폴리머를 혼합한 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 제1 압연 롤러(110) 및 제2 압연 롤러(120)는 재질이 서로 같거나 상이할 수 있고, 상기 재질은 금속 또는 고분자일 수 있다. 상기 금속은 알루미늄, 주석 및 아연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 산화물을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄을 포함할 수 있다. 상기 고분자는 폴리에테르에테르케톤, 폴리올레핀 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르설폰, 폴레페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에틸렌나프탈렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 폴리에테르에테르케톤을 포함할 수 있다.
상기 제1 압연 롤러(110) 및 제2 압연 롤러(120)의 재질이 동일할 경우, 제1 압연 롤러(110) 및 제2 압연 롤러(120)는 일체화되어 있을 수 있다.
상기 절연 코팅부(23)를 형성하는 재료의 종류에 따라, 제1 압연 롤러(110) 및 제2 압연 롤러(120)의 재질을 결정할 수 있다. 일 구체예로, 절연 코팅부(23)를 형성하는 재료가 절연 세라믹 재료일 경우, 전극(20)의 무지부(22)를 압연하는 제1 압연 롤러(110) 또는 제2 압연 롤러(120)의 재질은 고분자일 수 있다. 만약, 상기 재질이 금속일 경우, 세라믹과 금속 모두 강도가 강하여 세라믹과 접촉하는 금속 재질의 제1 단부(112) 또는 제2 단부(122)의 마모가 빠르게 일어날 수 있다. 다른 구체예로, 절연 코팅부(23)를 형성하는 재료가 절연 폴리머 재료일 경우, 전극(20)의 무지부(22)를 압연하는 제1 압연 롤러(110) 또는 제2 압연 롤러(120)의 재질은 금속일 수 있다. 만약, 상기 재질이 고분자일 경우, 절연 폴리머 재료와 고분자 모두 강도가 약하여 무지부(22)의 압연이 제대로 이루어지지 않을 수 있다.
또한, 전극 압연 장치(100)는 제1 중심부(111), 제1 단부(112), 제2 중심부(121) 및 제2 단부(122) 중 적어도 하나의 외주면에는 상기 무지부(22)에, 유지부(21)로부터 무지부(22) 끝단 방향으로 평행하게 다수의 주름을 형성하기 위한 홈과 돌출부가 번갈아 가며 형성될 수 있다. 상기 홈과 돌출부는 단면이 삼각형 유사 형상 또는 반원 유사형상일 수 있다.
본 발명의 전극 압연 장치(100)는 제1 압연 롤러(110)로 전극(20)의 무지부(22)를 압연할 수 있을 뿐만 아니라, 제2 압연 롤러(120)로도 무지부(22)를 압연할 수 있다. 따라서, 경제적인 효과를 가질 수 있다. 더불어, 무지부(22)의 폭 방향 길이, 절연 코팅부(23)를 형성하는 재질의 종류 등 전극(20)의 형태 및 재질이 상이하더라도, 제1 압연 롤러(110) 및 제2 압연 롤러(120)의 재질, 제1-1 외경(r1-1) 대비 제1-2 외경(r1-2) 비율, 제2-1 외경(r2-1) 대비 제2-2 외경(r2-2) 비율, 또는 제1 중심부 및 제2 중심부의 길이 비율(L1/L2) 등을 변경함으로써, 유지부(21)와 동등 수준의 무지부(22) 압연 효과를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 압연 롤러(110) 및 제2 압연 롤러(120)는 일체로 하나의 프레스롤을 형성하며, 상기 프레스롤은 프레스롤을 회전 가능하게 고정하는 프레스롤 고정부(미도시)를 포함할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
10: 압연 롤 11: 중심부
20: 전극 21: 유지부
22: 무지부 23: 절연 코팅부
24: 비절연 코팅부 100: 전극 압연 장치
110: 제1 압연 롤러 111: 제1 중심부
12, 112: 제1 단부 120: 제2 압연 롤러
121: 제2 중심부 13, 122: 제2 단부
r1: 제1 외경 r2: 제2 외경
r1-1: 제1-1 외경 r1-2: 제1-2 외경
r2-1: 제2-1 외경 r2-2: 제2-2 외경
L1: 제1 중심부의 길이 L2: 제2 중심부의 길이
20: 전극 21: 유지부
22: 무지부 23: 절연 코팅부
24: 비절연 코팅부 100: 전극 압연 장치
110: 제1 압연 롤러 111: 제1 중심부
12, 112: 제1 단부 120: 제2 압연 롤러
121: 제2 중심부 13, 122: 제2 단부
r1: 제1 외경 r2: 제2 외경
r1-1: 제1-1 외경 r1-2: 제1-2 외경
r2-1: 제2-1 외경 r2-2: 제2-2 외경
L1: 제1 중심부의 길이 L2: 제2 중심부의 길이
Claims (17)
- 전극 활물질이 코팅된 유지부 및 전극 활물질이 코팅되지 않은 무지부를 포함하며, 상기 무지부는 절연 코팅부와 비절연 코팅부를 포함하는 전극의 무지부에 압력을 가하는 전극 압연 장치로서,
상기 전극 압연 장치는 제1 압연 롤러; 및 제2 압연 롤러를 포함하고,
상기 제1 압연 롤러는 길이 방향으로 제1 중심부 및 상기 제1 중심부의 일 끝단에 위치하는 제1 단부를 포함하고,
상기 제2 압연 롤러는 길이 방향으로 제2 중심부 및 상기 제2 중심부의 일 끝단에 위치하는 제2 단부를 포함하고,
상기 제1 중심부의 타 끝단면 및 제2 중심부의 타 끝단면은 서로 맞닿아 있고,
상기 제1 단부와 연결된 상기 제1 중심부의 제1-1 외경은 상기 제2 중심부의 타 끝단면과 맞닿은 상기 제1 중심부의 제1-2 외경과 서로 상이하고,
상기 제2 단부와 연결된 상기 제2 중심부의 제2-1 외경은 상기 제1 중심부의 타 끝단면과 맞닿은 상기 제2 중심부의 제2-2 외경과 서로 상이하고,
상기 제1-2 외경 및 제2-2 외경은 동일하고,
상기 제1 단부 또는 제2 단부는 상기 절연 코팅부와 비절연 코팅부의 경계에 인접한, 전극 압연 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1-1 외경은 제1-2 외경보다 작고, 제2-1 외경은 제2-2 외경보다 작은 것, 또는
제1-1 외경은 제1-2 외경보다 크고, 제2-1 외경은 제2-2 외경보다 큰 것인, 전극 압연 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 제1 중심부의 길이 및 제2 중심부의 길이는 서로 같거나 상이한 것인, 전극 압연 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 제1 중심부의 길이 및 제2 중심부의 길이는 동일하며,
상기 제1-1 외경 및 제2-1 외경은 서로 같거나 상이한 것인, 전극 압연 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 제1 중심부의 길이 및 제2 중심부의 길이는 서로 상이하며,
상기 제1-1 외경 및 제2-1 외경은 서로 같거나 상이한 것인, 전극 압연 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 제1 중심부 및 제2 중심부의 길이 비율은 3:5 내지 5:3인, 전극 압연 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1-1 외경 대비 상기 제1-2 외경은 0.8 내지 0.99배 또는 1.01 내지 1.2배이고,
상기 제2-1 외경 대비 상기 제2-2 외경은 0.8 내지 0.99배 또는 1.01 내지 1.2배인, 전극 압연 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 단부는 제1 중심부에서 끝단부를 향하여 외경이 점차 작아지는 테이퍼 형상이며,
상기 제2 단부는 제2 중심부에서 끝단부를 향하여 외경이 점차 작아지는 테이퍼 형상인, 전극 압연 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 제1 단부 및 제2 단부의 테이퍼면은 곡면상의 테이퍼면 및 상기 곡면상의 테이퍼면으로부터 연장된 선형 테이퍼면을 포함하는, 전극 압연 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 제1 단부 및 제2 단부의 테이퍼 각도는 서로 같거나 상이한, 전극 압연 장치.
- 제10항에 있어서,
상기 제1 단부 및 제2 단부의 테이퍼 각도는 20 내지 30도인, 전극 압연 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 압연 롤러 및 제2 압연 롤러의 재질은 서로 같거나 상이하고,
상기 재질은 금속 또는 고분자인, 전극 압연 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 절연 코팅부는 절연 폴리머 재료 및 절연 세라믹 재료로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는, 전극 압연 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 압연 롤러 또는 제2 압연 롤러의 재질은 금속이고,
상기 절연 코팅부는 절연 폴리머 재료를 포함하는, 전극 압연 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 압연 롤러 또는 제2 압연 롤러의 재질은 고분자이고,
상기 절연 코팅부는 절연 세라믹 재료를 포함하는, 전극 압연 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 중심부, 제1 단부, 제2 중심부 및 제2 단부 중 적어도 하나의 외주면에는 상기 무지부에, 유지부로부터 무지부 끝단 방향으로 평행하게 다수개의 주름을 형성하기 위한 홈과 돌출부가 번갈아 가며 형성된, 전극 압연 장치.
- 제16항에 있어서,
상기 홈과 돌출부는 단면이 삼각형 유사 형상 또는 반원 유사 형상인, 전극 압연 장치.
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