KR20240050485A - 내화갑 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적을 달성하기 위한 내화갑은 평판 형상을 갖는 바닥부, 상기 바닥부 일면의 테두리를 따라 소정 길이 돌출되도록 구비되는 측벽부, 상기 측벽부 중 적어도 어느 하나에 형성되어, 유체를 배출하는 통기부 및 상기 측벽부의 모서리 중 적어도 어느 하나를 감싸도록 돌출 형성되는 돌출부를 포함한다.
Description
본 발명은 내화갑에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내화갑의 외측 모서리에 확장되도록 돌출되는 돌출부를 구비하여 복수의 내화갑을 이차전지 활물질의 소성을 원활하게 수행할 수 있도록 용이하게 배치할 수 있으며, 내화갑의 재질을 균일 및 미립화하는 입자화를 수행하여 내화갑을 형성하는 입자밀도를 향상시켜 내화갑의 내구성을 향상시키고, 제조 시 단압 프레스가 아닌 양압 프레스를 활용하여 크랙 발생을 방지할 수 있는 내화갑에 관한 것이다.
최근 휴대전화, 노트북 등의 소형 전자기기 또는 차량용 전지 시장의 급속한 확대와 함께 비수계 전해질 이차전지, 특히, 리튬 이차전지의 수요가 급격하게 성장하고 있다.
리튬 이차전지는 에너지 밀도가 높고 출력 특성이 우수하며, 경량화가 가능하므로 이동통신기기, 하이브리드 전기자동차, 가전제품용 에너지 저장장치 등에 널리 사용되고 있다. 이에 따라, 리튬 이차전지의 전극 소재인 양극 활물질 등의 공업적 생산에 있어서, 고품질의 것을 일정 품질로 대량 생산하기 위한 기술이 요구되고 있는 실정이다.
리튬 이차전지의 핵심소재는 양극, 음극, 전해질 및 분리막으로 구분되는데, 현재 상용화된 리튬 이차전지의 양극 소재로는 LiCoO2 또는 NCM(Nickel Cobalt Manganese) 계열의 양극 활물질 등이 있다. 이러한 양극활 물질은 화합물 및 천이금속 화합물을 포함하는 원료물질을 소성 용기인 내화갑(Sagger)에 원료물질의 종류에 따라 400 내지 1200 범위의 온도로 소성함으로써 제조할 수 있다.
종래의 내화갑을 이용하여 소성 공정을 수행하면 반응 부산물로 이산화탄소 등이 발생하며, 특히, 내화갑 내에 잔류하는 이산화탄소는 양극 활물질 표면의 리튬 산화물과 반응하여 탄산 리튬을 형성함으로써, 전지의 용량을 감소시키는 등의 문제가 있다. 이에 따라, 소정 공정에서 반응 부산물로 발생하는 이산화탄소에 의한 전지 성능의 열화가 발생하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 내화갑 표면에 반응성이 적은 물질을 코팅하거나, 내화갑 자체의 열충격 저항성을 올리는 방향이 개발되었지만, 코팅의 번거로움으로 인해 대량 생산이 어렵고, 내화갑 소재와의 열팽창 계수 차이에 의하여 박리가 일어나는 문제점이 있다. 또한, 반응의 정도를 저하시킬 뿐 본질적으로는 양극활물질과 반응한다는 문제점이 있다.
본 발명은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 내화갑의 외측 모서리에 확장되도록 돌출되는 돌출부를 구비하여 복수의 내화갑을 이차전지 활물질의 소성을 원활하게 수행할 수 있도록 용이하게 배치할 수 있으며, 내화갑의 재질을 균일 및 미립화하여 내화갑을 형성하는 입자밀도를 향상시켜 내화갑의 강성을 향상시키고, 제조 시 단압 프레스가 아닌 양압 프레스를 활용하여 크랙 발생을 방지할 수 있는 내화갑을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 내화갑은 평판 형상을 갖는 바닥부, 상기 바닥부 일면의 테두리를 따라 소정 길이 돌출되도록 구비되는 측벽부, 상기 측벽부 중 적어도 어느 하나에 형성되어, 유체를 배출하는 통기부 및 상기 측벽부의 모서리 중 적어도 어느 하나를 감싸도록 돌출 형성되는 돌출부를 포함한다.
이때, 상기 돌출부는 상기 측벽부의 모서리 하부에 돌출 형성될 수 있다.
또한, 상기 내화갑의 재질은 적어도 두 개 이상의 원료를 혼합하여 제작될 수 있다.
또한, 혼합된 상기 원료는 분무 건조기를 이용하여 입자화하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 통기부는 상기 측벽부의 상단에서 소정 깊이로 형성되는 노치일 수 있다.
또한, 상기 바닥부 및 측벽부, 상호 인접한 상기 측벽부가 접하는 모서리는 소정의 곡률 반경을 갖도록 라운드 처리될 수 있다.
본 발명에 따른 내화갑은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 내화갑의 외측 모서리부에 돌출부를 형성하여 내화갑을 보호하는 한편, 돌출부를 통해 복수의 내화갑을 배열 시 용이하게 배치할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 돌출부를 통해 복수의 내화갑을 배치함으로써 인접한 내화갑과 일정한 거리로 이격되어, 배치 간격을 최소화하고 안정적으로 배치하고, 돌출부를 상호 밀착시켜 흔들림 등을 방지함과 동시에 일정하게 이격되도록 배치됨에 따라 균일하고 안정적으로 소정 공정을 수행할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 돌출부를 통해 상호 인접한 내화갑이 일정하게 이격됨에 따라 소성 공정에서 발생하는 급배기의 흐름을 원활하게 할 수 있는 효과가 있다.
넷째, 바닥부 및 측벽부, 상호 인접한 측벽부가 접하는 내측 모서리부분이 라운드 처리되어 소성 반응 중 발생하는 이산화탄소 또는 수증기가 내부 모서리에 농축되는 것을 억제할 수 있는 효과가 있다.
다섯째, 내화갑을 형성하는 원료를 분무건조기를 이용하여 균일화 및 미립화 등의 입자화 처리하여 원료 간의 밀도를 향상시켜 내화갑의 강성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
여섯째, 내화갑을 가압 성형하는 경우 단압 프레스가 아닌 양압 프레스를 활용함에 따라 가압에 따른 상부 및 하부의 밀도 차를 최소화하여 크랙 발생을 방지하여 내화갑의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 상기 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 내화갑의 사시도; 및
도 3은 본 발명에 따른 내화갑의 평면도이다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 내화갑의 사시도; 및
도 3은 본 발명에 따른 내화갑의 평면도이다.
본 발명의 이점 및 특징 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2구성요소일수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
내화갑의 구성
본 발명에 따른 내화갑은 이차전지 활물질 소성용으로 활용되는 것으로서, 크게 바닥부, 측벽부, 통기부 및 돌출부로 구성된다.
바닥부는 소성하고자 하는 이차전지 활물질의 형상 및 면적 등과 대응되는 형상으로 이루어지는 것으로서, 본 발명에서는 사각형 평판 형상으로 이루어지는 것을 중심으로 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것이 아니며, 오각형, 육각형 또는 다각형 등 다양한 형상 및 크기로 이루어질 수 있다.
측벽부는 바닥부의 상면 테두리를 따라 소정 높이로 형성될 수 있다. 이러한 측벽부의 높이는 소성하고자 하는 이차전지 활물질의 두께 등을 고려하여 다양한 높이로 설정될 수 있다. 이러한 측벽부는 인접한 측벽부와 밀착되도록 구비되거나, 일체로 형성될 수 있다.
통기부는 내화갑 내부에서 이차전지 활물질이 소성되며 발생하는 이산화탄소 등과 같은 공기가 외부로 배출될 수 있는 통로 역할을 수행하는 것이다. 이러한 통기부는 측벽부 중 적어도 어느 하나의 일측에 형성될 수 있으며, 그 형태는 관통공 등으로 이루어질 수 있지만, 바람직하게는 측벽부 중 적어도 어느 하나의 상단 중심 일측에서 내측으로 형성되는 노치 형상의 홈으로 이루어지는 것이 좋다. 이처럼 통기부가 노치 형상으로 이루어지는 경우에는 통기부를 제외하한 측벽부의 형상과 대응되는 형상의 홈이 바닥부의 하면에 형성되어 내화갑의 적층을 용이하게 할 수도 있다.
돌출부는 측벽부의 외주면 일측, 바람직하게는 측벽부가 인접한 측벽부와 접하는 모서리 부위, 보다 바람직하게는 모서리의 하부 일측에 모서리를 감싸도록 돌출 형성된다. 이때, 돌출부의 측면은 측벽부와 대응되는 각도를 갖도록 이루어지고, 돌출부의 모서리는 라운딩 처리될 수 있다. 즉, 돌출부의 측면은 대응되는 측벽부와 평행하게 이루어지는 것이다. 이처럼, 돌출부의 측면이 측벽부와 평행하게 형성됨에 따라 복수의 내화갑을 배치하는 경우 돌출부의 측면이 상호 접하도록 배치하면, 안정적으로 복수의 내화갑을 동일한 간격으로 이격되도록 배치할 수 있다. 이러한 돌출부의 돌출 길이는 이차전지 활물질 소성 시 소성이 원활하게 이루어질 수 있도록 인접한 내화갑의 이격거리 등을 고려하여 다양하게 이루어질 수 있다.
이와 같이, 내화갑의 외관을 형성하는 바닥부 및 측벽부의 재질은 이차전지용 활물질에 포함되어 있는 리튬 성분에 의한 침식 및 반응이 적으며, 활물질을 합성하기 위한 고온에서도 버틸 수 있는 고내열성 재질을 사용하는 것이 좋다. 또한, 소성 시 내화갑의 입자가 이탈하여 활물질에 혼입되지 않고, 급열, 급냉의 과정에서 열충격저항성이 우수한 재질을 사용하여야 한다. 바람직하게는 뮬라이트(3Al2O32SiO2), 코디어라이트, 스피넬 또는 지르콘 등으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이때, 재료의 밀도를 향상시켜 내화갑의 강도를 향상시킬 수 있도록 단순히 재료를 혼합하는 것이 아니라 혼합된 재료 분말들이 균일하고, 미세한 입자를 가질 수 있도록 입자화 공정을 수행한 후 바닥부 및 측벽부를 제작할 수 있다. 이를 위하여, 둘 이상의 재료를 분무 건조기(Spray Dryer)에 투입하여 혼합된 재료를 미립자화 하여 재료 분말을 균일하고, 미세한 입자로 형성하고, 이를 이용하여 내화갑을 제조하기 때문에 재료 분말의 밀도가 향상된다.
전술한 구성을 갖는 내화갑은 각각의 구성을 별도로 제작하여 결합할 수 있지만, 금형을 이용하여 일체로 성형하는 것이 바람직하며, 이때, 기존의 단압 프레스를 통해 제작 시 상하부 밀도에 편차가 크기 때문에 압력이 적은 하부에서 크랙이 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 양압 프레스를 이용하여 상하부 밀도의 편차를 감소하여 크랙 발생을 방지하는 것이 좋다.
내화갑의 제조방법
전술한 구성을 갖는 내화갑을 제조하는 방법에 대해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 내화갑을 형성하기 위한 재료를 배합한다. 이러한 재료의 배합은 다양한 장치를 이용할 수 있지만, 바람직하게는 볼밀을 이용하여 하나 또는 둘 이상의 재료를 혼합하여 볼밀에 투입 후 투입된 재료를 분말화할 수 있다.
다음으로, 배합이 완료된 분말을 분무건조기 등과 같은 장치에 투입하여 재료를 입자화할 수 있다. 이처럼 재료를 입자화함에 따라 재료 분말을 균질화할 수 있으며, 재료 분말이 균질화됨에 따라 내화갑 성형 시 재료 분말 간의 밀도가 향상되어 성형성이 향상되고 성형이 완료된 내화갑의 안정성을 향상시켜 강도를 향상시킬 수 있다.
다음으로, 배합 및 입자화가 완료된 재료를 이용하여 내화갑을 성형한다. 이때, 내화갑은 전술한 구성과 대응되는 금형을 이용하여 가압 성형할 수 있다. 이때, 본 발명에서는 단압 프레스가 아닌 양압 프레스 장치를 이용하여 상부 및 하부에 고른 압력을 전달하여 성형 시 내화갑의 크랙 발생을 방지하고, 밀도 및 안정성을 높일 수 있다.
마지막으로, 가압 성형이 완료된 내화갑을 소성하여 내화갑의 제조를 완료한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 내화갑
100: 바닥부
200: 측벽부
300: 통기부
400: 돌출부
100: 바닥부
200: 측벽부
300: 통기부
400: 돌출부
Claims (6)
- 평판 형상을 갖는 바닥부;
상기 바닥부 일면의 테두리를 따라 소정 길이 돌출되도록 구비되는 측벽부;
상기 측벽부 중 적어도 어느 하나에 형성되어, 유체를 배출하는 통기부; 및
상기 측벽부의 모서리 중 적어도 어느 하나를 감싸도록 돌출 형성되는 돌출부;
를 포함하는 내화갑. - 제1항에 있어서,
상기 돌출부는 상기 측벽부의 모서리 하부에 돌출 형성되는 내화갑. - 제1항에 있어서,
상기 내화갑의 재질은 적어도 두 개 이상의 원료를 혼합하여 제작되는 내화갑. - 제3항에 있어서,
혼합된 상기 원료는 분무 건조기를 이용하여 입자화하여 사용하는 내화갑. - 제1항에 있어서,
상기 통기부는 상기 측벽부의 상단에서 소정 깊이로 형성되는 노치인 내화갑. - 제1항에 있어서,
상기 바닥부 및 측벽부, 상호 인접한 상기 측벽부가 접하는 모서리는 소정의 곡률 반경을 갖도록 라운드 처리된 내화갑.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220129307A KR20240050485A (ko) | 2022-10-11 | 2022-10-11 | 내화갑 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220129307A KR20240050485A (ko) | 2022-10-11 | 2022-10-11 | 내화갑 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240050485A true KR20240050485A (ko) | 2024-04-19 |
Family
ID=90882265
Family Applications (1)
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| KR1020220129307A KR20240050485A (ko) | 2022-10-11 | 2022-10-11 | 내화갑 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240050485A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100314726B1 (ko) | 1999-11-08 | 2001-11-17 | 신현준 | 지르코니아가 코팅된 알루미나 내화갑의 제조방법 |
-
2022
- 2022-10-11 KR KR1020220129307A patent/KR20240050485A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100314726B1 (ko) | 1999-11-08 | 2001-11-17 | 신현준 | 지르코니아가 코팅된 알루미나 내화갑의 제조방법 |
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