WO2017086592A1 - 전극 건조장치 및 이에 따라 제조된 전극을 포함하는 배터리 셀 - Google Patents

전극 건조장치 및 이에 따라 제조된 전극을 포함하는 배터리 셀 Download PDF

Info

Publication number
WO2017086592A1
WO2017086592A1 PCT/KR2016/010935 KR2016010935W WO2017086592A1 WO 2017086592 A1 WO2017086592 A1 WO 2017086592A1 KR 2016010935 W KR2016010935 W KR 2016010935W WO 2017086592 A1 WO2017086592 A1 WO 2017086592A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
drying
clamping
drying apparatus
unit
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/010935
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김영진
김혁수
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to CN201680031358.8A priority Critical patent/CN108370022B/zh
Priority to EP16866545.3A priority patent/EP3291336B1/en
Priority to US15/571,343 priority patent/US10389002B2/en
Priority to JP2018533027A priority patent/JP6724143B2/ja
Publication of WO2017086592A1 publication Critical patent/WO2017086592A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/18—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by conduction, i.e. the heat is conveyed from the heat source, e.g. gas flame, to the materials or objects to be dried by direct contact
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/18—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by conduction, i.e. the heat is conveyed from the heat source, e.g. gas flame, to the materials or objects to be dried by direct contact
    • F26B3/20—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by conduction, i.e. the heat is conveyed from the heat source, e.g. gas flame, to the materials or objects to be dried by direct contact the heat source being a heated surface, e.g. a moving belt or conveyor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B5/00—Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat
    • F26B5/04—Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat by evaporation or sublimation of moisture under reduced pressure, e.g. in a vacuum
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to an electrode drying apparatus and a battery cell comprising the electrode produced accordingly.
  • the secondary battery having high application characteristics and high electrical density such as energy efficiency according to the product group is not only a portable device but also an electric vehicle (EV) or a hybrid vehicle (HEV) driven by an electric driving source. It is applied universally.
  • the secondary battery is attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency in that not only the primary advantage of drastically reducing the use of fossil fuels is generated but also no by-products of energy use are generated.
  • Types of secondary batteries currently widely used include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, nickel zinc batteries, and the like.
  • the operating voltage of such a unit secondary battery cell that is, a unit battery cell is about 2.5V to 4.2V. Therefore, when a higher output voltage is required, a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in series. In addition, the battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in parallel according to the charge / discharge capacity required for the battery pack. Therefore, the number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to the required output voltage or charge / discharge capacity.
  • Such a battery cell as a secondary battery is generally impregnated with a lithium electrolyte solution in an electrode assembly comprising a positive electrode containing a lithium transition metal oxide as an electrode active material, a negative electrode containing a carbon-based active material, and a separator. It consists of one structure.
  • the electrodes of such battery cells are generally made by coating an electrode slurry on a metal foil.
  • the electrode slurry is prepared by mixing an electrode mixture composed of an electrode active material, a conductive material, and a binder for adhering it to an electrode foil with an organic solvent.
  • lithium cobalt-based oxide, lithium manganese-based oxide, lithium nickel-based oxide, lithium composite oxide and the like are mainly used as the positive electrode active material, and carbon-based materials are mainly used as the negative electrode active material.
  • the electrode of the battery cell is prepared by dispersing an active material, a conductive material, a binder, and the like in a solvent to prepare a slurry, and then applying the slurry directly to a current collector, or applying the slurry on a separate support It is then produced by laminating a film peeled from the support on a current collector. Then, after the electrode is rolled into a roll shape, the residual solvent, residual moisture, etc. are removed through the electrode drying apparatus.
  • a conventional electrode drying apparatus is generally configured to include a drying chamber formed in a vacuum atmosphere and a heat source portion for supplying dry hot air from the outside of a roll-shaped electrode rolled in the drying chamber.
  • an object of the present invention is to provide an electrode drying apparatus capable of increasing the drying efficiency of an electrode, and a battery cell including an electrode manufactured according to the electrode drying apparatus.
  • the present invention provides an electrode drying apparatus, comprising: a drying chamber for receiving a rolled electrode rolled; And a drying unit provided in the drying chamber to dry the electrode and surrounding the electrode.
  • the drying unit includes a heat source unit for providing heat to dry the electrode; And a clamping part supplying heat provided from the heat source part to the electrode and surrounding the outer surface of the electrode.
  • the inner surface of the clamping portion may be in direct contact with the outer surface of the electrode.
  • the clamping part may pressurize the electrode to prevent heat loss of the electrode.
  • a heating wire may be provided on the inner surface of the clamping portion.
  • the clamping part may be made of a thermally conductive material.
  • the clamping part may be made of stainless steel.
  • the clamping unit may include a first clamping member surrounding a portion of an outer surface of the electrode; And a second clamping member rotatably mounted to the first clamping member and surrounding the remaining portion of the outer surface of the electrode.
  • the interior of the drying chamber may be formed in a vacuum atmosphere.
  • the present invention provides a battery cell comprising a battery cell, an electrode manufactured according to the electrode drying apparatus according to the above-described embodiments.
  • an electrode drying apparatus that can increase the drying efficiency of the electrode and a battery cell including the electrode manufactured according to such an electrode drying apparatus.
  • an electrode drying apparatus capable of preventing the spring back phenomenon of the electrode and a battery cell including the electrode manufactured according to the electrode drying apparatus.
  • FIG. 1 is a view for explaining an electrode drying apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining a drying unit of the electrode drying apparatus of FIG.
  • 3 and 4 are views for explaining the operation of the electrode drying apparatus of FIG.
  • FIG. 1 is a view for explaining an electrode drying apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a view for explaining a drying unit of the electrode drying apparatus of FIG.
  • the electrode drying apparatus 1 is a device for drying the electrode 10 of a battery cell, and includes a drying chamber 20, an electrode roller 30, and a drying unit 50. can do.
  • the electrode 10 may be prepared by dispersing an active material, a conductive material, a binder, and the like in a solvent to prepare a slurry, and then applying the slurry directly to a current collector, or applying the slurry on a separate support, after It can be produced by laminating the peeled film on the current collector.
  • the electrode 10 may be provided in a drying chamber 20 to be described later in a roll shape rolled up to remove residual solvent and residual moisture.
  • the drying chamber 20 may accommodate the rolled electrode 10, an electrode roller 30, a drying unit 50, and various facilities of the electrode drying apparatus 1.
  • the interior of the drying chamber 20 may be formed in a vacuum atmosphere to prevent oxidation of the electrode mixture applied to the electrode 10.
  • the electrode roller 30 is for winding or unwinding the electrode 10, and may roll the electrode 10 into the rolled roll shape. In addition, the electrode roller 30 may support the electrode 10.
  • the drying unit 50 is for drying the electrode 10, is provided in the drying chamber 20, and may surround the electrode 10.
  • the drying unit 50 may include a heat source part 100 and a clamping part 200.
  • the heat source unit 100 may provide heat to dry the electrode 10.
  • the heat source unit 100 may be formed of various heat sources that may provide heat for drying the electrode 10.
  • the clamping part 200 is for supplying heat provided from the heat source part 100 to the electrode 10 and may be provided at one side of the heat source part 100.
  • the clamping part 200 may be made of a thermally conductive material having a high thermal conductivity to facilitate effective heat transfer to the electrode 10.
  • the clamping part 200 may be made of a stainless steel material having high thermal conductivity and high corrosion resistance.
  • the clamping part 200 may completely surround the outer surfaces 12 and 14 of the electrode 10.
  • the inner surfaces 212 and 222 of the clamping part 200 may directly contact the outer surfaces 12 and 14 of the electrode 10.
  • hot wires may be provided on inner surfaces 212 and 222 of the clamping part 200 for more effective heat transfer. Accordingly, the clamping unit 200 may more effectively transfer the heat supplied from the heat source unit 100 to the electrode 10.
  • the clamping part 200 may surround the outer surfaces 12 and 14 of the electrode 10 while pressing the electrode 10 to prevent heat loss of the electrode 10. Accordingly, the clamping part 200 may seal the electrode 10, thereby preventing the leakage of heat supplied to the electrode 10.
  • the clamping part 200 may include a first clamping member 210, a second clamping member 220, and a connection hinge 230.
  • the first clamping member 210 may surround a portion 12 of the outer surface of the electrode 10 and may press the portion 12 of the outer surface of the electrode 10.
  • the inner surface 212 of the first clamping member 210 may be in contact with a portion 12 of the outer surface of the electrode 10 and may have a heating wire.
  • the second clamping member 220 may surround the remaining outer portion 14 of the electrode 10 and may press the remaining outer portion 14 of the electrode 10.
  • the inner surface 222 of the second clamping member 220 may contact the remaining portion 14 of the outer surface of the electrode 10 and may have a heating wire.
  • the second clamping member 220 may be rotatably mounted to the first clamping member 210.
  • the connecting hinge 230 may connect the first clamping member 210 and the second clamping member 220 to guide rotation of the second clamping member 220.
  • 3 and 4 are views for explaining the operation of the electrode drying apparatus of FIG.
  • the drying unit 50 in the drying chamber 20 supports the rolled roll-shaped electrode 10. 30 may be seated on the clamping part 200.
  • the drying unit 50 rotates the second clamping member 220 to seat the electrode 10 and the electrode roller 30 into the clamping part 200. ) Can be opened.
  • the drying unit 50 rotates the second clamping member 220 to clamp the electrode 10 and the electrode roller 30.
  • the unit 200 may be disposed inside. At this time, the outer portion 12 of the electrode 10 is pressed while contacting the inner surface 212 of the first clamping member 210, the remaining portion 14 of the outer surface of the electrode 10 is the second clamping It may be pressed while contacting the inner surface 222 of the member 220.
  • the electrode 10 may be sealed inside the clamping part 200 while being completely surrounded by the first clamping member 210 and the second clamping member 220.
  • the heat source unit 100 of the drying unit 50 provides heat to the clamping unit 200, and the clamping unit 200 transfers heat provided from the heat source unit 100 to the electrode 10. I can deliver it.
  • the clamping part 200 having a high thermal conductivity directly contacts and presses the electrode 10 completely, so that the electrode 10 may be dried by indirect drying hot air. The heat of drying can be transferred more effectively to the inside of the).
  • the drying uniformity between the outer side and the inner side of the electrode 10 is ensured, so that the residual solvent and the residual moisture can be effectively removed even inside the electrode.
  • the electrode drying apparatus 1 according to the present embodiment can significantly improve the drying efficiency of the electrode 10.
  • the battery cell including the electrode manufactured according to the drying apparatus 1 can prevent the spring back phenomenon of the electrode in advance, it can have a higher energy density and higher safety.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 건조장치는, 말려진 롤 형상의 전극을 수용하는 건조 챔버 및 건조 챔버 내에 구비되어 전극을 건조시키며, 전극을 둘러싸는 건조 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전극 건조장치 및 이에 따라 제조된 전극을 포함하는 배터리 셀
본 발명은 전극 건조장치 및 이에 따라 제조된 전극을 포함하는 배터리 셀에 관한 것이다.
본 출원은 2015년 11월 20일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2015-0163441호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.2V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
이러한 이차전지로서의 배터리 셀, 특히, 리튬 이차전지로서의 배터리 셀은, 일반적으로, 전극 활물질로서 리튬 전이금속 산화물을 포함하는 양극, 카본계 활물질을 포함하는 음극 및 분리막으로 이루어지는 전극 조립체에 리튬 전해액을 함침한 구조로 이루어진다.
이러한 배터리 셀의 전극은 일반적으로 금속 호일에 전극 슬러리를 코팅하여 제조된다. 전극 슬러리는 전극 활물질, 도전재 및 이를 전극 호일에 접착하기 위한 바인더로 구성된 전극 합제를 유기 용제에 혼합하여 제조된다. 여기서, 양극 활물질로는 주로 리튬 코발트계 산화물, 리튬 망간계 산화물, 리튬 니켈계 산화물 및 리튬 복합 산화물 등이 사용되며, 음극 활물질로는 주로 탄소계 물질이 사용된다.
그리고, 이러한 배터리 셀의 전극은, 일반적으로, 활물질, 도전재 및 바인더 등을 용매에 분산시켜 슬러리를 제조한 다음, 슬러리를 집전체에 직접 도포하여 형성하거나 또는 슬러리를 별도의 지지체 상부에 도포시킨 후 지지체로부터 박리한 필름을 집전체 상에 라미네이션하여 형성하는 것으로 제조된다. 이후, 이러한 전극은 롤 형상으로 말려진 후, 전극 건조장치를 통해 잔류 용제 및 잔류 수분 등을 제거하게 된다.
종래 전극 건조장치는, 일반적으로, 진공 분위기로 조성되는 건조 챔버 및 건조 챔버 내에서 말려진 롤 형상의 전극 외측에서 건조 열풍을 공급하는 열원부를 포함하여 구성된다.
그러나, 종래 전극 건조장치에서는, 간접적인 건조 열풍에 의해 건조되는 롤 형상의 전극의 외측과 전극의 내측 사이의 온도 차이가 발생하게 된다. 이에 따라, 종래 전극 건조장치에서는 전극의 외측과 전극의 내측 사이의 건조 균일성이 확보되기 어려워 전극 내측에서의 잔류 용제 및 잔류 수분 제거 효율이 떨어지며, 특히, 음극의 경우, 전극이 부풀어오르는 스프링 백(Spring Back) 현상이 나타나는 문제가 있다. 스프링 백 현상은 추후 배터리 셀의 에너지 밀도 저하 및 안정성 문제 등을 야기할 수 있다.
그러므로, 전극 건조장치에서 전술한 문제점을 해결할 수 있도록 전극의 건조 효율을 높일 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은 전극의 건조 효율을 높일 수 있는 전극 건조장치 및 이러한 전극 건조장치에 따라 제조된 전극을 포함하는 배터리 셀을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 전극 건조장치로서, 말려진 롤 형상의 전극을 수용하는 건조 챔버; 및 상기 건조 챔버 내에 구비되어 상기 전극을 건조시키며, 상기 전극을 둘러싸는 건조 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 건조장치를 제공한다.
상기 건조 유닛은, 상기 전극을 건조시킬 수 있게 열을 제공하는 열원부; 및 상기 열원부로부터 제공된 열을 상기 전극으로 공급하며, 상기 전극의 외면을 둘러싸는 클램핑부;를 포함할 수 있다.
상기 클램핑부의 내면은, 상기 전극의 외면에 직접적으로 접촉될 수 있다.
상기 클램핑부는, 상기 전극의 열 손실을 방지할 수 있게 상기 전극을 가압할 수 있다.
상기 클램핑부의 내면에는, 열선이 구비될 수 있다.
상기 클램핑부는, 열전도성 재질로 이루어질 수 있다.
상기 클램핑부는, 스테인레스 스틸 재질로 이루어질 수 있다.
상기 클램핑부는, 상기 전극의 외면 일부분을 둘러싸는 제1 클램핑부재; 및 상기 제1 클램핑부재에 회동 가능하게 장착되며, 상기 전극의 외면 나머지 부분을 둘러싸는 제2 클램핑부재;를 포함할 수 있다.
상기 건조 챔버의 내부는, 진공 분위기로 조성될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 셀로서, 전술한 실시예들에 따른 전극 건조장치에 따라 제조된 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀을 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 전극의 건조 효율을 높일 수 있는 전극 건조장치 및 이러한 전극 건조장치에 따라 제조된 전극을 포함하는 배터리 셀을 제공할 수 있다.
이에 따라, 전극의 스프링 백 현상을 방지할 수 있는 전극 건조장치 및 이러한 전극 건조장치에 따라 제조된 전극을 포함하는 배터리 셀을 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 건조장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 전극 건조장치의 건조 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 전극 건조장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 건조장치를 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 전극 건조장치의 건조 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전극 건조장치(1)는, 배터리 셀의 전극(10)을 건조하기 위한 장치로서, 건조 챔버(20), 전극 롤러(30) 및 건조 유닛(50)을 포함할 수 있다.
상기 전극(10)은 일반적으로, 활물질, 도전재 및 바인더 등을 용매에 분산시켜 슬러리를 제조한 다음, 슬러리를 집전체에 직접 도포하여 형성하거나 또는 슬러리를 별도의 지지체 상부에 도포시킨 후 지지체로부터 박리한 필름을 집전체 상에 라미네이션하여 형성하는 것으로 제조될 수 있다. 이러한 상기 전극(10)은 잔류 용제 및 잔류 수분 제거를 위해 말려진 롤 형상으로 후술하는 건조 챔버(20) 내에 마련될 수 있다.
상기 건조 챔버(20)는 상기 말려진 롤 형상의 전극(10), 후술하는 전극 롤러(30), 건조 유닛(50) 및 상기 전극 건조장치(1)의 각종 설비 등을 수용할 수 있다. 이러한 상기 건조 챔버(20)의 내부는 상기 전극(10)에 도포된 전극 합제 등의 산화를 방지하도록 진공 분위기로 조성될 수 있다.
상기 전극 롤러(30)는 상기 전극(10)을 와인딩하거나 또는 언와인딩하는 것으로서, 상기 전극(10)을 상기 말려진 롤 형상으로 롤링할 수 있다. 아울러, 상기 전극 롤러(30)는 상기 전극(10)을 지지할 수 있다.
상기 건조 유닛(50)은 상기 전극(10)을 건조시키기 위한 것으로서, 상기 건조 챔버(20) 내에 구비되며, 상기 전극(10)을 둘러쌀 수 있다. 이러한 상기 건조 유닛(50)은, 열원부(100) 및 클램핑부(200)를 포함할 수 있다.
상기 열원부(100)는 상기 전극(10)을 건조시킬 수 있는 열을 제공할 수 있다. 여기서, 상기 열원부(100)는 상기 전극(10)을 건조시킬 수 있는 열을 제공할 수 있는 다양한 열원으로 이루어질 수 있다.
상기 클램핑부(200)는 상기 열원부(100)로부터 제공된 열을 상기 전극(10)으로 공급하기 위한 것으로서, 상기 열원부(100)의 일측에 구비될 수 있다. 이러한 상기 클램핑부(200)는 상기 전극(10)으로의 효과적인 열 전달을 도모할 수 있게 높은 열전도율을 갖는 열전도성 재질로 이루어질 수 있다. 예로써, 상기 클램핑부(200)는 높은 열전도율을 가지며 높은 내부식성을 갖는 스테인레스 스틸 재질로 이루어질 수 있다.
상기 클램핑부(200)는 상기 전극(10)의 외면(12, 14)을 완전히 둘러쌀 수 있다. 여기서, 상기 클램핑부(200)의 내면(212, 222)은 상기 전극(10)의 외면(12, 14)에 직접적으로 접촉될 수 있다.
아울러, 상기 클램핑부(200)의 내면(212, 222)에는 보다 효과적인 열 전달을 위해 열선이 구비될 수 있다. 이에 따라, 상기 클램핑부(200)는 상기 열원부(100)로부터 공급된 열을 상기 전극(10)으로 보다 효과적으로 전달할 수 있다.
그리고, 상기 클램핑부(200)는 상기 전극(10)의 열 손실을 방지할 수 있게 상기 전극(10)을 가압하면서 상기 전극(10)의 외면(12, 14)을 둘러쌀 수 있다. 이에 따라, 상기 클램핑부(200)는 상기 전극(10)을 밀봉시킬 수 있어, 상기 전극(10)으로 공급된 열의 유출을 방지할 수 있다.
상기 클램핑부(200)는, 제1 클램핑부재(210), 제2 클램핑부재(220) 및 연결 힌지(230)를 포함할 수 있다.
상기 제1 클램핑부재(210)는 상기 전극(10)의 외면 일부분(12)을 둘러싸며, 상기 전극(10)의 외면 일부분(12)을 가압할 수 있다. 여기서, 상기 제1 클램핑부재(210)의 내면(212)은 상기 전극(10)의 외면 일부분(12)에 접촉되며, 열선을 구비할 수 있다.
상기 제2 클램핑부재(220)는 상기 전극(10)의 외면 나머지 부분(14)을 둘러싸며, 상기 전극(10)의 외면 나머지 부분(14)을 가압할 수 있다. 여기서, 상기 제2 클램핑부재(220)의 내면(222)은 상기 전극(10)의 외면 나머지 부분(14)에 접촉되며, 열선을 구비할 수 있다. 이러한 상기 제2 클램핑부재(220)는 상기 제1 클램핑부재(210)에 회동 가능하게 장착될 수 있다.
상기 연결 힌지(230)는 상기 제1 클램핑부재(210)와 상기 제2 클램핑부재(220)를 연결하며, 상기 제2 클램핑부재(220)의 회동을 가이드 할 수 있다.
이하에서는, 이러한 구조의 상기 전극 건조장치(1)의 동작에 대해 자세히 살펴보겠다.
도 3 및 도 4는 도 1의 전극 건조장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 전극 건조장치(1)에서, 먼저, 상기 건조 챔버(20) 내의 상기 건조 유닛(50)은 상기 말려진 롤 형상의 전극(10)을 지지하는 상기 전극 롤러(30)를 상기 클램핑부(200)로 안착시킬 수 있다. 이때, 상기 건조 유닛(50)는 상기 전극(10) 및 상기 전극 롤러(30)를 상기 클램핑부(200) 내부로 안착시킬 수 있게 상기 제2 클램핑부재(220)를 회동시켜 상기 클램핑부(200)를 개방시킬 수 있다.
상기 전극(10) 및 상기 전극 롤러(30)가 안착되면, 상기 건조 유닛(50)은 상기 제2 클램핑부재(220)를 회동시켜 상기 상기 전극(10) 및 상기 전극 롤러(30)를 상기 클램핑부(200) 내부에 배치시킬 수 있다. 이때, 상기 전극(10)의 외면 일부분(12)은 상기 제1 클램핑부재(210)의 내면(212)에 접촉되면서 가압되며, 상기 전극(10)의 외면 나머지 부분(14)은 상기 제2 클램핑부재(220)의 내면(222)에 접촉되면서 가압될 수 있다.
이에 따라, 상기 전극(10)은 상기 제1 클램핑부재(210) 및 상기 제2 클램핑부재(220)에 의해 완전히 둘러싸인 채 상기 클램핑부(200) 내부에 밀봉될 수 있다.
이후, 건조 유닛(50)의 상기 열원부(100)는 상기 클램핑부(200)로 열을 제공하고, 상기 클램핑부(200)는 상기 열원부(100)로부터 제공된 열을 상기 전극(10)으로 전달할 수 있다.
본 실시예에서는 높은 열전도율을 갖는 상기 클램핑부(200)가 상기 전극(10)을 완전히 둘러싸면서 직접적으로 접촉 가압하는 바, 간접적인 건조 열풍으로 상기 전극(10)을 건조시키는 경우보다 상기 전극(10)의 내측으로도 보다 효과적으로 건조 열이 전달될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 상기 전극 건조장치(1)에서는 상기 전극(10)의 외측과 내측 사이의 건조 균일성이 확보되는 바, 전극 내측에서도 잔류 용제 및 잔류 수분을 효과적으로 제거할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 상기 전극 건조장치(1)는 상기 전극(10)의 건조 효율을 현저히 향상시킬 수 있다.
이에 따라, 상기 전극 건조장치(1)에 따라 제조된 전극에는 잔류 용제 및 잔류 수분을 거의 완전히 제거될 수 있다. 따라서, 상기 건조장치(1)에 따라 제조된 전극을 포함하는 배터리 셀은 상기 전극의 스프링 백 현상을 미연에 방지할 수 있어, 보다 높은 에너지 밀도 및 보다 높은 안전성을 가질 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

Claims (10)

  1. 말려진 롤 형상의 전극을 수용하는 건조 챔버; 및
    상기 건조 챔버 내에 구비되어 상기 전극을 건조시키며, 상기 전극을 둘러싸는 건조 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 건조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 건조 유닛은,
    상기 전극을 건조시킬 수 있게 열을 제공하는 열원부; 및
    상기 열원부로부터 제공된 열을 상기 전극으로 공급하며, 상기 전극의 외면을 둘러싸는 클램핑부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 건조장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 클램핑부의 내면은,
    상기 전극의 외면에 직접적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 전극 건조장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 클램핑부는,
    상기 전극의 열 손실을 방지할 수 있게 상기 전극을 가압하는 것을 특징으로 하는 전극 건조장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 클램핑부의 내면에는,
    열선이 구비되는 것을 특징으로 하는 전극 건조장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 클램핑부는,
    열전도성 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전극 건조장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 클램핑부는,
    스테인레스 스틸 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전극 건조장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 클램핑부는,
    상기 전극의 외면 일부분을 둘러싸는 제1 클램핑부재; 및
    상기 제1 클램핑부재에 회동 가능하게 장착되며, 상기 전극의 외면 나머지 부분을 둘러싸는 제2 클램핑부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 건조장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 건조 챔버의 내부는,
    진공 분위기로 조성되는 것을 특징으로 하는 전극 건조장치.
  10. 제1항에 따른 전극 건조장치에 따라 제조된 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
PCT/KR2016/010935 2015-11-20 2016-09-29 전극 건조장치 및 이에 따라 제조된 전극을 포함하는 배터리 셀 WO2017086592A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680031358.8A CN108370022B (zh) 2015-11-20 2016-09-29 电极干燥装置和包括根据电极干燥装置制造的电极的电池单元
EP16866545.3A EP3291336B1 (en) 2015-11-20 2016-09-29 Electrode drying device, and battery cell comprising electrode manufactured according to same
US15/571,343 US10389002B2 (en) 2015-11-20 2016-09-29 Electrode drying device, and battery cell comprising electrode manufactured according to same
JP2018533027A JP6724143B2 (ja) 2015-11-20 2016-09-29 電極乾燥装置及びそれによって製造された電極を含むバッテリーセル

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2015-0163441 2015-11-20
KR1020150163441A KR101943507B1 (ko) 2015-11-20 2015-11-20 전극 건조장치 및 이에 따라 제조된 전극을 포함하는 배터리 셀

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017086592A1 true WO2017086592A1 (ko) 2017-05-26

Family

ID=58718101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/010935 WO2017086592A1 (ko) 2015-11-20 2016-09-29 전극 건조장치 및 이에 따라 제조된 전극을 포함하는 배터리 셀

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10389002B2 (ko)
EP (1) EP3291336B1 (ko)
JP (1) JP6724143B2 (ko)
KR (1) KR101943507B1 (ko)
CN (1) CN108370022B (ko)
WO (1) WO2017086592A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3591745A4 (en) * 2018-01-29 2020-07-01 Lg Chem, Ltd. ELECTRODE MOUNTING UNIT AND ELECTRIC DRYING DEVICE THEREFOR

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4135064A4 (en) * 2021-03-31 2023-11-22 LG Energy Solution, Ltd. ELECTRODE DRYING DEVICE
KR20230001265A (ko) 2021-06-28 2023-01-04 주식회사 엘지에너지솔루션 열전도 필름을 포함하는 전극 건조용 롤 및 이를 이용한 전극 건조 방법
CN114001529B (zh) * 2021-10-30 2023-03-14 合肥众禾动力新能源科技有限公司 一种电芯加工过程中的辅助装置
KR102602478B1 (ko) * 2022-12-23 2023-11-15 한국진공주식회사 유도가열 방식의 이차전지 극물질 건조장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012069358A (ja) * 2010-09-22 2012-04-05 Nissan Motor Co Ltd 電極乾燥方法、および電極乾燥装置
KR20120040737A (ko) * 2010-02-17 2012-04-27 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 건조 장치 및 건조 방법
KR20130136685A (ko) * 2012-06-05 2013-12-13 주식회사케이세라셀 고체산화물 연료전지용 음극지지체 건조장치 및 이를 이용한 건조방법
KR20140054840A (ko) * 2012-10-30 2014-05-09 주식회사 엘지화학 전극 건조 장치
WO2015053198A1 (ja) * 2013-10-07 2015-04-16 日産自動車株式会社 電極ロールの乾燥方法、および電極ロールの乾燥装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101877397A (zh) * 2009-06-24 2010-11-03 宁波维科电池有限公司 一种锂离子电池电极连续辊压工艺及其装置
JP5335724B2 (ja) * 2010-03-26 2013-11-06 エスペック株式会社 乾燥処理装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120040737A (ko) * 2010-02-17 2012-04-27 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 건조 장치 및 건조 방법
JP2012069358A (ja) * 2010-09-22 2012-04-05 Nissan Motor Co Ltd 電極乾燥方法、および電極乾燥装置
KR20130136685A (ko) * 2012-06-05 2013-12-13 주식회사케이세라셀 고체산화물 연료전지용 음극지지체 건조장치 및 이를 이용한 건조방법
KR20140054840A (ko) * 2012-10-30 2014-05-09 주식회사 엘지화학 전극 건조 장치
WO2015053198A1 (ja) * 2013-10-07 2015-04-16 日産自動車株式会社 電極ロールの乾燥方法、および電極ロールの乾燥装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3291336A4

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3591745A4 (en) * 2018-01-29 2020-07-01 Lg Chem, Ltd. ELECTRODE MOUNTING UNIT AND ELECTRIC DRYING DEVICE THEREFOR
US11041675B2 (en) 2018-01-29 2021-06-22 Lg Chem, Ltd. Electrode mounting unit and electrode drying device comprising the same
EP3961752A1 (en) * 2018-01-29 2022-03-02 Lg Chem, Ltd. Electrode mounting unit and electrode drying device comprising the same

Also Published As

Publication number Publication date
EP3291336B1 (en) 2019-02-27
EP3291336A4 (en) 2018-05-16
KR101943507B1 (ko) 2019-01-29
CN108370022A (zh) 2018-08-03
US10389002B2 (en) 2019-08-20
JP6724143B2 (ja) 2020-07-15
US20180226700A1 (en) 2018-08-09
CN108370022B (zh) 2021-03-02
KR20170059273A (ko) 2017-05-30
EP3291336A1 (en) 2018-03-07
JP2018528594A (ja) 2018-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017086592A1 (ko) 전극 건조장치 및 이에 따라 제조된 전극을 포함하는 배터리 셀
WO2019107814A1 (ko) 파우치 성형 방법 및 장치
WO2014017864A1 (ko) 이차전지
US10236534B2 (en) Electrical energy storage element, method and apparatus for producing said electrical energy storage element
WO2013095057A1 (ko) 활물질이 패턴 코팅된 젤리-롤형 전극조립체 및 이를 구비한 이차전지
WO2019231078A1 (ko) 배터리 셀 장착 장치 및 그 방법
WO2012074218A2 (ko) 전지셀 제조 장치
WO2018093038A1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
WO2018128283A1 (ko) 내부의 온도를 측정할 수 있는 전지셀
WO2019231077A1 (ko) 배터리 셀 장착 장치 및 그 방법
CN103582972B (zh) 锂离子二次电池
WO2012044035A2 (ko) 부식방지용 보호층을 포함하는 전극리드, 및 이를 포함하는 이차전지
WO2018097455A1 (ko) 전극 보호층을 포함하는 이차전지용 전극
WO2019066229A1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
WO2018052227A1 (ko) 배터리 팩
WO2018190692A1 (ko) 전극조립체
WO2018186597A1 (ko) 리튬 이차전지의 제조방법
WO2018190530A1 (ko) 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법
WO2020111533A1 (ko) 전기 저항 용접 장치 및 이를 이용한 전지 제조 방법
WO2022164237A1 (ko) 이차전지용 테이프의 부착 방법
WO2021177681A1 (ko) 전극 조립체 및 그의 제조 방법
WO2020166803A1 (ko) 이차 전지 및 전지 모듈
WO2023101245A1 (ko) 배터리 내부 단락 유발 장치 및 방법
WO2023080760A1 (ko) 이차전지 제조장치 및 이를 이용하는 이차전지 제조방법
WO2017213332A2 (ko) 2차 전지 전극의 두께 변화 측정 장치 및 그를 장착한 2차 전지

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16866545

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15571343

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018533027

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE