WO2019013474A2 - 코팅 장치 - Google Patents

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WO2019013474A2
WO2019013474A2 PCT/KR2018/007300 KR2018007300W WO2019013474A2 WO 2019013474 A2 WO2019013474 A2 WO 2019013474A2 KR 2018007300 W KR2018007300 W KR 2018007300W WO 2019013474 A2 WO2019013474 A2 WO 2019013474A2
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electrode slurry
winder
electrode
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김우하
김인성
문일재
안병훈
양정민
최상훈
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주식회사 엘지화학
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a coating apparatus for producing an electrode for applying an electrode slurry to an electrode plate, and more particularly, to a coating apparatus for coating an electrode slurry on an outer surface of a die To a coating apparatus equipped with a member.
  • Secondary batteries having high electrical characteristics such as high energy density and high ease of application according to the product group can be applied not only to portable devices but also to electric vehicles (EVs) or hybrid electric vehicles (HEVs) driven by electric driving sources It is universally applied.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid electric vehicles
  • Such a secondary battery is not only a primary advantage that the use of fossil fuel can be drastically reduced, but also produces no by-products resulting from the use of energy, and thus is attracting attention as a new energy source for enhancing environmental friendliness and energy efficiency.
  • Types of secondary batteries widely used today include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel metal hydride batteries, and nickel-zinc batteries.
  • the operating voltage of such a unitary secondary battery cell that is, the unit battery cell is about 2.5V to 4.2V. Therefore, when a higher output voltage is required, a plurality of battery cells may be connected in series to form a battery pack. In addition, a plurality of battery cells may be connected in parallel according to a charge / discharge capacity required for the battery pack to form a battery pack. Therefore, the number of battery cells included in the battery pack can be variously set according to the required output voltage or the charge / discharge capacity.
  • a battery cell as such a secondary battery in particular, a battery cell as a lithium secondary battery, generally includes a positive electrode containing a lithium transition metal oxide as an electrode active material, a negative electrode including a carbonaceous active material, and an electrode assembly comprising a separator, .
  • the electrode of such a battery cell is generally manufactured by coating an electrode slurry on a metal foil.
  • the electrode slurry is prepared by mixing an electrode active material, a conductive material, and an electrode mixture composed of a binder for adhering the conductive material and the electrode active material, into an organic solvent.
  • lithium cobalt oxide, lithium manganese oxide, lithium nickel oxide and lithium composite oxide are mainly used as the positive electrode active material, and carbonaceous material is mainly used as the negative electrode active material.
  • the electrode of such a battery cell is generally formed by dispersing an active material, a conductive material and a binder in a solvent to prepare a slurry, then applying the slurry directly to the current collector, or applying the slurry to the top of another support And then forming a laminated film on the current collector by peeling off the film from the rear support. Thereafter, these electrodes are rolled into a roll shape, and then the residual solvent and residual moisture are removed through an electrode drying apparatus.
  • a coating apparatus for electrode production inserts an additional workpiece called a shim into a die to realize a coating width or a pattern shape.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a process of applying an electrode slurry to an electrode plate using a conventional coating apparatus for electrode production.
  • a conventional coating apparatus 10 for producing an electrode includes a slot die portion 1 and a core portion (not shown).
  • the slot die portion 1 forms an outlet 3 through which the electrode slurry 8 is discharged together with the core portion and through which the electrode slurry 8 is placed on the cotter roll 2 Was applied to the electrode plate (6).
  • FIG. 2 is a photograph showing part B of an electrode plate manufactured using the coating apparatus of the prior art of FIG.
  • the dew-pointed electrode slurry 8 formed at the A1 site around the discharge port of Fig. 1 described above can be used as an electrode plate 5 of the electrode plate 5 without coating during the coating process, 6, there was a case where unnecessary application was carried out as in the point-like electrode slurry 8 at the A2 site.
  • the electrode slurry 8 coated in the form of a dot in this way can be recognized as a coating failure in a reading unit that determines whether or not the electrode slurry is defective during the manufacturing process.
  • the dot-shaped electrode slurry applied to one surface of the electrode tab can be an element that interferes with welding between the electrode tab and the electrode lead, It caused weak welding (weak welding).
  • the possibility of ignition of the battery could be increased due to a local change in the capacity of the anode or the cathode.
  • the present invention has been made in an effort to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a coating apparatus capable of preventing the electrode slurry from flowing out from the outer surface of the coating apparatus other than the discharge port, And an object of the present invention is to provide a device.
  • a coating apparatus comprising:
  • a die having an inlet space through which the electrode slurry flows and an inner space through which the introduced electrode slurry is received;
  • a core portion mounted inside the die portion and configured to form an outlet through which the electrode slurry is discharged together with the die portion;
  • a cover member surrounding the outer surface of the die and the core so as to prevent the electrode slurry from flowing out from the outer surface excluding the discharge port.
  • An upper die forming an upper portion of the inner space; And a lower die positioned below the upper die to form a lower portion of the inner space.
  • the core portion may be interposed between the upper die and the lower die.
  • the core portion may have a shape formed along the rim of the inner space, at least one side of which is open, and one side of the frame may be opened to allow the electrode slurry to be transported and discharged.
  • the coating apparatus may further include a coater roll positioned to be spaced apart from the discharge port and configured to transfer an electrode plate coated with the electrode slurry on the upper surface thereof.
  • the cover member may include at least one cover film having a structure extending in the vertical direction.
  • cover film may be positioned on both sides of the outer surface of one side of the core portion and the die portion where the discharge port is formed.
  • cover film may be formed such that one side thereof contacts the outer periphery of the discharge port.
  • the cover film may be formed with an adhesive layer coated with an adhesive material on one side thereof facing the die portion and the core portion.
  • the cover member may have a structure in which a part of the cover member is filled in a gap between the die part and the core part.
  • the cover member includes a winder equipped with a roller for feeding and feeding a rolled-up cover film; And a winder having rollers for winding back the cover film.
  • any one of the take-off unit and the take-up unit may be located on the upper portion of the upper die, and the other may be located on the lower portion of the lower die.
  • rollers of the winder and the winder may be installed at positions spaced apart from the discharge port in a direction opposite to the direction in which the coating object is located.
  • the winder and the winder can wind the cover film and wind the cover film so that no gap is formed between one surface of the cover film and the outer surface of the die and the core.
  • a guide groove for guiding a movement path of the cover film may be formed on an outer surface of the upper die and the lower die.
  • the cover member is wrapped around the outer surface of the die portion and the core portion so that the electrode slurry does not flow out from the outer surface except for the discharge port portion, It is possible to prevent the electrode slurry from flowing out to the outside through the generated gap.
  • the present invention can prevent the electrode slurry counted from the outer surface other than the discharge port from being applied to the uncoated portion where coating of the electrode plate is unnecessary.
  • the present invention can prevent the electrode slurry from being applied to the non-coated portion, thereby reducing the coating defective rate of the electrode plate and preventing the electrode tab from being welded with a weak bonding force between the electrode tab and the electrode lead have.
  • the cover film can be tightly fixed to the outer surface of the die portion and the core portion through the adhesive layer formed on one surface, the leakage of the electrode slurry can be prevented with higher sealing force. Further, the cover film can be easily attached to the outer surface of the die portion and the core portion by the adhesive layer.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a process of applying an electrode slurry to an electrode plate using a conventional coating apparatus for electrode production.
  • FIG. 2 is a photograph showing part B of an electrode plate manufactured using the coating apparatus of the prior art of FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing a coating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 4 is an exploded perspective view showing a die part and a core part, which is a part of the configuration of the coating apparatus of Fig. 3; Fig.
  • FIG. 5 is a photograph showing a C region of the electrode plate of FIG. 3 manufactured using a coating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a part of a cover film which is a constitution of a cover member according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a part of a cover film which is a constitution of a cover member according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a cross section in which a cover film, which is a part of a cover member according to another embodiment of the present invention, is attached to an outer surface of a die portion and a core portion.
  • Fig. 9 is a perspective view schematically showing a part of a construction of a coating apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view schematically showing a part of a construction of a coating apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing a coating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is an exploded perspective view showing a die part and a core part which are a part of the coating device of Fig.
  • a coating apparatus 100 for producing an electrode for applying an electrode slurry 300 to an electrode plate 200 is shown.
  • This coating apparatus 100 includes a die portion 110, a core portion 120, and a cover member 150.
  • the die 110 has an internal space 115 for accommodating the electrode slurry 300 introduced from the outside.
  • the inner space 115 may function as a buffer to prevent a large variation in the discharge flow rate while the electrode slurry 300 is discharged to the outside. Therefore, it is appropriate that the inner space 115 has a space capable of accommodating the electrode slurry 300 in an amount sufficient to perform a buffering function.
  • the die 110 may have an inlet 113 communicating with the internal space 115 and receiving the electrode slurry 300 from the outside.
  • the inlet 113 may be formed at a lower portion of the die 110. Furthermore, the inlet 113 may be connected to the inlet pipe 116 having a predetermined depth.
  • the die 110 is moved in the upward direction from the lower side along the inflow pipe 116 from the outside, and is discharged through the inlet 113 connected to the inflow pipe 116, 110, and the introduced electrode slurry 300 is temporarily accommodated in the inner space 115.
  • the die portion 110 may include an upper die 111 and a lower die 112.
  • the upper die 111 may be formed to form an upper portion of the inner space 115 of the die unit 110, based on what is seen in the direction F.
  • the lower surface of the upper die 111 may form the upper surface of the inner space 115.
  • the lower surface of the upper die 111 may be a flat rectangular shape.
  • terms such as front, back, left, right, top, and bottom may be different depending on the position of the observer or the shape of the object.
  • the directions of the front, rear, left, right, top, bottom, and the like are described separately with reference to the view in the F direction.
  • the lower die 112 may be positioned below the upper die 111 to form a lower portion of the inner space 115.
  • the upper surface of the lower die 112 may have a structure recessed downward.
  • the internal space 115 can set a volume capable of accommodating the electrode slurry 300 according to the depth or area of the recessed structure.
  • an inlet 113 may be formed on the inner surface of the inner space 115 of the lower die. That is, the internal space 115 can receive the electrode slurry 300 introduced from the outside through the inlet 113.
  • the core 120 may be mounted inside the die 110.
  • the core portion 120 may be interposed between the upper die 111 and the lower die 112. That is, the core 120 can be coupled to the lower surface of the upper die 111 and the lower surface can be coupled to the upper surface of the lower die 112.
  • the core portion 120 may have a frame formed along the rim of the inner space 115 and having at least one side opened. That is, one side of the frame may be opened so that the electrode slurry 300 is transported and discharged.
  • the frame of the core 120 may have a structure in which the ends of the first bar 121, the second bar 122, and the third bar 123 are connected to each other .
  • one end of each of the second bar 122 and the third bar 123 may be connected to both ends of the first bar 121 so as to be perpendicular to the first bar 121 in plan view.
  • the other end of the second bar 122, which is not connected to the first bar 121 may have a bent structure bent in a direction in which the third bar 123 is positioned.
  • the other end of the third bar 123, which is not connected to the first bar 121 may have a bent structure bent in a direction in which the second bar 122 is positioned.
  • the core 120 may form an outlet 130 through which the electrode slurry 300 is discharged together with the die 110.
  • the discharge port 130 may have an open structure 125 formed in the frame of the core 120.
  • the upper side of the discharge port 130 is composed of the lower portion of the upper die 111, and the lower side of the discharge port 130 is connected to the upper portion of the lower die 112
  • the left side and the right side of the discharge port 130 may be constituted by an opening structure 125 of the frame of the core part 120.
  • the coating apparatus 100 fills the inner space 115 of the die unit 110 with the electrode slurry 300 flowing through the inlet 113 of the die unit 110 and the inner space 115
  • the electrode slurry 300 can be discharged through the discharge port 130, which is a structure 125 that is open to the outside.
  • the cover member 150 may be formed to surround the outer surfaces of the die 110 and the core 120.
  • the cover member 150 includes a die 110 to prevent the electrode slurry 300 from flowing into the gap through the gap formed between the die 110 and the core 120, And the outer surface of the core portion 120, as shown in FIG.
  • the cover member 150 may be positioned such that the electrode slurry 300 does not flow out from the outer surface of the die 110 and the core 120 except the discharge port 130 . 3, the cover member 150 may be formed on the outer surface of one side of the die 110 and the core 120 on which the discharge port 130 is formed, And may be formed in a structure in close contact with the other outer surface.
  • the electrode slurry 300 flows through the gaps generated in the coupling surface between the die 110 and the core 120 and flows out to the outside, It is possible to prevent the electrode slurry 300 from being applied to the non-coated portion where the coating of the electrode plate 200 is unnecessary by the electrode slurry 300 flowing out from the periphery of the electrode slurry 300.
  • FIG. 5 is a photograph showing a C region of the electrode plate of FIG. 3 manufactured using a coating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the coating apparatus 100 may further include a coater roll 140.
  • the cotter roll 140 may be positioned at a proper distance from the outlet 130. It is appropriate that the separation distance is set so that the electrode slurry 300 discharged from the discharge port 130 is not applied to the electrode plate 200 and is not released to the outside.
  • the electrode slurry 300 discharged from the discharge port 130 tends to be lost to the bottom due to gravity, If it is too close, the electrode slurry 300 may easily collide with the electrode plate 200 and may be dispersed and dispersed to the outside, and it may be difficult to control the electrode slurry 300 to be discharged with a constant coating amount.
  • the coater roll 140 may be rotated to transfer the electrode plate 200 on which the electrode slurry 300 is applied on the upper surface. That is, when the electrode slurry 300 is coated on the electrode plate 200 mounted on the outer surface of the coater roll 140, the coater roll 140 rotates to rotate the electrode plate 200 at a constant speed .
  • the coater roll 140 is configured to continuously coat the electrode slurry 300 on the electrode plate 200 while maintaining a constant coating amount.
  • the cover member 150 may be provided with at least one cover film 152.
  • the cover film 152 may have a structure extending in the vertical direction. More specifically, the cover film 152 covers the outer surface of the core 120 at the outer surface of the upper die 111 so as to cover the gap generated between the die 110 and the core 120
  • the lower die 112 may be formed to extend over the outer surface of the lower die 112.
  • the cover film 152 can effectively prevent the electrode slurry from flowing out through the gap between the die 110 and the core 120.
  • the cover film 152 may be positioned on both sides of one side outer surface of the die 110 and the core 120 on which the discharge port 130 is formed. That is, the cover film 152 is provided with a plurality of through holes (not shown) for sealing the gaps formed in the coupling surface between the die 110 and the deep portion 120 formed on both left and right sides with respect to the discharge port 130, May be positioned on both left and right sides, respectively,
  • the cover film 152 may be formed such that one side of the cover film 152 contacts the outer periphery of the discharge port 130. That is, the portion adjacent to the discharge port 130 is a portion where the outflow of the electrode slurry is most frequently generated, so that it is appropriate that the cover film 152 is disposed so as to be adjacent to the discharge port 130 as much as possible.
  • the cover film 152 may also be formed in a rectangular shape.
  • the cover film 152 positioned on the left side of the discharge port 130 is formed so that the right side thereof contacts the left side of the rectangular discharge port 130 and the cover film 152 positioned on the right side of the discharge port 130 contacts the left side of the discharge port 130.
  • the left side may be formed so as to be in contact with the right side of the discharge outlet 130 of the rectangular shape.
  • the present invention is not limited to such a structure, and the cover film 152 may be positioned if the outer surface of the die 110 and the deep portion 120 are located.
  • the cover film 152 can close the peripheral portion of the discharge port 130 where the outflow of the electrode slurry most frequently occurs, so that the outflow of the electrode slurry can be prevented more effectively.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a part of a cover film which is a constitution of a cover member according to another embodiment of the present invention.
  • the cover film 152 which is a constitution of the cover member 150 according to another embodiment of the present invention, may further include an adhesive layer 154.
  • the adhesive layer 154 may have a sufficient adhesive force to attach and fix the cover film 152 to the outer surface of the die 110 and the core 120.
  • the adhesive layer 154 may be formed by applying an adhesive material to one side of the cover 110 and the cover film 152 facing the core 120.
  • the cover film 152 can form an adhesive layer 154 by applying an adhesive material as a whole to the upper surface.
  • the cover film 152 can be tightly fixed to the outer surfaces of the die 110 and the core 120 through the adhesive layer 154 to prevent leakage of the electrode slurry It is possible to exhibit a high sealing force. Further, the cover film 152 can be easily installed on the outer surface of the die 110 and the core 120.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a part of a cover film which is a constitution of a cover member according to still another embodiment of the present invention.
  • the cover film 152 may include an adhesive layer 156.
  • the adhesive layer 156 may have an adhesive force to easily attach or detach the cover film 152 to the outer surface of the die 110 and the core 120.
  • the adhesive layer 156 may be formed by applying an adhesive material to one side of the cover film 152 facing the die 110 and the core 120.
  • the cover film 152 may be formed by forming an adhesive layer 156 by applying an adhesive material as a whole to the upper surface.
  • the cover film 152 can be firmly fixed to the outer surfaces of the die 110 and the core 120 through the adhesive layer 156 and the new cover film 152 ), It is easy to detach and replace it with a new cover film 152, which is advantageous.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a cross section in which a cover film, which is a part of a cover member according to another embodiment of the present invention, is attached to an outer surface of a die portion and a core portion.
  • the cover member 151 may have a structure in which a part of the cover member 151 is filled in a gap 127 between the die 110 and the core 120.
  • the cover member 151 may include a die film 110 and a cover film 153 formed on the outer surface of the core 120 in a liquid form. A part of the applied liquid type cover film 153 may be filled in the gap 127 between the die 110 and the core 120 to seal the gap 127.
  • Fig. 9 is a perspective view schematically showing a part of a construction of a coating apparatus according to another embodiment of the present invention. However, in Fig. 9, a cotter roll configuration is not shown for convenience of explanation.
  • the cover member 150 may include a take-off unit 157 and a take-up unit 158.
  • the winder 157 may be provided with a roller 155 for winding the rolled cover film 152 and supplying the rolled cover film 152 to the outer surface of the die 110 and the core 120.
  • the winder 158 is further provided with a cover film 152 for replacing the cover film 152 which has been worn or swelled by the influence of the electrode slurry discharged from the discharge port 130 with a new cover film 152 152 may be provided with rollers 159 for rewinding.
  • rollers 157 are arranged such that two rollers 155 are disposed on the left side and the right side of the discharge port 130 at the upper portion of the upper die 111, respectively, .
  • the winder 158 may be provided with two rollers 159 on the lower side of the lower die 112 and on the left and right sides of the discharge port 130, respectively.
  • a phenomenon that a part of the cover film 152 is contacted with the electrode slurry discharged through the discharge port 130, or the phenomenon that the cover film 152 absorbs the solvent of the electrode slurry and swells It is possible to easily replace the existing cover film 152 with a new cover film by using the take-up device 157 and the take-up device 158 and it is necessary to stop the coating process for replacing the cover film No, the production efficiency can be increased.
  • one of the winder 157 and the winder 158 may be located above the upper die 111 and the other may be located below the lower die 112.
  • the winder 157 may be located above the upper die 111, and the winder 158 may be located below the lower die 112.
  • the feeder 157 feeds the cover film 152 to the outer surface of the die 110 and the core 120 and the supplied cover film 152 is fed to the lower die 112 So that it can be held in tension by the downward force.
  • the winder 157 can supply the new cover film 152 and can pull the existing cover film 152 downward and recover it.
  • the winder 157 can be positioned below the lower die 112, and the winder 158 can be positioned on the upper side of the upper die 111 Respectively.
  • the cover film 152 is positioned between the winder 157 and the take- The cover film 152 can be pulled and held tightly so as to be in close contact with the outer surface of the die portion 110 and the core portion 120.
  • the rollers 155 and 159 of the winder 157 and the winder 158 are installed at a position spaced away from the discharge port 130 in a direction .
  • the rollers 155 and 159 of the unwinder 157 and the rollers 155 and 159 of the takeup machine 158 are arranged such that the cover film 152 connected to the rollers 155 and 159 is pressed against the die 110 and the rollers 155 and 159, (Rear) of the coating apparatus 100 with respect to the position of the discharge port 130 so as to be in close contact with the outer surface of the core 120.
  • the cover film 152 is adhered to the outer surface of the die portion 110 and the core portion 120 by using the winder 157 and the roller 159 of the winder 158 There is an advantage that it can be easily maintained in a pulled-up form.
  • FIG. 10 is a perspective view schematically showing a coating apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • Fig. 10 for convenience of explanation, the cotter roll configuration is not shown.
  • guide grooves 170 may be formed on outer surfaces of the upper die 111 and the lower die 112 to guide a movement path of the cover film 152.
  • the guide groove 170 may be recessed inward at a width corresponding to the width of the cover film 152 with respect to the conveying direction of the cover film 152.
  • the cover film 152 can be disposed on both sides of the guide groove part 170 or on both sides of the winding machine 157 and the winding machine 158 along the guide groove part 170 Lt; / RTI >
  • the two cover films 152 may be placed in a state sandwiched between the two guide groove portions 170, respectively.
  • the part of the cover film 152 can be prevented from being positioned so as to intercept the discharge port 130, the electrode slurry discharged through the discharge port 130 can be prevented from being separated from the cover film 152 It is possible to prevent interference and to minimize coating defects.
  • the present invention relates to a coating apparatus, and more particularly, to an electrode production method for applying an electrode slurry to an electrode plate and a secondary battery having the electrode. For example, it is applicable to an industry related to a secondary battery mounted in an electric vehicle.

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Abstract

본 발명은 코팅 공정의 불량률을 감소시킨 전극 생산용 코팅 장치를 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 코팅 장치는, 전극 슬러리가 유입되는 유입구 및 유입된 전극 슬러리가 수용되는 내부 공간이 형성된 다이부; 상기 다이부의 내부에 장착되고, 상기 다이부와 함께 상기 전극 슬러리가 배출되는 배출구를 형성하도록 형성된 심부; 및 상기 배출구를 제외한 다른 외면에서 전극 슬러리가 유출되지 않도록 상기 다이부 및 심부의 외면을 감싸고 있는 커버 부재를 포함하고 있다.

Description

코팅 장치
본 발명은 전극 슬러리를 전극판에 도포하기 위한 전극 생산용 코팅 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코팅 장치의 배출구 외 다른 외면에서 전극 슬러리가 유출되지 않도록 상기 다이부 및 심부의 외면을 감싸고 있는 커버 부재가 구비된 코팅 장치에 관한 것이다.
본 출원은 2017년 07월 13일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2017-0089132호에 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 이차 전지는 휴대용 기기 뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점 뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 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 이차 전지로서의 배터리 셀, 특히, 리튬 이차 전지로서의 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.
한편, 종래 기술의 전극 생산용 코팅 장치는, 슬롯 다이(slot die)의 사용성을 극대화 하기 위하여 다이 내부에 심(shim)이라는 추가 가공물을 삽입하여, 코팅 폭 혹은 패턴 형상을 구현하고 있다.
도 1은, 종래기술의 전극 생산용 코팅 장치를 사용하여 전극 슬러리를 전극판에 도포하는 과정을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술의 전극 생산용 코팅 장치(10)는, 슬롯 다이부(1) 및 심부(도시하지 않음)를 포함하고 있다. 여기서, 슬롯 다이부(1)는, 심부와 함께 전극 슬러리(8)가 토출되는 배출구(3)를 형성하고, 이러한 배출구(3)를 통해 전극 슬러리(8)가 코터 롤(2) 상에 위치한 전극판(6)에 도포되었다.
그러나, 종래 기술의 코팅 장치(10)는, 슬롯 다이부(1)와 심부 간의 미세한 길이 혹은 두께 차이로 인하여, 다이부(1)와 심부 간에 간극이 발생되고, 발생한 간극 사이로 전극 슬러리(8)가 유입되어, 배출구(3)가 아닌 다이부(1) 및 심부의 외면에서 일정량의 전극 슬러리(8)가 A1로 표시된 부분과 같이 이슬 형태로 맺히는 현상이 발생하였다. 특히, 전극 슬러리(8)의 점도가 높거나, 탄성이 강할 수록, 이러한 현상의 발생빈도가 높아졌다.
도 2는, 도 1의 종래 기술의 코팅 장치를 사용하여 제조된 전극판의 B 부분을 나타낸 사진이다.
앞서 설명한 도 1의 배출구 주위의 A1 부위에 형성된 이슬 형태의 전극 슬러리(8)는, 도 2의 사진의 전극판(5)과 같이, 코팅 공정 중에 코팅이 불필요한 전극판(5)의 무지부(6)에, A2 부위의 점 형태의 전극 슬러리(8)와 같이 불필요한 도포가 이루어지는 경우가 발생하였다. 그러나, 이렇게 점 형태로 도포된 전극 슬러리(8)는, 제조 과정 중에 불량 여부를 판별하는 판독부에서 코팅 불량으로 인식될 수 있어, 불량률이 높아지는 문제가 있었다.
더욱이, 코팅 공정 이후, 전극판의 무지부를 형상 가공하여 전극 탭을 형성시킬 경우, 전극 탭 일면에 도포된 점 형태의 전극 슬러리는, 전극 탭과 전극 리드 간의 용접을 방해하는 요소가 될 수 있어, 약한 용접(약용접)의 원인이 되었다.
그리고, 무지부에 점 형태로 도포된 전극 슬러리가 많아질 수록, 양극 또는 음극 용량의 국부적인 용량 변화로 인하여, 전지의 발화 가능성이 높아질 수 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 코팅 장치의 배출구 외 다른 외면에서 전극 슬러리가 유출되지 않도록 방지함으로써, 전극 생산의 불량률을 줄이고, 좀더 안전한 전지를 제공할 수 있는 코팅 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 코팅 장치는,
전극 슬러리를 전극판에 도포하기 위한 전극 생산용 코팅 장치로서,
전극 슬러리가 유입되는 유입구 및 유입된 전극 슬러리가 수용되는 내부 공간이 형성된 다이부; 상기 다이부의 내부에 장착되고, 상기 다이부와 함께 상기 전극 슬러리가 배출되는 배출구를 형성하도록 형성된 심부; 및 상기 배출구를 제외한 다른 외면에서 전극 슬러리가 유출되지 않도록 상기 다이부 및 심부의 외면을 감싸고 있는 커버 부재를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 다이부는,
상기 내부 공간의 상부를 형성하는 상부 다이; 및 상기 상부 다이의 하부에 위치되어 내부 공간의 하부를 형성하는 하부 다이를 포함할 수 있다.
또한, 상기 심부는, 상기 상부 다이 및 상기 하부 다이 사이에 개재될 수 있다.
더욱이, 상기 심부는, 상기 내부 공간의 테두리를 따라 형성되되 적어도 일측이 개방된 형태의 프레임을 구비하고, 상기 프레임의 일측은, 상기 전극 슬러리가 이송 배출되도록 개방된 형태일 수 있다.
그리고, 상기 코팅 장치는, 상기 배출구와 이격되어 위치되고, 상면에 전극 슬러리가 도포된 전극판을 이송 시키도록 형성된 코터 롤을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 커버 부재는, 상하 방향으로 연장된 구조를 가진 적어도 하나 이상의 커버 필름이 구비할 수 있다.
또한, 상기 커버 필름은, 상기 배출구가 형성된 다이부 및 심부의 일측 외면의 양측에 각각 위치될 수 있다.
더욱이, 상기 커버 필름은, 일측변이 상기 배출구의 외주변과 접하도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 커버 필름은, 상기 다이부 및 상기 심부와 대면하고 있는 일면에 접착 물질이 도포된 접착층이 형성될 수 있다.
나아가, 상기 커버 부재는, 일부가 다이부와 심부 간의 간극에 충전된 구조를 구비할 수 있다.
한편, 상기 커버 부재는, 감겨진 커버 필름을 권출하여 공급하기 위한 롤러가 구비된 권출기; 및 상기 커버 필름을 되감아 회수하기 위한 롤러가 구비된 권취기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 권출기 및 상기 권취기 중 어느 하나는, 상기 상부 다이의 상부에 위치하고, 나머지 하나는, 상기 하부 다이의 하부에 위치할 수 있다.
더욱이, 상기 권출기 및 상기 권취기의 롤러는, 상기 배출구에서 코팅 대상이 위치한 방향과 대향하는 방향으로 이격된 위치에 설치될 수 있다.
그리고, 상기 권출기 및 상기 권취기는, 상기 커버 필름의 일면과 상기 다이부 및 심부의 외면 사이에 틈이 생기지 않도록 상기 커버 필름을 권출하는 동시에 권취할 수 있다.
또한, 상기 상부 다이 및 상기 하부 다이의 외면에는, 상기 커버 필름의 이동 경로를 가이드하기 위한 가이드 홈부가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 코팅 장치는, 커버 부재를 다이부 및 심부의 외면 중, 배출구 부위를 제외한 나머지 외면에서 전극 슬러리가 유출되지 않도록 감싸고 있어, 다이부 및 심부 간의 결합면에서 발생된 간극을 통해 전극 슬러리가 유입되어 외부로 유출되는 것을 원천적으로 봉쇄할 수 있다.
따라서, 본 발명은, 배출구 이외의 외면에서 세어 나온 전극 슬러리가 전극판의 코팅이 불필요한 무지부에 도포되는 것을 방지할 수 있다.
특히, 본 발명은, 무지부에 전극 슬러리가 도포되는 것을 방지함으로써, 전극판의 코팅 불량률을 감소시킬 수 있고, 오염된 전극 탭으로 인해 전극 탭과 전극 리드 간의 약한 결합력으로 용접되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 커버 필름을 일면에 형성된 접착층을 통해 다이부 및 심부의 외면에 빈틈없이 밀착 고정시킬 수 있으므로, 더욱 높은 밀폐력으로 전극 슬러리의 유출을 방지할 수 있다. 더욱이, 접착층에 의해 상기 커버 필름을 다이부 및 심부의 외면에 손쉽게 부착 설치할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 커버 필름의 일부가 배출구를 통해 배출되는 전극 슬러리와 접촉되어 부식되거나, 커버 필름이 전극 슬러리의 용제를 흡수하여 스웰링되는 현상이 발생되어, 커버 필름의 교체가 필요한 경우, 권출기 및 권취기 구성을 사용하여 손쉽게 새로운 커버 필름으로 교체하는 것이 가능하다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 종래기술의 전극 생산용 코팅 장치를 사용하여 전극 슬러리를 전극판에 도포하는 과정을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는, 도 1의 종래 기술의 코팅 장치를 사용하여 제조된 전극판의 B 부분을 나타낸 사진이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는, 도 3의 코팅 장치에 대한 일부 구성인 다이부 및 심부를 나타낸 분리 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 장치를 사용하여 제조된 도 3의 전극판의 C 부위를 나타낸 사진이다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 커버 부재의 구성인 커버 필름의 일부위의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커버 부재의 구성인 커버 필름의 일부위의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커버 부재의 일부 구성인 커버 필름이 다이부 및 심부의 외면에 부착된 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 코팅 장치에 대한 일부 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 코팅 장치에 대한 일부 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 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.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 4는, 도 3의 코팅 장치에 대한 일부 구성인 다이부 및 심부를 나타낸 분리 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 전극 슬러리(300)를 전극판(200)에 도포하기 위한 전극 생산용 코팅 장치(100)가 도시되어 있다.
이러한 코팅 장치(100)는, 다이부(110), 심부(120), 및 커버 부재(150)를 포함하고 있다.
여기서, 상기 다이부(110)는, 외부로부터 유입된 전극 슬러리(300)를 수용하는 내부 공간(115)이 형성되어 있다. 구체적으로, 상기 내부 공간(115)은, 전극 슬러리(300)가 외부로 토출되는 동안 토출 유량의 큰 변동이 없도록 완충 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 상기 내부 공간(115)은, 완충 역할을 수행하기 충분한 양의 전극 슬러리(300)를 수용할 수 있는 공간을 갖는 것이 적절하다.
또한, 상기 다이부(110)는, 상기 내부 공간(115)과 연통되고 외부에서 전극 슬러리(300)가 유입되는 유입구(113)가 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 유입구(113)는, 상기 다이부(110)의 하부에 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 유입구(113)는, 일정 깊이의 유입관(116)과 연결된 구조일 수 있다.
즉, 상기 다이부(110)는, 전극 슬러리(300)가 외부에서 유입관(116)을 따라 하부에서 상부 방향으로 이송되고, 상기 유입관(116)에 연결된 유입구(113)를 통해 다이부(110) 내부로 유입되며, 유입된 전극 슬러리(300)는 내부 공간(115)에 일시적으로 수용되게 된다.
더욱 구체적으로, 상기 다이부(110)는, 상부 다이(111) 및 하부 다이(112)를 포함할 수 있다.
여기서, F 방향으로 바라본 것을 기준하여, 상기 상부 다이(111)는, 다이부(110)의 내부 공간(115)의 상부를 형성하도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 상부 다이(111)의 하면은 내부 공간(115)의 상부면을 이룰 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 다이(111)의 하면은 평평한 직사각형일 수 있다.
한편, 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어는 관측자의 위치나 대상의 놓여진 형태에 따라 달라질 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 하여, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등의 방향을 구분하여 나타내도록 한다.
그리고, 상기 하부 다이(112)는, 상기 상부 다이(111)의 하부에 위치되어 내부 공간(115)의 하부를 형성하도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 하부 다이(112)의 상면은, 하부 방향으로 만입된 구조가 형성될 수 있다. 상기 내부 공간(115)은, 만입된 구조의 깊이나 면적에 따라 전극 슬러리(300)를 수용할 수 있는 부피를 설정할 수 있다.
나아가, 상기 하부 다이의 내부 공간(115)의 내면에는 유입구(113)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 내부 공간(115)은, 상기 유입구(113)를 통해 외부로부터 유입된 전극 슬러리(300)를 수용할 수 있다.
또한, 상기 심부(120)는, 상기 다이부(110)의 내부에 장착될 수 있다.
구체적으로, 상기 심부(120)는, 상기 상부 다이(111) 및 상기 하부 다이(112) 사이에 개재될 수 있다. 즉, 상기 심부(120)는, 상면이 상기 상부 다이(111)의 하면과 결합될 수 있고, 하면은 상기 하부 다이(112)의 상면과 결합될 수 있다.
더욱이, 상기 심부(120)는, 상기 내부 공간(115)의 테두리를 따라 형성되되 적어도 일측이 개방된 형태의 프레임을 구비할 수 있다. 즉, 상기 프레임의 일측은, 상기 전극 슬러리(300)가 이송 배출되도록 개방될 수 있다.
달리 말해, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 심부(120)의 프레임은, 제1바(121), 제2바(122), 및 제3바(123)의 단부가 서로 연결된 구조일 수 있다. 이때, 상기 제1바(121)의 양단부에는 상기 제2바(122) 및 상기 제3바(123)의 각각의 일단부가 평면상으로 상기 제1바(121)와 직각이 되도록 연결될 수 있다. 그리고, 상기 제2바(122)의 제1바(121)와 연결되지 않은 타단부에는, 상기 제3바(123)가 위치한 방향으로 절곡된 절곡 구조가 형성될 수 있다. 또한, 상기 제3바(123)의 제1바(121)와 연결되지 않은 타단부에는, 상기 제2바(122)가 위치한 방향으로 절곡된 절곡 구조가 형성될 수 있다.
또한, 상기 심부(120)는, 상기 다이부(110)와 함께 상기 전극 슬러리(300)가 배출되는 배출구(130)를 형성할 수 있다.
즉, 상기 심부(120)의 일측이 개방된 형태의 프레임은, 일측이 전극 슬러리(300)가 이송 배출되도록 개방된 구조(125)를 구비하고 있으므로, 이러한 개방된 구조(125)는, 상기 심부(120)가 상기 상부 다이(111) 및 상기 하부 다이(112) 사이에 개재되어 조립될 경우, 배출구(130)의 역할을 수행할 수 있다. 예를 들면, 도 3에서와 같이, 상기 배출구(130)는, 상기 심부(120)의 프레임에는 개방된 구조(125)가 형성될 수 있다.
구체적으로, F 방향으로 바라본 것을 기준하여, 상기 배출구(130)의 상변은, 상기 상부 다이(111)의 하부로 구성되고, 상기 배출구(130)의 하변은, 상기 하부 다이(112)의 상부로 구성되며, 상기 배출구(130)의 좌측변 및 우측변은, 상기 심부(120)의 프레임의 개방 구조(125)로 구성될 수 있다.
즉, 상기 코팅 장치(100)는, 상기 다이부(110)의 유입구(113)를 통해 유입된 전극 슬러리(300)가 다이부(110)의 내부 공간(115)을 채우고, 상기 내부 공간(115)에서 외부로 개방된 구조(125)인 배출구(130)를 통해 전극 슬러리(300)를 토출시킬 수 있다.
한편, 상기 커버 부재(150)는, 다이부(110) 및 심부(120)의 외면을 감싸도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 커버 부재(150)는, 다이부(110) 및 심부(120) 간의 결합면에서 발생된 간극을 통해 전극 슬러리(300)가 유입되어 외부로 유출되는 것을 방지하도록 다이부(110) 및 심부(120)의 외면과 밀착된 구조로 형성될 수 있다.
특히, 상기 커버 부재(150)는, 상기 다이부(110) 및 상기 심부(120)의 외면 중, 상기 배출구(130) 부위를 제외한 나머지 외면에서 전극 슬러리(300)가 유출되지 않도록 위치될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 커버 부재(150)는, 상기 배출구(130)가 형성된 상기 다이부(110) 및 상기 심부(120)의 일측 외면 중, 상기 배출구(130) 부위를 제외한 나머지 외면과 밀착된 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 다이부(110) 및 상기 심부(120) 간의 결합면에서 발생된 간극을 통해 전극 슬러리(300)가 유입되어 외부로 유출되는 것을 원천적으로 봉쇄함으로써, 상기 배출구(130) 주변부에서 유출된 전극 슬러리(300)에 의해 전극판(200)의 코팅이 불필요한 무지부에 전극 슬러리(300)가 도포되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅 장치를 사용하여 제조된 도 3의 전극판의 C 부위를 나타낸 사진이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 코팅 장치(100)를 사용하여 전극 슬러리(300)를 전극판(200)에 도포할 경우, 도 2의 종래기술의 사진의 전극판(5)과 달리, 전극 슬러리(300)의 도포가 불필요한 전극판(200)의 무지부(210)에는 전극 슬러리(300)가 점 형태로 도포되는 현상이 발생되지 않았다.
한편, 다시 도 3을 참조하면, 상기 코팅 장치(100)는, 코터 롤(140)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 코터 롤(140)은, 상기 배출구(130)와 적절한 거리로 이격되어 위치될 수 있다. 상기 이격 거리는, 상기 배출구(130)로부터 배출된 전극 슬러리(300)가 전극판(200)에 도포되지 않고 외부로 이탈되지 않도록 설정되는 것이 적절하다.
예를 들어, 코터 롤(140)의 외표면과 상기 배출구(130)와의 거리가 너무 멀 경우, 배출구(130)로부터 배출된 전극 슬러리(300)가 중력에 의해 하부로 유실되기 쉽고, 반대로 거리가 너무 가까우면 전극 슬러리(300)가 전극판(200)과 충돌하여 외부로 분산 이탈되기 쉬우며, 일정한 코팅량으로 토출되도록 조절하는 것이 까다로워질 수 있다.
더욱이, 상기 코터 롤(140)은, 상면에 전극 슬러리(300)가 도포된 전극판(200)을 이송 시키도록 회전될 수 있다. 즉, 상기 코터 롤(140)의 외표면에 탑재된 전극판(200)에 전극 슬러리(300)가 코팅될 때, 상기 코터 롤(140)은, 회전 운동하여 전극판(200)을 일정 속도로 이송 시킬 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 코터 롤(140)은, 일정한 코팅량을 유지하면서 연속적으로 전극판(200)에 전극 슬러리(300)를 코팅할 수 있도록 구성되어 있다.
한편, 상기 커버 부재(150)는, 적어도 하나 이상의 커버 필름(152)이 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 커버 필름(152)은, 상하 방향으로 연장된 구조를 가질 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 커버 필름(152)은, 상기 다이부(110) 및 상기 심부(120) 사이에 발생된 간극을 커버하도록, 상기 상부 다이(111)의 외면에서 상기 심부(120)의 외면을 거쳐 상기 하부 다이(112)의 외면을 감쌀 수 있도록 연장된 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 커버 필름(152)은, 상기 다이부(110) 및 상기 심부(120) 간의 간극을 통해 전극 슬러리가 유출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
더욱이, 상기 커버 필름(152)은, 상기 배출구(130)가 형성된 다이부(110) 및 심부(120)의 일측 외면의 양측에 각각 위치될 수 있다. 즉, 상기 커버 필름(152)은, F 방향으로 바라봤을 때, 배출구(130)를 기준으로 좌우 양측에 형성된 다이부(110)와 심부(120) 간의 결합면에서 형성된 간극을 밀폐할 수 있도록 배출구(130)를 기준으로 좌우 양측에 각각 위치될 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 커버 필름(152)은, 일측변이 상기 배출구(130)의 외주변과 접하도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 배출구(130)와 인접한 부위는, 전극 슬러리의 유출이 가장 빈번하게 발생되는 부위이므로, 상기 커버 필름(152)이 배출구(130)와 되도록이면 인접하도록 배치되는 것이 적절하다.
예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 배출구(130)가 좌우 방향으로 길게 형성된 직사각형 형상으로 형성될 경우, 상기 커버 필름(152) 또한 직사각형 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 배출구(130)의 좌측에 위치한 커버 필름(152)은, 우측변이 상기 직사각형의 배출구(130)의 좌측변과 접하도록 형성되고, 상기 배출구(130)의 우측에 위치한 커버 필름(152)은, 좌측변이 상기 직사각형의 배출구(130)의 우측변과 접하도록 형성될 수 있다.
그러나, 반드시 이러한 구조로만 한정되는 것은 아니고, 상기 다이부(110)와 상기 심부(120)의 결합면이 위치한 외면이라면 상기 커버 필름(152)이 위치될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 커버 필름(152)이 전극 슬러리의 유출이 가장 빈번히 발생하는 배출구(130)의 주변 부위를 밀폐할 수 있어, 더욱 효과적으로 전극 슬러리의 유출을 방지할 수 있다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 커버 부재의 구성인 커버 필름의 일부위의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3과 함께 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 커버 부재(150)의 구성인 커버 필름(152)은, 접착층(154)을 더 구비할 수 있다.
여기서, 상기 접착층(154)은, 상기 커버 필름(152)을 다이부(110) 및 심부(120) 외면에 부착 고정하기에 충분한 부착력을 가질 수 있다. 더욱이, 상기 접착층(154)은, 상기 다이부(110) 및 상기 심부(120)와 대면하고 있는 커버 필름(152)의 일면에 접착 물질이 도포되어 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 6에서 도시된 바와 같이, 상기 커버 필름(152)은, 상면에 전체적으로 접착 물질을 도포하여 접착층(154)을 형성할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 커버 필름(152)은, 상기 접착층(154)을 통해 다이부(110) 및 심부(120)의 외면에 빈틈없이 밀착 고정시킬 수 있으므로, 전극 슬러리 유출을 방지할 수 있는 높은 밀폐력을 발휘할 수 있다. 나아가, 상기 커버 필름(152)은, 다이부(110) 및 심부(120)의 외면에 손쉽게 설치될 수 있다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커버 부재의 구성인 커버 필름의 일부위의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3과 함께 도 7을 참조하면, 상기 커버 필름(152)은, 점착층(156)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 점착층(156)은, 상기 커버 필름(152)이 다이부(110) 및 심부(120)의 외면에 손쉽게 부착되거나 탈착될 수 있는 부착력을 가지고 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 점착층(156)은, 상기 다이부(110) 및 상기 심부(120)와 대면하고 있는 커버 필름(152)의 일면에 점착 물질이 도포되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 7에서 도시된 바와 같이, 상기 커버 필름(152)은, 상면에 전체적으로 점착 물질을 도포하여 점착층(156)을 형성할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 커버 필름(152)의 점착층(156)을 통해 다이부(110) 및 심부(120)의 외면에 빈틈없이 밀착 고정시킬 수 있을 뿐만 아니라, 새로운 커버 필름(152)으로 교체가 필요한 경우, 탈착이 쉬워 새로운 커버 필름(152)으로 교체하는 것이 용이한 이점이 있다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커버 부재의 일부 구성인 커버 필름이 다이부 및 심부의 외면에 부착된 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8을 참조하면, 상기 커버 부재(151)는, 일부가 상기 다이부(110)와 상기 심부(120) 간의 간극(127)에 충전된 구조를 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 커버 부재(151)는, 액체 형태로 다이부(110)와 심부(120)의 외면에 도포되어 형성된 커버 필름(153)을 구비할 수 있다. 또한, 상기 도포된 액체 형태의 커버 필름(153)의 일부는, 상기 다이부(110)와 상기 심부(120) 간의 간극(127)에 유입되어 간극(127)을 밀폐하도록 충전될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 다이부(110) 및 상기 심부(120)의 외면과 더불어 간극 내부를 밀폐하는 방식을 사용함으로써, 더욱 신뢰성 있는 밀폐력을 발휘할 수 있다.
도 9는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 코팅 장치에 대한 일부 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 다만, 도 9에서는, 설명의 편의를 위해, 코터 롤 구성은 도시하지 않았다.
도 9를 참조하면, 다른 실시예에 따른 코팅 장치(101)는, 상기 커버 부재(150)가 권출기(157) 및 권취기(158)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 권출기(157)는, 감겨진 커버 필름(152)을 권출하여 상기 다이부(110) 및 상기 심부(120)의 외면에 공급하기 위한 롤러(155)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 권취기(158)는, 배출구(130)로부터 토출된 전극 슬러리의 영향으로 인해 마모되거나 스웰링 현상이 일어난 커버 필름(152)을 새로운 커버 필름(152)으로 교체하도록 기존의 커버 필름(152)을 되감아 회수하기 위한 롤러(159)가 구비될 수 있다.
예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 권출기(157)는, 2개의 롤러(155)가, 상기 상부 다이(111)의 상부에서, 배출구(130)를 중심으로 좌측과 우측에 각각 구비될 수 있다. 그리고, 상기 권취기(158)는, 2개의 롤러(159)가, 상기 하부 다이(112)의 하부에서, 배출구(130)를 중심으로 좌측과 우측에 각각 구비될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배출구(130)를 통해 배출되는 전극 슬러리와 접촉되어 커버 필름(152)의 일부가 부식되거나, 커버 필름(152)이 전극 슬러리의 용제를 흡수하여 스웰링되는 현상이 발생될 경우, 기존의 커버 필름(152)을 권출기(157) 및 권취기(158)를 사용하여 손쉽게 새로운 커버 필름으로 교체하는 것이 가능하고, 커버 필름의 교체를 위해 코팅 공정을 중단할 필요가 없어, 생산 효율성을 높일 수 있다.
더욱이, 상기 권출기(157) 및 상기 권취기(158) 중 어느 하나는, 상기 상부 다이(111)의 상부에 위치하고, 나머지 하나는, 상기 하부 다이(112)의 하부에 위치할 수 있다.
예를 들면, 상기 권출기(157)는, 상기 상부 다이(111)의 상부에 위치할 수 있고, 상기 권취기(158)는, 상기 하부 다이(112)의 하부에 위치할 수 있다. 이러한 구성일 경우, 상기 권출기(157)는, 상기 다이부(110) 및 심부(120)의 외면으로 커버 필름(152)을 공급하고, 공급된 커버 필름(152)은, 상기 하부 다이(112)의 하부에 위치한 권취기(158)에 의해 하부 방향의 힘을 받아, 팽팽하게 유지될 수 있다.
이후, 새로운 커버 필름으로 교체가 필요할 시에는, 상기 권출기(157)가 새로운 커버 필름(152)을 공급하는 동시에 기존의 커버 필름(152)을 하부 방향으로 당겨 회수할 수 있다.
그러나, 반드시 이러한 구성으로만 한정되는 것은 아니고, 반대로, 상기 권출기(157)를 상기 하부 다이(112)의 하부에 위치시킬 수 있고, 상기 권취기(158)를 상기 상부 다이(111)의 상부에 위치시킬 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 권출기(157) 및 상기 권취기(158)의 위치가 서로 상하 방향으로 이격되어 위치되므로, 상기 커버 필름(152)이 상기 권출기(157) 및 상기 권취기(158)에 의해 상하 방향으로 당김 힘을 받아, 상기 커버 필름(152)이 다이부(110) 및 심부(120)의 외면에 밀착되도록 팽팽하게 당겨져 유지될 수 있다.
더욱이, 상기 권출기(157) 및 상기 권취기(158)의 롤러들(155, 159)은, 상기 배출구(130)에서 코팅 대상이 위치한 방향과 대향하는 방향(후방)으로 이격된 위치에 설치될 수 있다.
구체적으로, 상기 권출기(157) 및 상기 권취기(158)의 롤러들(155, 159)은, 상기 롤러들(155, 159)에 연결된 커버 필름(152)이 상기 다이부(110) 및 상기 심부(120)의 외면에 밀착되도록, 배출구(130)의 위치를 기준으로 코팅 장치(100)가 위치한 방향(후방)으로 이격된 위치에 위치될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 권출기(157) 및 상기 권취기(158)의 롤러(159)를 사용하여 상기 커버 필름(152)이 다이부(110) 및 심부(120)의 외면에 밀착되도록 당겨진 형태로 유지하기 쉬운 이점이 있다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 코팅 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 다만, 도 10에서는, 설명의 편의를 위해, 코터 롤 구성은 도시되지 않도록 한다.
도 10을 참조하면, 상기 상부 다이(111) 및 상기 하부 다이(112)의 외면에는, 상기 커버 필름(152)의 이동 경로를 가이드하기 위한 가이드 홈부(170)가 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 가이드 홈부(170)는, 커버 필름(152)의 이송 방향을 기준으로 커버 필름(152)의 폭의 크기와 대응되는 크기의 폭으로 내부 방향으로 만입된 구조일 수 있다.
이러한 구조에 의해, 상기 커버 필름(152)은, 양측변이 상기 가이드 홈부(170)에 끼워진 상태로 배치되거나, 상기 가이드 홈부(170)를 따라 상기 권출기(157) 및 상기 권취기(158)에 의해 이송될 수 있다. 예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 2개의 커버 필름(152)은, 2개의 가이드 홈부(170) 각각에 끼워진 상태로 위치될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 커버 필름(152)의 일부가 배출구(130)를 가로막도록 위치되는 것을 방지할 수 있으므로, 상기 배출구(130)를 통해 토출되는 전극 슬러리가 커버 필름(152)과 간섭되는 것을 방지하여 코팅 불량을 최소화할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
[부호의 설명]
100: 코팅 장치
110: 다이부
111: 상부 다이
112: 하부 다이
120: 심부
130: 배출구
140: 코터 롤
150: 커버 부재
152: 커버 필름
157: 권출기
158: 권취기
170: 가이드 홈부
본 발명은 코팅 장치에 관한 것으로서, 특히, 전극 슬러리를 전극판에 도포하기 위한 전극 생산 및 상기 전극을 구비한 이차 전지를 제조하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 전기 자동차에 장착되는 이차 전지와 관련된 산업에 이용 가능하다.

Claims (12)

  1. 전극 슬러리를 전극판에 도포하기 위한 전극 생산용 코팅 장치에 있어서,
    전극 슬러리가 유입되는 유입구 및 유입된 전극 슬러리가 수용되는 내부 공간이 형성된 다이부;
    상기 다이부의 내부에 장착되고, 상기 다이부와 함께 상기 전극 슬러리가 배출되는 배출구를 형성하도록 형성된 심부; 및
    상기 배출구를 제외한 다른 외면에서 전극 슬러리가 유출되지 않도록 상기 다이부 및 심부의 외면을 감싸고 있는 커버 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다이부는,
    상기 내부 공간의 상부를 형성하는 상부 다이; 및
    상기 상부 다이의 하부에 위치되어 내부 공간의 하부를 형성하는 하부 다이를 포함하고,
    상기 심부는, 상기 상부 다이 및 상기 하부 다이 사이에 개재되고,
    상기 심부는, 상기 내부 공간의 테두리를 따라 형성되되 적어도 일측이 개방된 형태의 프레임을 구비하고, 상기 프레임의 일측은, 상기 전극 슬러리가 이송 배출되도록 개방된 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코팅 장치는, 상기 배출구와 이격되어 위치되고, 상면에 전극 슬러리가 도포된 전극판을 이송 시키도록 형성된 코터 롤을 더 포함한 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 커버 부재는, 상하 방향으로 연장된 구조를 가진 적어도 하나 이상의 커버 필름이 구비된 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 커버 필름은, 상기 배출구가 형성된 다이부 및 심부의 일측 외면의 양측에 각각 위치된 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 커버 필름은, 일측변이 상기 배출구의 외주변과 접하도록 형성된 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 커버 필름은, 상기 다이부 및 상기 심부와 대면하고 있는 일면에 접착 물질이 도포된 접착층이 형성된 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 커버 부재는, 일부가 다이부와 심부 간의 간극에 충전된 구조를 구비한 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 커버 부재는, 감겨진 커버 필름을 권출하여 공급하기 위한 롤러가 구비된 권출기; 및
    상기 커버 필름을 되감아 회수하기 위한 롤러가 구비된 권취기를 포함하고,
    상기 권출기 및 상기 권취기 중 어느 하나는, 상기 상부 다이의 상부에 위치하고, 나머지 하나는, 상기 하부 다이의 하부에 위치한 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 권출기 및 상기 권취기의 롤러는, 상기 배출구에서 코팅 대상이 위치한 방향과 대향하는 방향으로 이격된 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 권출기 및 상기 권취기는, 상기 커버 필름의 일면과 상기 다이부 및 심부의 외면 사이에 틈이 생기지 않도록 상기 커버 필름을 권출하는 동시에 권취하는 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 상부 다이 및 상기 하부 다이의 외면에는, 상기 커버 필름의 이동 경로를 가이드하기 위한 가이드 홈부가 형성된 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
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