WO2019035564A1 - 전극 가열장치 및 그를 포함하는 이차전지용 제조시스템 - Google Patents

전극 가열장치 및 그를 포함하는 이차전지용 제조시스템 Download PDF

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WO2019035564A1
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heating
drying space
drying
conveying roller
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우상진
전영호
박신영
강태원
전인태
박지수
박동혁
위윤봉
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주식회사 엘지화학
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to an electrode heating apparatus and a manufacturing system for a secondary battery including the electrode heating apparatus, and more particularly, to an electrode heating apparatus capable of rapidly drying moisture remaining on the electrode by directly heating the electrode surface, .
  • a secondary battery is a battery capable of charging and discharging unlike a primary battery which can not be charged.
  • Such a secondary battery is widely used in high-tech electronic devices such as a phone, a notebook computer, and a camcorder.
  • Such a secondary battery includes an electrode assembly in which electrodes and a separator are alternately stacked, and a case for accommodating the electrode assembly.
  • the secondary battery includes a process of manufacturing an electrode, a process of fabricating an electrode assembly by alternately laminating the manufactured electrode and a separator, a lamination process of thermally bonding the electrode assembly, an unfinished secondary battery And an activation step of charging / discharging the incomplete secondary battery.
  • the electrode is manufactured through a mixing process, a coating process, a pressing process, and a slitting process.
  • the coating process includes a coating process for coating an electrode active material on the surface of the current collector, a coating process for coating the electrode active material And drying the electrode active material coated on the current collector using hot air.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to directly heat the surface of an electrode to quickly dry the moisture remaining on the electrode, And it is an object of the present invention to provide an electrode heating apparatus capable of greatly increasing productivity of an electrode and a manufacturing system for a secondary battery including the electrode heating apparatus.
  • the heating member includes a mounting portion provided in the drying space and a plurality of heating portions provided in the mounting portion and located near the surface of the electrode for directly heating the surface of the electrode to dry the moisture remaining on the electrode, Lamps.
  • the mounting portion may include a fixing plate provided in the drying space, and a guide plate slidably coupled to the fixing plate and having the plurality of heating lamps installed thereon.
  • the heating body may include an inlet provided on the left side surface and having an inlet for the electrode, an outlet through which the electrode introduced into the drying space is provided, and a cover coupled to one surface between the inlet and the outlet,
  • the drying space is opened to the outside while the cover is separated from the heating body, and the guide plate is coupled to the fixing plate so as to be slidable in the direction toward the cover, and can be taken out of the drying space when the cover is opened .
  • the heating body may further include a conveying roller for conveying the electrode introduced into the drying space, wherein the conveying roller includes a first conveying roller provided on an inlet side of the drying space, a first conveying roller provided on an upper side of the left side of the drying space, A second conveying roller, a third conveying roller provided on an upper right side of the drying space, and a fourth conveying roller provided on an outlet side of the drying space, wherein the heating member includes a first conveying roller and a second conveying roller, Wherein at least one of the first roller, the second roller, the third roller, and the third roller and the fourth roller are provided at least one of the first roller and the second roller, To 4 < rd > transport rollers and dried by the heating member.
  • a conveying roller for conveying the electrode introduced into the drying space
  • the conveying roller includes a first conveying roller provided on an inlet side of the drying space, a first conveying roller provided on an upper side of the left side of the drying space, A second
  • the heating member is provided to correspond to both surfaces of the electrode, and both surfaces of the electrode can be simultaneously heated by direct heating.
  • a heating member for drying one side of the electrode facing the wall surface of the drying space is installed on the wall surface of the drying space and a heating member for drying the other surface of the electrode may be installed on the auxiliary frame provided in the drying space.
  • the heating lamp may be spaced from the electrode surface by 2 to 10 mm.
  • the exhaust unit includes an exhaust duct provided on an outer surface of the heating body for discharging the air in the drying space to the outside, and an exhaust pump for generating a suction force for forcibly discharging the air in the drying space through the exhaust duct to the outside .
  • the heating lamp may be an infrared lamp or zenon light.
  • a guide groove may be formed in the fixing plate, and a guide protrusion slidably coupled to the guide groove may be formed in the guide plate.
  • the fixing plate and the guide plate may be formed of a heat-radiating material that absorbs heat generated from a plurality of heating lamps and discharges the heat to the outside.
  • a manufacturing system for a secondary battery includes a supply device for supplying an electrode; An electrode heating device for directly heating the surface of the electrode supplied from the supply device to dry the moisture remaining in the electrode; And a recovering device for recovering the electrode that has been dried by the electrode heating device, wherein the electrode heating device includes a heating body having a drying space through which the electrode supplied from the supplying device is formed, And a heating member for directly heating the surface of the passing electrode to dry the moisture remaining in the electrode.
  • a manufacturing system for a secondary battery includes an apparatus for manufacturing an electrode; An electrode heating device for directly heating the surface of the electrode manufactured by the manufacturing apparatus to dry the moisture remaining in the electrode; And a lamination device for alternately laminating an electrode and a separation membrane, which are dried by the electrode heating device, and joining them by heat and pressure, wherein the electrode heating device includes a drying device And a heating member for directly heating the surface of the electrode passing through the drying space to dry the moisture remaining on the electrode.
  • An electrode heating apparatus of the present invention is characterized by including a heating body and a heating member.
  • the heating member of the present invention is characterized by including a mounting portion and a plurality of heating lamps. According to this feature, the surface of the electrode can be directly heated by the heat source emitted from the plurality of heating lamps, so that the moisture remaining on the electrode can be dried more quickly.
  • the mounting portion of the present invention is characterized in that it includes a fixing plate and a guide plate slidably coupled to the fixing plate and provided with a plurality of heating lamps. According to this feature, the guide plate can be taken out of the heating body to easily replace a plurality of heating lamps, and as a result, the efficiency of work can be improved.
  • the heating body of the present invention is characterized in that it includes an inlet through which the electrode flows, an outlet through which the electrode is discharged, and a cover.
  • the heating device mounted inside the heating body can be easily taken out of the heating body for easy maintenance.
  • the guide plate slides in a direction toward the cover, and a plurality of heating lamps provided on the guide plate can be more easily replaced.
  • the present invention is characterized in that it includes a transfer roller for transferring the electrode introduced into the heating body.
  • the electrode can be stably guided from the inlet to the outlet of the heating body, and as a result, the heating device can stably and directly heat the surface of the electrode.
  • the conveying roller of the present invention is characterized in that it includes first to fourth conveying rollers installed at each vertex of the heating body.
  • the heating apparatus of the present invention is characterized in that it is installed between the first and second conveying rollers, between the second and third conveying rollers, and between the third and fourth conveying rollers, respectively. According to this feature, the electrodes transported along the first and fourth transport rollers can be effectively dried, and as a result, the drying rate of the electrodes can be greatly increased.
  • the heating device of the present invention is characterized by being provided on both surfaces of the electrode. Because of this feature, both sides of the electrode can be dried at the same time, and the efficiency and time of the operation can be shortened.
  • the heating body of the present invention is characterized in that it comprises an auxiliary frame for installing a heating element. With this feature, it is possible to stably install the heating member which can not be installed on the wall surface of the heating body.
  • the electrode heating apparatus of the present invention is characterized in that it includes an exhaust member for discharging the air in the heating body to the outside. Due to this feature, it is possible to discharge the moisture in the heating body to the outside, Can be greatly increased.
  • the exhausting member of the present invention is characterized by being provided on the outer surface of the heating body. Such a feature can prevent water droplets from being generated on the boundary line between the heating body and the exhaust member.
  • the exhaust member of the present invention is characterized by including an exhaust duct and an exhaust pump. With this feature, the air in the heating body can be discharged to the outside more quickly.
  • the heating lamp of the present invention is characterized by being an infrared lamp or a xenon lamp, and the infrared lamp may be a far-infrared lamp. That is, the far-infrared lamp has an infrared ray having a wavelength of 25 ⁇ ⁇ or more and has longer wavelength than the visible ray, is invisible to the eye, has a large thermal effect,
  • Xenon light is brighter than filament, and light can be emitted from a bulb, which is not a filament, so that the surface of the electrode can be widened and dried more quickly, and in particular, the lifetime of the filament is longer.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating an electrode heating apparatus according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view of the electrode heating apparatus according to the first embodiment of the present invention in a state in which the lid is opened.
  • FIG 3 is a front view of the electrode heating apparatus according to the first embodiment of the present invention in a state in which the lid is opened.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of Fig.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a manufacturing system for a secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view of the manufacturing system for a secondary battery according to the second embodiment of the present invention in a state in which the lid is opened.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a manufacturing system for a secondary battery according to a third embodiment of the present invention.
  • the electrode 10 of the present invention includes a current collector and an electrode active material coated on one or both surfaces of the current collector. That is, the electrode 10 may be manufactured by coating an electrode active material on one or both surfaces of the current collector.
  • the electrode 10 manufactured as described above is dried during the manufacturing process, but a part of water remains, and a drying process is performed to dry the electrode active material, and an electrode heating device is used.
  • the heating apparatus 200 includes a heating body 210 through which the electrode 10 passes and a surface of the electrode 10 passing through the heating body 210 And a heating member 220 for directly heating the moisture remaining in the electrode 10 by heating.
  • the heating body 210 has a rectangular box shape and is provided with a drying space 211 through which the electrode 10 passes and an electrode 10 provided on the left side (left side of the heating body as viewed in FIG. 1)
  • An outlet 213 which is provided on the right side (the right side of the heating body as viewed in FIG. 1) and through which the electrode 10 introduced into the drying space 211 is discharged, and an outlet 213 (The front face of the heating body as viewed in Fig. 1) between the outlet 213 and the outlet 213 of the heating body.
  • the lid 214 is separated from the heating body 21 and opens the drying space 211 to the outside.
  • the heating body 210 having such a structure allows the electrode 10 to flow into the drying space 211 through the inlet 212 and the electrode 10 flowing into the drying space 211 through the outlet 213, And the drying space 211 is opened and closed through detachment and attachment of the lid 214.
  • the cover 214 may be formed of a transparent or semi-transparent heat-resistant material, so that the drying space 211 can be easily recognized from the outside.
  • the heating member 220 is for directly heating and drying the electrode introduced into the drying space of the heating body.
  • the heating member 220 includes a mounting portion 221 provided in the drying space 211, And a plurality of heating lamps 222 positioned near the surface of the electrode 10 to directly heat the surface of the electrode 10 to dry the moisture remaining in the electrode 10.
  • the mounting portion 221 has a structure in which a plurality of heating lamps 222 provided in the drying space 211 can be easily replaced.
  • the mounting portion 221 may include a fixing plate 221a provided in the drying space 211, a guide plate slidably coupled to the fixing plate 221a and provided with the plurality of heating lamps 222, 221b. 4, a guide groove 221a-1 is formed in the fixing plate 221a, and guide protrusions 221b-1 slidably engaged with the guide groove 221a-1 are formed in the guide plate 221b. 1) is formed.
  • the mounting portion 221 can easily draw the guide plate 221b out of the drying space 211 by the guide groove 221a-1 and the guide protrusion 221b-1. As a result, A plurality of heating lamps 222 provided on the guide plate 221b can be easily replaced from outside the drying space 211, thereby facilitating maintenance.
  • the guide plate 221b is coupled to the fixing plate 221a so as to slide in the direction toward the lid 214 so that even if only a small movement of the guide plate 221b is applied to the guide plate 221b, The lamp 222 can be drawn out of the drying space 211.
  • the mounting portion 221 is inserted into the guide groove 221a of the fixing plate 221a -1) so that the plurality of heating lamps 222 and the surface of the electrode 10 can be aligned.
  • the guide plate 221b may be detachably coupled to the fixing plate 221a. That is, after replacing the plurality of heating lamps 222, the guide plate 221b is removed from the fixing plate 221a, the replacement operation of the heating lamps 222 is performed outside the drying space 211, The guide plate 221b is coupled to the fixing plate 221a again.
  • the fixing plate 221a and the guide plate 221b which are the mounting portions 221 may be a heat radiating plate that absorbs heat generated by the plurality of heating lamps 222 and discharges the heat to the outside, It is possible to suppress the temperature rise of the heat exchanger 222 significantly.
  • the heating lamp 222 includes a power supply unit 222a that is installed in the guide plate 221b and receives a current from the outside and a power supply unit 222b that is connected to the current supplied from the power supply unit 222a. And a light source section 222b that emits light.
  • the light source part 222b is located close to the surface of the electrode 10, and is spaced apart by a length of '?' Shown in FIG. That is, the light source unit 222b may be spaced from the surface of the electrode 10 by 2 to 10 mm. That is, when the light source part 222b is positioned at a distance of 2 mm or less from the surface of the electrode 10, there is a problem that the electrode 10 is damaged due to the friction between the light source part 222b and the electrode 10, The light source emitted from the light source part 222b may be diffused on the surface of the electrode 10 and the drying rate of the electrode may be lowered.
  • the heating lamp 222 is positioned at a distance of 2 to 10 mm from the surface of the electrode 10, so that the remaining moisture can be stably dried without damaging the electrode 10.
  • the heating lamp 222 may be an infrared lamp or a xenon lamp.
  • the infrared lamp includes a near infrared ray, a medium infrared ray and a far infrared ray lamp. Among them, a far-infrared lamp is preferably used.
  • the far-infrared lamp has an infrared ray with a wavelength of 25 ⁇ ⁇ or more and has a longer wavelength than visible light, so that it is invisible to the eye, has a large heat effect and is strong in penetration.
  • the Xenon light is brighter than the filament, and the light is emitted from the bulb, which is not filament, so that the surface of the electrode can be widened and dried more rapidly, and the life span of the filament is longer than that of the filament.
  • the plurality of heating lamps 222 may be regularly or irregularly installed on the guide plate 221b.
  • the interval between the plurality of heating lamps 222, which are regularly or irregularly provided on the guide plate 221b, has an interval at which some of the light sources irradiated to the electrode 10 can overlap, The whole can be dried by heating directly.
  • the heating device 200 further includes a conveying roller 230 for conveying the electrode 10 introduced into the drying space 211 and keeping the tension force constant.
  • the heating member 220 has a structure in which the electrode 10 flowing into the drying space 211 is circulated as long as possible and the heating member 220 directly heats the electrode 10 transported along the transporting roller 230, It is possible to dry the remaining moisture more effectively.
  • the conveying roller 230 may include a first conveying roller 231 provided on the inlet 212 side of the drying space 211, a second conveying roller 231 provided on the upper left surface of the drying space 211, A third conveying roller 233 provided on the upper right side of the drying space 211 and a fourth conveying roller 234 provided on the side of the outlet 213 of the drying space 211 do.
  • the inlet 212 is provided at the bottom of the left side of the drying space 211, and the outlet 213 is provided at the bottom of the right side of the drying space 211.
  • the conveying roller 230 can transfer the electrode 10 introduced into the drying space 211 along the left side, the upper side and the right side of the drying space, The length of the electrode 10 and the residence time of the electrode 10 can be increased. As a result, the drying time through the heating member 220 can naturally be increased.
  • the heating member 220 is disposed between the first conveying roller 231 and the second conveying roller 232, between the second conveying roller 232 and the third conveying roller 233,
  • the electrode 10 is provided between the roller 233 and the fourth feeding roller 234 so that the electrode 10 transported along the first to fourth feeding rollers 231, 232, 233,
  • the heating member 220 can be heated directly for a long time, and as a result, the moisture remaining in the electrode 10 can be completely dried.
  • the heating member 220 may simultaneously dry both surfaces of the electrode 10 to greatly increase the drying rate of the electrodes. That is, the heating member 220 is provided corresponding to both surfaces of the electrode, and both surfaces of the electrode are dried at the same time.
  • the heating member 220 for drying one surface of the electrode 10 facing the wall surface of the drying space 211 (the outer surface of the electrode when viewed in FIG. 3) is installed on the wall surface of the drying space 211,
  • the heating member 220 for drying the other surface of the electrode 10 (the inner surface of the electrode when viewed in FIG. 3) is installed in the auxiliary frame 215 provided in the drying space 211, 211 can be stably installed.
  • the heating device 200 may further include an exhaust member 240 for exhausting air containing moisture in the drying space 211 to the outside through the exhaust member 240
  • the drying rate can be increased by rapidly discharging evaporated moisture.
  • the exhaust member 240 is provided on the outer surface of the heating body 210, more preferably, on the rear surface of the heating body 210 as viewed in FIG. That is, when the exhaust member 240 is provided on the upper surface of the heating body 210, the hot air in the drying space 211 and the cold air outside the exhaust member 240 are in contact with each other, There is a problem that water droplets are generated on the boundary line of the water surface.
  • the exhaust member 240 is installed on the backside of the heating body 210 so that hot air in the drying space 211 is bypassed to the lower part of the drying space 211 to lower the temperature, It is possible to prevent water droplets from being generated on the boundary line between the main body 210 and the exhaust member 240.
  • the exhaust unit 240 includes an exhaust duct 241 provided on an outer surface of the heating body 210 and discharging the air in the drying space 211 to the outside, And an exhaust pump 242 for forcibly discharging the air in the drying space 211 to the outside through the exhaust duct 241.
  • an exhaust pump 242 for forcibly discharging the air in the drying space 211 to the outside through the exhaust duct 241.
  • the electrode heating apparatus 200 according to the first embodiment of the present invention having the above-described structure can directly heat the surface of the electrode to quickly dry the moisture remaining in the electrode, And as a result, the productivity can be greatly increased.
  • a secondary battery manufacturing system includes a supply device 100 for supplying an electrode 10, an electrode heating device 200 for drying the electrode 10 supplied from the supply device 100, And a recovery device 300 for recovering the electrode 10 dried by the electrode heating device 200.
  • the supply apparatus 100 includes a supply body 110 for supplying an electrode and including a bottom plate and a support plate corresponding to both sides of the bottom plate, A feeding roller 120 rotatably provided between the supporting plates of the main body 110 and supplying the wound electrode 10; a feeding roller 120 for feeding the electrode 10 wound on the feeding roller 120; And a supply guide roller 140 for guiding the electrode 10 supplied from the supply roller 120 and adjusting the tension force.
  • the supply device 100 is configured such that the supply roller 120 rotates in the supply main body 110 by the driving force of the supply motor 130 and the electrode 10 wound around the supply roller 120 rotates, And is supplied to the electrode heating apparatus 200 while gradually loosening. At this time, the electrode 10 supplied from the supply roller 120 is guided by the supply guide roller 140 and has a constant tension force.
  • the electrode heating apparatus 200 includes a heating body 210 through which the electrode 10 supplied from the supplying device 100 passes, And a heating member 220 for directly heating the surface of the electrode 10 to dry the moisture remaining in the electrode 10.
  • the electrode heating apparatus has the same configuration as the electrode heating apparatus according to the first embodiment described above, and a duplicate description thereof will be omitted.
  • the recovering device 300 is for recovering the dried electrode 10 that has passed through the electrode heating device 200, and includes a bottom plate and a bottom plate corresponding to both sides of the bottom plate
  • a collecting roller 310 rotatably disposed between the supporting plates of the collecting body 310 and collecting and recovering the electrode 10 discharged from the electrode heating apparatus 200,
  • a recovery motor 330 for rotating the recovery roller 320 to rotate the electrode 10 so as to wind the electrode 10, a recovery guide roller for guiding the electrode 10 recovered from the recovery roller 120 and adjusting the tension force 340).
  • Such a recovery apparatus 300 can stably recover the electrode 10 discharged from the electrode heating apparatus 200 while maintaining the tension force.
  • the surface of the electrode is directly heated, so that moisture remaining on the electrode can be dried more quickly, and as a result, have.
  • the electrode 10 supplied through the supply device 100 is connected to the drying space 211 through the inlet 212 formed in the heating body 210 of the electrode heating apparatus 200
  • the electrode 10 flowing into the drying space 211 is conveyed along the first to fourth conveying rollers 231, 232, 233 and 234 which are the conveying rollers 230
  • the electrodes 10 transported along the first to fourth transport rollers 231, 232, 233 and 234 are moved between the first transporting roller 231 and the second transporting roller 232, 232 and the third conveying roller 233 and between the third conveying roller 233 and the fourth conveying roller 234.
  • the heating member 220 is disposed between the third conveying roller 233 and the third conveying roller 233,
  • the heating member 220 directly heats both surfaces of the electrode 10 through the plurality of heating lamps 222 to rapidly dry the moisture remaining in the electrode 10, and the exhaust member 240 The air in the drying space 211 is discharged to the outside to increase the drying rate of the electrode 10.
  • the lamp 222 can be drawn out of the drying space 211, and thus the heating lamp can be easily replaced.
  • the electrode 10 transferred through the fourth conveyance roller 234 is discharged through the outlet 213 of the heating body 210 and the electrode 10 discharged through the outlet 213 is discharged to the recovery device It can be recovered while being wound on the drum 300.
  • the manufacturing system for a secondary battery includes a manufacturing apparatus 400 for manufacturing the electrode 10, an electrode 10 manufactured by the manufacturing apparatus 400, The electrode heating device 200 for directly heating the surface of the electrode 10 to dry the water remaining on the electrode 10 and the electrode 10 and the separator 20 which are dried by the electrode heating device 200 And a lamination apparatus 500 for joining by heat and pressure.
  • the manufacturing apparatus 400 includes a supply roller 410 for supplying the current collector 11, an electrode active material coated on the surface of the current collector 11 supplied by the supply roller 110, And a coating member 420 for coating. That is, the manufacturing apparatus 400 manufactures the electrode 10 by coating the electrode active material on the surface of the current collector 11 supplied by the supply roller 410 through the coating member 420.
  • the electrode heating apparatus 200 includes a heating body 210 having a drying space 211 through which the electrode 10 manufactured by the manufacturing apparatus 400 passes, And a heating member 220 for directly heating the surface of the electrode 10 to dry the moisture remaining in the electrode 10.
  • the electrode heating apparatus has the same configuration as the electrode heating apparatus according to the first embodiment described above, and a duplicate description thereof will be omitted.
  • the lamination apparatus 500 alternately stacks the electrode 10 dried by the heating apparatus 200 and the separator 20 supplied from the separator feed roller (not shown), and joins them by heat and pressure. At this time, since there is no remaining water in the electrode 10, the electrode 10 and the separation membrane 20 can be thermally bonded more stably.
  • the surface of the electrode manufactured by the manufacturing apparatus 400 is heated directly through the electrode heating apparatus 200 to remain on the electrode 10 It is possible to shorten the drying time and increase the productivity.
  • the electrode 10 and the separator 20 can be more thermally bonded to each other through the lamination device 500.
  • the method for manufacturing a secondary battery according to the third embodiment of the present invention includes manufacturing the electrode 10 by coating the surface of the current collector 11 with the electrode active material 12 through the manufacturing apparatus 400, Is introduced into the drying space 211 through the inlet 212 formed in the heating body 210 of the heating apparatus 200 and the electrode 10 introduced into the drying space 211 is fed to the feed roller 230 And is conveyed along the first to fourth conveying rollers 231, 232, 233, and 234.
  • the electrode 10 transported along the first to fourth transport rollers 231, 232, 233 and 234 is connected between the first transporting roller 231 and the second transporting roller 232, By the heating member 220 provided between the second conveying roller 232 and the third conveying roller 233 and between the third conveying roller 233 and the fourth conveying roller 234, And dried while being heated, so that the moisture remaining in the electrode 10 can be completely dried.
  • the heating member 220 directly heats both surfaces of the electrode 10 through a plurality of heating lamps 222 to quickly dry the moisture remaining in the electrode 10 and the exhaust member 240 The air in the drying space 211 is discharged to the outside to increase the drying rate of the electrode 10.
  • the lamp 222 can be drawn out of the drying space 211, and thus the heating lamp can be easily replaced.
  • the electrode 10 transferred through the fourth conveyance roller 234 is discharged through the outlet 213 of the heating body 210 and is discharged through the outlet 213 and the separator
  • the electrode 10 and the separator 20 can be thermally adhered to each other because the moisture remaining in the electrode 10 is not present at this time.

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Abstract

본 발명은 전극을 건조시키는 전극 가열장치로서, 상기 전극이 통과하는 건조공간이 형성된 가열본체; 및 상기 건조공간을 통과하는 상기 전극의 표면을 직접 가열하여 상기 전극에 남아 있는 수분을 건조하는 가열부재를 포함한다.

Description

전극 가열장치 및 그를 포함하는 이차전지용 제조시스템
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2017년 08월 17일자 한국특허출원 제10-2017-0103995호, 2017년 08월 17일자 한국특허출원 제10-2017-0103996호 및 2018년 06월 29일자 한국특허출원 제10-2018-0075224호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 전극 가열장치 및 그를 포함하는 이차전지용 제조시스템에 관한 것으로서, 특히 전극 표면을 직접 가열하여 상기 전극에 남아 있는 수분을 신속하게 건조할 수 있는 전극 가열장치 및 그를 포함하는 이차전지용 제조시스템에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
이와 같은 이차전지는 전극과 분리막이 교대로 적층된 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 케이스를 포함한다. 그리고 상기한 이차전지는 전극을 제조하는 공정, 제조된 전극과 분리막을 교대로 적층하여 전극조립체를 제조하는 공정, 상기 전극조립체를 열접합하는 라미네이션 공정, 상기 전극조립체를 케이스에 수용하여 미완성 이차전지를 제조하는 공정, 상기 미완성 이차전지를 충방전하는 활성화공정을 포함한다.
한편, 상기 전극은 믹싱공정, 코팅공정, 프레스공정 및 슬리팅 공정을 통해 제조되며, 그 중 상기 코팅공정은 집전체의 표면에 전극활물질을 코팅하는 코팅과정과, 상기 집전체에 코팅된 전극활물질을 건조하는 건조과정을 포함하고, 상기 건조과정은 열풍을 이용하여 상기 집전체에 코팅된 전극활물질을 건조한다.
그러나 상기 건조과정은 열풍을 이용하기 때문에 상기 집전체에 코팅된 전극활물질을 건조하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었으며, 이에 따라 전극의 생산성이 크게 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명은 전극 표면을 직접 가열하여 전극에 남아 있는 수분을 신속하게 건조할 수 있으며, 그에 따라 작업시간을 크게 단축할 수 있고, 그 결과 전극의 생산성을 크게 높일 수 있는 전극 가열장치 및 그를 포함하는 이차전지용 제조시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 가열장치는 전극을 건조시키는 위한 것으로, 상기 전극이 통과하는 건조공간이 형성된 가열본체; 및 상기 건조공간을 통과하는 상기 전극의 표면을 직접 가열하여 상기 전극에 남아 있는 수분을 건조하는 가열부재를 포함할 수 있다.
상기 가열부재는, 상기 건조공간에 구비되는 장착부, 및 상기 장착부에 설치되고, 상기 전극의 표면에 근접하게 위치하며, 상기 전극의 표면을 직접 가열하여 상기 전극에 남아 있는 수분을 건조하는 복수개의 가열램프를 포함할 수 있다.
상기 장착부는, 상기 건조공간에 구비되는 고정판, 및 상기 고정판에 슬라이드 가능하게 결합되고, 상기 복수개의 가열램프가 설치되는 가이드판을 포함할 수 있다.
상기 가열본체는, 좌측면에 구비되고 상기 전극이 유입되는 입구와, 우측면에 구비되고 상기 건조공간에 유입된 전극이 배출되는 출구, 및 상기 입구와 상기 출구 사이의 일면에 결합되는 덮개를 포함하고, 상기 덮개는 상기 가열본체로부터 분리되면서 상기 건조공간이 외부와 통하게 개방되며, 상기 가이드판은 상기 덮개를 향하는 방향으로 슬라이드 가능하게 상기 고정판에 결합되면서 상기 덮개 개방시 상기 건조공간 밖으로 인출될 수 있다.
상기 가열본체에는 상기 건조공간에 유입된 전극을 이송하는 이송롤러가 더 포함되고, 상기 이송롤러는 상기 건조공간의 입구 측에 구비되는 제1 이송롤러, 상기 건조공간의 좌측면 상부에 구비되는 제2 이송롤러, 상기 건조공간의 우측면 상부에 구비되는 제3 이송롤러, 및 상기 건조공간의 출구 측에 구비되는 제4 이송롤러를 포함하며, 상기 가열부재는 상기 제1 이송롤러와 상기 제2 이송롤러 사이, 상기 제2 이송롤러와 상기 제3 이송롤러 사이, 및 상기 제3 이송롤러와 상기 제4 이송롤러 사이에 중 적어도 한 곳 이상 구비되고, 상기 건조공간에 유입된 상기 전극은 상기 제1 내지 제4 이송롤러를 따라 이송되고 상기 가열부재에 의해 건조될 수 있다.
상기 가열부재는 상기 전극의 양쪽 표면에 대응되게 각각 구비되고 상기 전극의 양쪽 표면을 동시에 직접 가열하여 건조할 수 있다.
상기 건조공간의 벽면을 향하는 상기 전극의 일면을 건조하는 가열부재는 상기 건조공간의 벽면에 설치되고, 상기 전극의 타면을 건조하는 가열부재는 상기 건조공간에 구비된 보조프레임에 설치될 수 있다.
상기 가열램프는 상기 전극 표면으로부터 2~10mm 이격될 수 있다.
상기 건조공간의 수분이 포함된 공기를 외부로 배출하는 배기부재를 더 포함할 수 있다.
상기 배기부재는 상기 가열본체의 외측면에 구비되고 상기 건조공간의 공기를 외부로 배출하는 배기덕트와, 흡입력을 발생시켜서 상기 건조공간의 공기를 상기 배기덕트를 통해 외부로 강제 배출시키는 배기펌프를 포함할 수 있다.
상기 가열램프는 적외선 램프 또는 제논 라이트(zenon light)일 수 있다.
상기 고정판에는 가이드홈이 형성되고, 상기 가이드판에 상기 가이드홈에 슬라이드 가능하게 결합되는 가이드돌기가 형성될 수 있다.
상기 고정판과 가이드판은 복수개의 가열램프에서 발생하는 열을 흡수하여 외부로 방출하는 방열 소재로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 제조시스템은 전극을 공급하는 공급장치; 상기 공급장치로부터 공급된 상기 전극의 표면을 직접 가열하여 상기 전극에 남아 있는 수분을 건조하는 전극 가열장치; 및 상기 전극 가열장치에 의해 수분이 건조된 전극을 회수하는 회수장치를 포함하며, 상기 전극 가열장치는, 상기 공급장치로부터 공급된 상기 전극이 통과하는 건조공간이 형성된 가열본체와, 상기 건조공간을 통과하는 상기 전극의 표면을 직접 가열하여 상기 전극에 남아 있는 수분을 건조하는 가열부재를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지용 제조시스템은 전극을 제조하는 제조장치; 상기 제조장치에 의해 제조된 전극의 표면을 직접 가열하여 상기 전극에 남아 있는 수분을 건조하는 전극 가열장치; 및 상기 전극 가열장치에 의해 수분이 건조된 전극과 분리막을 교대로 적층하고, 열과 압력으로 접합하는 라미네이션장치를 포함하며, 상기 전극 가열장치는, 상기 제조장치에 의해 제조된 상기 전극이 통과하는 건조공간이 형성된 가열본체와, 상기 건조공간을 통과하는 상기 전극의 표면을 직접 가열하여 상기 전극에 남아 있는 수분을 건조하는 가열부재를 포함할 수 있다.
1. 본 발명의 전극 가열장치는 가열본체와 가열부재를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 전극의 표면을 직접 가열하여 상기 전극에 남아 있는 수분을 신속하게 건조할 수 있으며, 그 결과 작업시간을 크게 단축할 수 있고, 생산성은 크게 높일 수 있다.
2. 본 발명의 가열부재는 장착부 및 복수개의 가열램프를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 복수개의 가열램프에서 발산되는 열원으로 전극의 표면을 직접 가열하여 전극에 남아 있는 수분을 보다 신속하게 건조할 수 있다.
3. 본 발명의 장착부는 고정판과 상기 고정판에 슬라이드 가능하게 결합되고 복수개의 가열램프가 설치된 가이드판을 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 상기 가이드판을 가열본체 밖으로 인출하여 복수개의 가열램프를 용이하게 교체할 수 있고, 그 결과 작업의 효율성을 높일 수 있다.
4. 본 발명의 가열본체는 전극이 유입되는 입구, 전극이 배출되는 출구, 및 덮개를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 가열본체의 내부에 장착되는 가열장치를 상기 가열본체 밖으로 인출시켜서 용이하게 정비할 수 있다. 특히 가이드판은 상기 덮개를 향하는 방향으로 슬라이드되면서 가이드판에 설치된 복수개의 가열램프를 보다 용이하게 교체할 수 있다.
5. 본 발명은 가열본체에 유입된 전극을 이송하는 이송롤러를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 가열본체의 입구에서 출구까지 전극을 안정적으로 가이드할 수 있고, 그 결과 가열장치가 상기 전극의 표면을 안정적으로 직접 가열할 수 있다.
6. 본 발명의 이송롤러는 가열본체의 각 꼭지점에 설치되는 제1 내지 제4 이송롤러를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 가열본체의 내부에 유입된 전극을 최대한 순환시켜서 체류시간을 높일 수 있고, 그 결과 전극의 건조률을 크게 높일 수 있다.
7. 본 발명의 가열장치는 제1 및 제2 이송롤러 사이, 제2 및 제3 이송롤러 사이, 제3 및 제4 이송롤러 사이에 각각 설치되는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 제1 및 제4 이송롤러를 따라 이송되는 전극을 효과적으로 건조할 수 있고, 그 결과 전극의 건조률을 크게 높일 수 있다.
8. 본 발명의 가열장치는 전극의 양쪽 표면에 각각 구비되는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 전극의 양면을 동시에 건조하여 작업의 효율성과 시간을 단축할 수 있다.
9. 본 발명의 가열본체는 가열부재를 설치하기 위해 보조 프레임을 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 가열본체의 벽면에 설치할 수 없는 가열부재를 안정적으로 설치할 수 있다.
10. 본 발명의 전극 가열장치는 상기 가열본체 내의 공기를 외부로 배출하는 배기부재를 포함하는 것에 특징을 가진다 이와 같은 특징으로 인해 가열본체 내의 수분이 포함된 공기에 외부로 배출시켜서 전극의 건조률을 크게 높일 수 있다.
11. 본 발명의 배기부재는 가열본체의 외측면에 구비되는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 가열본체와 상기 배기부재의 경계선에 물방울이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
12. 본 발명의 배기부재는 배기덕트와 배기펌프를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 가열본체 내의 공기를 보다 신속하게 외부로 배출할 수 있다.
13. 본 발명의 가열램프는 적외선램프이거나 또는 제논 라이트인 것에 특징을 가지며, 상기 적외선램프는 원적외선램프일 수 있다. 즉 상기 원적외선램프는 파장이 25㎛ 이상인 적외선으로 가시광선보다 파장이 길어서 눈에 보이지 않고 열작용이 크며 침투력이 강하여 건조효율성이 좋다. 그리고 제논 라이트는 필라멘트 보다 밝고, 필라멘트가 아닌 벌브라는 곳에서 빛이 발산되어 전극의 표면을 보다 넓고 신속하게 건조할 수 있으며, 특히 필라멘트 보다 수명이 길어 유지보수비용을 크게 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 가열장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 가열장치의 덮개가 개방된 상태의 사시도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 가열장치의 덮개가 개방된 상태의 정면도.
도 4는 도 2의 부분 확대도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 제조시스템을 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 제조시스템의 덮개가 개방된 상태의 사시도.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지용 제조시스템을 도시한 사시도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[전극]
본 발명의 전극(10)은 도 1을 참조하면, 집전체와, 상기 집전체의 한쪽 또는 양쪽 표면에 코팅되는 전극활물질을 포함한다. 즉, 상기 전극(10)은 상기 집전체의 한쪽 또는 양쪽 표면에 전극활물질을 코팅하여 제조할 수 있다.
여기서, 상기와 같이 제조된 전극(10)은 제조과정에서 전극활물질을 건조하지만 수분이 일부 남아 있게 되며, 이를 건조하기 위한 건조 공정을 수행하게 되고, 이때 전극 가열장치를 사용한다.
[전극 가열장치]
상기 가열장치(200)는 도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 전극(10)이 통과하는 가열본체(210)와, 상기 가열본체(210)을 통과하는 상기 전극(10)의 표면을 직접 가열하여 상기 전극(10)에 남아 있는 수분을 건조하는 가열부재(220)를 포함한다.
상기 가열본체(210)는 사각 박스 형태를 가지며, 전극(10)이 통과하는 건조공간(211)과, 좌측면(도 1에서 보았을 때 가열본체의 좌측면)에 구비되고 공급된 전극(10)이 유입되는 입구(212)와, 우측면(도 1에서 보았을 때 가열본체의 우측면)에 구비되고 상기 건조공간(211)에 유입된 전극(10)이 배출되는 출구(213), 및 상기 입구(212)와 상기 출구(213) 사이의 일면(도 1에서 보았을 때 가열본체의 정면)에 결합되는 덮개(214)를 포함한다. 여기서 덮개(214)는 가열본체(21)로부터 분리되면서 상기 건조공간(211)을 외부와 통하게 개방한다.
이와 같은 구조를 가진 가열본체(210)는 입구(212)를 통해 건조공간(211)에 전극(10)을 유입하게 되고, 출구(213)를 통해 건조공간(211)에 유입된 전극(10)이 배출되며, 덮개(214)의 탈부착을 통해 건조공간(211)이 개폐된다.
한편, 덮개(214)는 투명 또는 반투명하고 열에 강한 소재로 형성될 수 있으며, 이에 따라 외부에서 상기 건조공간(211)을 용이하게 확인할 수 있다.
상기 가열부재(220)는 가열본체의 건조공간에 유입된 전극을 직접 가열하여 건조하기 위한 것으로, 상기 건조공간(211)에 구비되는 장착부(221)와, 상기 장착부(221)에 설치되고 상기 전극(10)의 표면에 근접하게 위치하며 상기 전극(10)의 표면을 직접 가열하여 상기 전극(10)에 남아 있는 수분을 건조하는 복수개의 가열램프(222)를 포함한다.
상기 장착부(221)는 상기 건조공간(211)에 구비되는 복수의 가열램프(222)를 보다 용이하게 교체할 수 있는 구조를 가진다. 예를 들면, 상기 장착부(221)는 상기 건조공간(211)에 구비되는 고정판(221a)과, 상기 고정판(221a)에 슬라이드 가능하게 결합되고 상기 복수개의 가열램프(222)가 설치되는 가이드판(221b)을 포함한다. 즉, 도 4를 참조하면 상기 고정판(221a)에 가이드홈(221a-1)이 형성되고, 상기 가이드판(221b)에 상기 가이드홈(221a-1)에 슬라이드 가능하게 결합되는 가이드돌기(221b-1)가 형성된다.
이에 따라 상기 장착부(221)는 상기 가이드홈(221a-1)과 상기 가이드돌기(221b-1)에 의해 상기 가이드판(221b)을 상기 건조공간(211) 밖으로 용이하게 인출시킬 수 있으며, 그 결과 가이드판(221b)에 설치된 복수개의 가열램프(222)를 건조공간(211) 밖에서 용이하게 교체할 수 있어 유지보수의 용이성을 얻을 수 있다.
여기서 상기 가이드판(221b)은 상기 덮개(214)를 향하는 방향으로 슬라이드되도록 상기 고정판(221a)에 결합되며, 이에 따라 가이드판(221b)의 적은 이동만으로도 상기 가이드판(221b)에 설치된 복수개의 가열램프(222)를 건조공간(211) 밖으로 인출시킬 수 있다.
한편, 상기 장착부(221)는 상기 가이드판(221b)에 설치된 복수개의 가열램프(222)와 전극(10) 표면이 불일치할 경우 상기 가이드판(221b)을 상기 고정판(221a)의 가이드홈(221a-1)을 따라 슬라이드시켜서 복수개의 가열램프(222)와 전극(10) 표면을 일치시킬 수도 있다.
한편, 상기 가이드판(221b)은 상기 고정판(221a)에 착탈 가능하게 결합될 수도 있다. 즉, 복수개의 가열램프(222) 교체시 상기 가이드판(221b)을 상기 고정판(221a)으로부터 탈거한 후, 건조공간(211) 밖에서 가열램프(222)의 교체 작업을 진행하고, 가열램프(222)의 교체가 완료되면 상기 가이드판(221b)을 고정판(221a)에 다시 결합한다.
한편, 상기 장착부(221)인 고정판(221a)과 가이드판(221b)은 복수개의 가열램프(222)에서 발생하는 열을 흡수하여 외부로 방출하는 방열소재인 방열판일 수 있으며, 이에 따라 상기 가열램프(222)의 온도 상승을 크게 억제할 수 있다.
상기 가열램프(222)는 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 가이드판(221b)에 설치되고 외부로부터 전류를 공급받는 전원부(222a)와, 상기 전원부(222a)로부터 공급된 전류에 의해 빛을 발산하는 광원부(222b)를 포함한다.
여기서 상기 광원부(222b)는 상기 전극(10)의 표면에 근접하게 위치하되, 도 4에 표시된 'α' 길이만큼 이격되게 위치한다. 즉, 상기 광원부(222b)는 상기 전극(10) 표면으로부터 2~10mm 이격되게 위치할 수 있다. 즉, 상기 광원부(222b)가 전극(10) 표면으로부터 2mm 이하로 이격되게 위치할 경우 광원부(222b)와 전극(10)의 마찰로 인해 전극(10)이 훼손되는 문제점이 있으며, 상기 광원부가 전극(10) 표면으로부터 10mm 이상으로 이격되게 위치할 경우 상기 광원부(222b)로부터 발산되는 광원이 상기 전극(10) 표면에 확산된 상태로 조사되면서 전극의 건조률이 떨어질 수 있다.
이에 따라 상기 가열램프(222)는 상기 전극(10) 표면으로부터 2~10mm 이격되게 위치하여 전극(10)을 훼손하지 않고 남아 있는 수분을 보다 안정적으로 건조할 수 있다.
한편, 상기 가열램프(222)는 적외선램프이거나 또는 제논 라이트일 수 있다. 그리고 상기 적외선 램프는 근 적외선, 중적외선 및 원 적외선 램프를 포함한다. 그 중 바람직하게는 원적외선 램프를 사용한다.
즉, 상기 원적외선 램프는 파장이 25㎛ 이상인 적외선으로 가시광선보다 파장이 길어서 눈에 보이지 않고 열작용이 크며 침투력이 강하여 건조효율성이 좋다. 그리고 상기 제논 라이트는 필라멘트 보다 밝고, 필라멘트가 아닌 벌브라는 곳에서 빛이 발산되어 전극의 표면을 보다 넓고 신속하게 건조할 수 있으며, 특히 필라멘트 보다 수명이 길어 유지보수비용을 크게 절감할 수 있다.
한편, 복수개의 가열램프(222)는 상기 가이드판(221b)에 규칙 또는 불규칙하게 설치될 수 있다. 특히 상기 가이드판(221b)에 규칙 또는 불규칙하게 설치된 복수개의 가열램프(222) 사이 간격은 전극(10)에 조사되는 광원 중 일부가 중첩될 수 있는 간격을 가지며, 이에 따라 전극(10)의 표면 전체를 직접 가열하여 건조할 수 있다.
한편, 상기 가열장치(200)는 상기 건조공간(211)에 유입된 전극(10)을 이송하고 텐션력을 일정하게 유지시키는 이송롤러(230)를 더 포함하며, 특히 상기 이송롤러(230)는 상기 건조공간(211)에 유입된 전극(10)이 최대한 길게 순환시키는 구조를 가지고, 상기 가열부재(220)는 이송롤러(230)를 따라 이송되는 전극(10)을 직접 가열하여 전극(10)에 남아 있는 수분을 보다 효과적으로 건조할 수 있다.
예를 들면, 상기 이송롤러(230)는 상기 건조공간(211)의 입구(212) 측에 구비되는 제1 이송롤러(231), 상기 건조공간(211)의 좌측면 상부에 구비되는 제2 이송롤러(232), 상기 건조공간(211)의 우측면 상부에 구비되는 제3 이송롤러(233), 및 상기 건조공간(211)의 출구(213) 측에 구비되는 제4 이송롤러(234)를 포함한다.
이때 상기 입구(212)는 건조공간(211)의 좌측면 하단에 구비되고, 상기 출구(213)는 건조공간(211)의 우측면 하단에 구비된다.
이에 따라 상기 이송롤러(230)는 상기 건조공간(211)에 유입된 전극(10)을 건조공간의 좌측면, 상측면 및 우측면을 따라 이송시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 건조공간(211)에 유입된 전극(10)의 길이 및 체류시간을 높일 수 있고, 그 결과 가열부재(220)를 통한 건조시간도 자연히 높일 수 있다.
한편, 가열부재(220)는 상기 제1 이송롤러(231)와 제2 이송롤러(232) 사이, 상기 제2 이송롤러(232)와 상기 제3 이송롤러(233) 사이, 및 상기 제3 이송롤러(233)와 상기 제4 이송롤러(234) 사이에 각각 구비되며, 이에 따라 상기 제1 내지 제4 이송롤러(231)(232)(233)(234)를 따라 이송되는 전극(10)을 상기 가열부재(220)를 통해 오랜시간 직접 가열할 수 있고, 그 결과 전극(10)에 남아 있는 수분은 완벽하게 건조할 수 있다.
한편, 상기 가열부재(220)는 전극의 건조률을 크게 높이기 위해 상기 전극(10)의 양쪽 표면을 동시에 건조할 수 있다. 즉, 상기 가열부재(220)는 상기 전극의 양쪽 표면에 대응되게 각각 구비되고 상기 전극의 양쪽 표면을 동시에 건조한다.
이때 상기 건조공간(211)의 벽면을 향하는 상기 전극(10)의 일면(도 3에서 보았을 때 전극의 외측면)을 건조하는 가열부재(220)는 상기 건조공간(211)의 벽면에 설치되고, 상기 전극(10)의 타면(도 3에서 보았을 때 전극의 안쪽면)을 건조하는 가열부재(220)는 상기 건조공간(211)에 구비된 보조 프레임(215)에 설치되며, 이에 따라 건조공간(211)에 구비되는 가열부재(220)를 모두 안정적으로 설치할 수 있다.
한편, 상기 가열장치(200)는 상기 건조공간(211)의 수분이 포함된 공기를 외부로 배출하는 배기부재(240)를 더 포함할 수 있으며, 상기 배기부재(240)를 통해 전극의 표면으로부터 증발된 습기를 신속하게 배출시켜서 건조률을 높일 수 있다.
특히, 배기부재(240)는 상기 가열본체(210)의 외측면, 보다 바람직하게는 도 2에서 보았을 때 가열본체(210)의 배면 상부에 구비된다. 즉, 배기부재(240)가 가열본체(210)의 상면에 구비될 경우 건조공간(211)의 더운 공기와 배기부재(240) 밖의 차가운 공기가 접촉되면서 상기 가열본체(210)와 배기부재(240)의 경계선에 물방울이 생성되는 문제점이 있다. 이를 방지하기 위해 상기 배기부재(240)를 가열본체(210)의 배면 상부에 설치하여 건조공간(211)의 더운 공기를 상기 건조공간(211)의 하부로 우회시켜서 온도를 낮춘 후 배출하여 상기 가열본체(210)와 배기부재(240)의 경계선에 물방울이 생성되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같은 배기부재(240)는 상기 가열본체(210)의 외측면에 구비되고 상기 건조공간(211)의 공기를 외부로 배출하는 배기덕트(241)와, 흡입력을 발생시켜서 상기 건조공간(211)의 공기를 상기 배기덕트(241)를 통해 외부로 강제 배출시키는 배기펌프(242)를 포함하며, 이에 따라 건조공간(211) 내의 수분이 포함된 공기를 보다 신속하게 외부로 강제 배출할 수 있고, 그 결과 전극의 건조률을 높일 수 있다.
따라서 상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 가열장치(200)는 전극의 표면을 직접 가열하여 상기 전극에 남아 있는 수분을 신속하게 건조할 수 있으며, 이에 따라 작업시간을 크게 단축할 수 있고, 그 결과 생산성은 크게 높일 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 제1 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[제2 실시예에 따른 이차전지용 제조시스템]
본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 제조시스템은 전극(10)을 공급하는 공급장치(100), 상기 공급장치(100)로부터 공급된 상기 전극(10)을 건조하는 전극 가열장치(200), 및 상기 전극 가열장치(200)에 의해 건조된 전극(10)을 회수하는 회수장치(300)를 포함한다.
공급장치
상기 공급장치(100)은 도 5 및 도 6을 참조하면, 전극을 공급하기 위한 것으로, 바닥판과 상기 바닥판의 양쪽 측부에 대응되게 각각 구비되는 지지판을 포함하는 공급본체(110), 상기 공급본체(110)의 지지판 사이에 회전 가능하게 구비되고 권취된 전극(10)을 공급하는 공급롤러(120), 상기 공급롤러(120)에 권취된 전극(10)을 공급하도록 상기 공급롤러(120)를 회전시키는 공급모터(130), 상기 공급롤러(120)로부터 공급되는 전극(10)을 가이드하고 텐션력을 조절하는 공급 가이드롤러(140)를 포함한다.
이와 같은 공급장치(100)는 공급모터(130)의 구동력에 의해 상기 공급롤러(120)가 상기 공급본체(110) 내에서 회전하고, 상기 공급롤러(120)가 회전하면서 권취된 전극(10)이 점차 풀리면서 전극 가열장치(200)에 공급된다. 이때 상기 공급롤러(120)로부터 공급되는 전극(10)은 공급 가이드롤러(140)에 의해 가이드되면서 일정한 텐션력을 가진다.
전극 가열장치
상기 전극 가열장치(200)는 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 공급장치(100)로부터 공급된 상기 전극(10)이 통과하는 가열본체(210)와, 상기 가열본체(210)을 통과하는 상기 전극(10)의 표면을 직접 가열하여 상기 전극(10)에 남아 있는 수분을 건조하는 가열부재(220)를 포함한다.
한편, 상기 전극 가열장치는 앞에서 설명한 제1 실시예에 따른 전극 가열장치와 동일한 구성을 가지며, 이에 따라 중복되는 설명은 생략한다.
회수장치
상기 회수장치(300)는 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 전극 가열장치(200)를 통과한 건조된 전극(10)을 회수하기 위한 것으로, 바닥판과 상기 바닥판의 양쪽 측부에 대응되게 각각 구비되는 지지판을 포함하는 회수본체(310), 상기 회수본체(310)의 지지판 사이에 회전 가능하게 구비되고 상기 전극 가열장치(200)로부터 배출된 전극(10)을 권취하여 회수하는 회수롤러(320), 상기 회수롤러(320)가 전극(10)을 권취하도록 회전시키는 회수모터(330), 상기 회수롤러(120)로부터 회수되는 전극(10)을 가이드하고 텐션력을 조절하는 회수 가이드롤러(340)를 포함한다.
이와 같은 회수장치(300)는 전극 가열장치(200)로부터 배출된 전극(10)을 텐션력을 유지한 상태로 안정적으로 회수할 수 있다.
이와 같은 구성을 가진 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 제조시스템은 전극의 표면을 직접 가열함으로써 전극에 남아 있는 수분을 보다 신속하게 건조할 수 있고, 그 결과 건조시간 단축 및 생산성을 높일 수 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 제조시스템을 이용한 건조방법을 설명한다.
[제2 실시예에 따른 이차전지용 제조방법]
먼저, 본 발명의 이차전지용 제조시스템은 공급장치(100)를 통해 공급되는 전극(10)이 전극 가열장치(200)의 가열본체(210)에 형성된 입구(212)를 통해 건조공간(211)에 유입되고, 상기 건조공간(211)에 유입된 전극(10)은 이송롤러(230)인 제1 내지 제4 이송롤러(231)(232)(233)(234)를 따라 이송되며, 상기 제1 내지 제4 이송롤러(231)(232)(233)(234)를 따라 이송되는 전극(10)은 상기 제1 이송롤러(231)와 제2 이송롤러(232) 사이, 상기 제2 이송롤러(232)와 상기 제3 이송롤러(233) 사이, 및 상기 제3 이송롤러(233)와 상기 제4 이송롤러(234) 사이에 각각 구비된 가열부재(220)에 의해 연속하여 건조된다.
이때 가열부재(220)는 복수개의 가열램프(222)를 통해 상기 전극(10)의 양쪽 표면을 직접 가열하여 상기 전극(10)에 남아 있는 수분을 신속하게 건조하며, 배기부재(240)는 상기 건조공간(211)의 공기를 외부로 배출하여 상기 전극(10)의 건조률을 높인다.
여기서 상기 복수개의 가열램프(222) 중 수명이 다하거나 교체가 필요한 가열램프가 있을 경우 가열부재(220)에 포함된 장착부(221)의 고정판(221a)과 가이드판(221b)을 통해 복수개의 가열램프(222)를 건조공간(211) 밖으로 인출시킬 수 있으며, 이에 따라 가열램프를 용이하게 교체할 수 있다.
한편, 상기 제4 이송롤러(234)를 통해 이송된 전극(10)은 가열본체(210)의 출구(213)를 통해 배출되고, 상기 출구(213)를 통해 배출된 전극(10)은 회수장치(300)에 권취되면서 회수할 수 있다.
[제3 실시예에 따른 이차전지용 제조시스템]
본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지용 제조시스템은 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 전극(10)을 제조하는 제조장치(400), 상기 제조장치(400)에 의해 제조된 전극(10)의 표면을 직접 가열하여 상기 전극(10)에 남아 있는 수분을 건조하는 전극 가열장치(200), 및 상기 전극 가열장치(200)에 의해 수분이 건조된 전극(10)과 분리막(20)을 교대로 적층하고 열과 압력으로 접합하는 라미네이션장치(500)를 포함한다.
제조장치
상기 제조장치(400)는 도 5를 참조하면, 집전체(11)를 공급하는 공급롤러(410)와, 상기 공급롤러(110)에 의해 공급된 집전체(11)의 표면에 전극활물질을 코팅하는 코팅부재(420)를 포함한다. 즉, 상기 제조장치(400)는 상기 공급롤러(410)에 의해 공급된 집전체(11)의 표면에 상기 코팅부재(420)를 통해 전극활물질을 코팅하여 전극(10)을 제조한다.
전극 가열장치
상기 전극 가열장치(200)는 상기 제조장치(400)에 의해 제조된 상기 전극(10)이 통과하는 건조공간(211)이 형성된 가열본체(210)와, 상기 건조공간(211)을 통과하는 상기 전극(10)의 표면을 직접 가열하여 상기 전극(10)에 남아 있는 수분을 건조하는 가열부재(220)를 포함한다.
한편, 상기 전극 가열장치는 앞에서 설명한 제1 실시예에 따른 전극 가열장치와 동일한 구성을 가지며, 이에 따라 중복되는 설명은 생략한다.
라미네이션장치
상기 라미네이션장치(500)는 상기 가열장치(200)에 의해 수분이 건조된 전극(10)과 분리막 공급롤러(미도시)로부터 공급된 분리막(20)을 교대로 적층하고 열과 압력으로 접합한다. 이때 전극(10)에 남아 있는 수분이 없기 때문에 상기 전극(10)과 분리막(20)을 보다 안정적으로 열접합할 수 있다.
이와 같은 구성을 가진 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지용 제조시스템은 제조장치(400)에 의해 제조된 전극의 표면을 전극 가열장치(200)를 통해 직접 가열하여 상기 전극(10)에 남아 있는 수분을 보다 신속하게 건조할 수 있으며, 이에 따라 건조시간 단축 및 생산성을 높일 수 있고, 특히 라미네이션장치(500)를 통해 전극(10)과 분리막(20)을 보다 안정적으로 열접합할 수 있다.
이하, 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지용 제조시스템을 이용한 제조방법을 설명한다.
[제3 실시예에 따른 이차전지용 제조방법]
본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지용 제조방법은 제조장치(400)를 통해 집전체(11)의 표면에 전극활물질(12)을 코팅하여 전극(10)을 제조하고, 제조된 전극(10)은 가열장치(200)의 가열본체(210)에 형성된 입구(212)를 통해 건조공간(211)에 유입되며, 상기 건조공간(211)에 유입된 전극(10)은 이송롤러(230)인 제1 내지 제4 이송롤러(231)(232)(233)(234)를 따라 이송된다.
여기서 상기 제1 내지 제4 이송롤러(231)(232)(233)(234)를 따라 이송되는 전극(10)은 상기 제1 이송롤러(231)와 제2 이송롤러(232) 사이, 상기 제2 이송롤러(232)와 상기 제3 이송롤러(233) 사이, 및 상기 제3 이송롤러(233)와 상기 제4 이송롤러(234) 사이에 각각 구비된 가열부재(220)에 의해 연속으로 직접 가열되면서 건조되며, 이에 따라 전극(10)에 남아 있는 수분을 완벽하게 건조할 수 있다.
특히 가열부재(220)는 복수개의 가열램프(222)를 통해 상기 전극(10)의 양쪽 표면을 직접 가열하여 상기 전극(10)에 남아 있는 수분을 신속하게 건조하며, 배기부재(240)는 상기 건조공간(211)의 공기를 외부로 배출하여 상기 전극(10)의 건조률을 높인다.
여기서 상기 복수개의 가열램프(222) 중 수명이 다하거나 교체가 필요한 가열램프가 있을 경우 가열부재(220)에 포함된 장착부(221)의 고정판(221a)과 가이드판(221b)을 통해 복수개의 가열램프(222)를 건조공간(211) 밖으로 인출시킬 수 있으며, 이에 따라 가열램프를 용이하게 교체할 수 있다.
한편, 상기 제4 이송롤러(234)를 통해 이송된 전극(10)은 가열본체(210)의 출구(213)를 통해 배출되고, 상기 출구(213)를 통해 배출된 전극(10)과 분리막(20)이 적층된 상태로 라미네이션장치(500)에 유입되면서 열접합되는데, 이때 전극(10)에 남아 있는 수분이 없기 때문에 전극(10)과 분리막(20)을 안정적으로 열접합할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.

Claims (15)

  1. 전극을 건조시키는 전극 가열장치로서,
    상기 전극이 통과하는 건조공간이 형성된 가열본체; 및
    상기 건조공간을 통과하는 상기 전극의 표면을 직접 가열하여 상기 전극에 남아 있는 수분을 건조하는 가열부재를 포함하는 전극 가열장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가열부재는,
    상기 건조공간에 구비되는 장착부, 및
    상기 장착부에 설치되고, 상기 전극의 표면에 근접하게 위치하며, 상기 전극의 표면을 직접 가열하여 상기 전극에 남아 있는 수분을 건조하는 복수개의 가열램프를 포함하는 전극 가열장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 장착부는,
    상기 건조공간에 구비되는 고정판, 및
    상기 고정판에 슬라이드 가능하게 결합되고, 상기 복수개의 가열램프가 설치되는 가이드판을 포함하는 전극 가열장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 가열본체는, 좌측면에 구비되고 상기 전극이 유입되는 입구와, 우측면에 구비되고 상기 건조공간에 유입된 전극이 배출되는 출구, 및 상기 입구와 상기 출구 사이의 일면에 결합되는 덮개를 포함하고,
    상기 덮개는 상기 가열본체로부터 분리되면서 상기 건조공간이 외부와 통하게 개방되며,
    상기 가이드판은 상기 덮개를 향하는 방향으로 슬라이드 가능하게 상기 고정판에 결합되면서 상기 덮개 개방시 상기 건조공간 밖으로 인출되는 전극 가열장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 가열본체에는 상기 건조공간에 유입된 전극을 이송하는 이송롤러가 더 포함되고,
    상기 이송롤러는 상기 건조공간의 입구 측에 구비되는 제1 이송롤러, 상기 건조공간의 좌측면 상부에 구비되는 제2 이송롤러, 상기 건조공간의 우측면 상부에 구비되는 제3 이송롤러, 및 상기 건조공간의 출구 측에 구비되는 제4 이송롤러를 포함하며,
    상기 가열부재는 상기 제1 이송롤러와 상기 제2 이송롤러 사이, 상기 제2 이송롤러와 상기 제3 이송롤러 사이, 및 상기 제3 이송롤러와 상기 제4 이송롤러 사이에 중 적어도 한 곳 이상 구비되고,
    상기 건조공간에 유입된 상기 전극은 상기 제1 내지 제4 이송롤러를 따라 이송되고 상기 가열부재에 의해 건조되는 전극 가열장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 가열부재는 상기 전극의 양쪽 표면에 대응되게 각각 구비되고 상기 전극의 양쪽 표면을 동시에 직접 가열하여 건조하는 전극 가열장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 건조공간의 벽면을 향하는 상기 전극의 일면을 건조하는 가열부재는 상기 건조공간의 벽면에 설치되고,
    상기 전극의 타면을 건조하는 가열부재는 상기 건조공간에 구비된 보조프레임에 설치되는 전극 가열장치.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 가열램프는 상기 전극 표면으로부터 2~10mm 이격되는 전극 가열장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 건조공간의 수분이 포함된 공기를 외부로 배출하는 배기부재를 더 포함하는 전극 가열장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 배기부재는 상기 가열본체의 외측면에 구비되고 상기 건조공간의 공기를 외부로 배출하는 배기덕트와, 흡입력을 발생시켜서 상기 건조공간의 공기를 상기 배기덕트를 통해 외부로 강제 배출시키는 배기펌프를 포함하는 전극 가열장치.
  11. 청구항 2에 있어서,
    상기 가열램프는 적외선램프 또는 제논 라이트(zenon light)인 전극 가열장치.
  12. 청구항 4에 있어서,
    상기 고정판에는 가이드홈이 형성되고, 상기 가이드판에 상기 가이드홈에 슬라이드 가능하게 결합되는 가이드돌기가 형성되는 전극 가열장치.
  13. 청구항 3에 있어서,
    상기 고정판과 가이드판은 복수개의 가열램프에서 발생하는 열을 흡수하여 외부로 방출하는 방열 소재로 형성되는 전극 가열장치.
  14. 전극을 공급하는 공급장치;
    상기 공급장치로부터 공급된 상기 전극의 표면을 직접 가열하여 상기 전극에 남아 있는 수분을 건조하는 전극 가열장치; 및
    상기 전극 가열장치에 의해 수분이 건조된 전극을 회수하는 회수장치를 포함하며,
    상기 전극 가열장치는,
    상기 공급장치로부터 공급된 상기 전극이 통과하는 건조공간이 형성된 가열본체와, 상기 건조공간을 통과하는 상기 전극의 표면을 직접 가열하여 상기 전극에 남아 있는 수분을 건조하는 가열부재를 포함하는 이차전지용 제조시스템.
  15. 전극을 제조하는 제조장치;
    상기 제조장치에 의해 제조된 전극의 표면을 직접 가열하여 상기 전극에 남아 있는 수분을 건조하는 전극 가열장치; 및
    상기 전극 가열장치에 의해 수분이 건조된 전극과 분리막을 교대로 적층하고, 열과 압력으로 접합하는 라미네이션장치를 포함하며,
    상기 전극 가열장치는,
    상기 제조장치에 의해 제조된 상기 전극이 통과하는 건조공간이 형성된 가열본체와, 상기 건조공간을 통과하는 상기 전극의 표면을 직접 가열하여 상기 전극에 남아 있는 수분을 건조하는 가열부재를 포함하는 이차전지용 제조시스템.
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