WO2021033955A1

WO2021033955A1 - 전극, 그의 제조장치 및 제조방법

Info

Publication number: WO2021033955A1
Application number: PCT/KR2020/010198
Authority: WO
Inventors: 정안수
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2019-08-21
Filing date: 2020-08-03
Publication date: 2021-02-25
Also published as: EP3909690A4; US20220093902A1; EP3909690A1; CN113383443A; KR102386325B1; KR20210023053A

Abstract

본 발명은 전극 제조장치로서, 집전체를 공급하는 공급부재; 상기 공급부재에 의해 공급된 집전체의 상면에 설정된 간격으로 코팅지를 부착하는 부착부재; 및 상기 집전체가 제1 구간을 통과하면 작동하면서 상기 집전체의 상면에 전극활물질을 분사하여 제1 코팅층을 형성하고, 상기 집전체에 부착된 코팅지가 제1 구간을 통과하면 정지하면서 전극활물질을 분사하지 않는 제1 분사부재를 포함한다.

Description

전극, 그의 제조장치 및 제조방법

관련출원과의 상호인용

본 출원은 2019년 08월 21일자 한국특허출원 제10-2019-0102668호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.

기술분야

본 발명은 전극, 그의 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로서, 특히 전극 제조시 생산성을 높일 수 있고, 불규칙 코팅부(통상 발코니라고 함)가 생성되는 것을 방지할 수 있는 전극, 그의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.

이와 같은 이차전지는 전극조립체, 전극조립체에 결합되는 전극리드, 상기 전극리드의 선단이 인출된 상태로 상기 전극조립체가 수용되는 파우치를 포함한다. 상기 전극조립체는 전극과 분리막이 교대로 적층되는 구조를 가지고, 상기 파우치는 전극조립체를 수용하는 수용부와, 상기 수용부의 테두리면을 따라 구비되면서 상기 수용부를 밀폐하는 실링부를 포함한다.

한편, 상기 전극은 전극활물질이 코팅된 코팅부와, 전극활물질이 없는 무지부를 포함하는 구조를 가지며, 상기와 같은 구조를 가진 전극의 제조방법은 집전체를 이송하는 이송단계, 집전체에 전극활물질을 코팅하여 코팅부를 형성하는 코팅단계를 포함한다.

그러나 상기한 전극 제조방법은 전극의 생산성을 높이는데 한계가 있고, 특히 전극에 코팅된 코팅부의 양 끝단에 볼록 형태의 불규칙 코팅부(즉, 발코니(hump))가 생성되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명은 전극의 생산성을 높일 수 있고, 코팅부의 양 끝단에 불규칙 코팅부가 생성되는 것을 방지할 수 있는 전극, 그의 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전극 제조장치는 집전체를 공급하는 공급부재; 상기 공급부재에 의해 공급된 집전체의 상면에 설정된 간격으로 코팅지를 부착하는 부착부재; 및 상기 집전체가 제1 구간을 통과하면 작동하면서 상기 집전체의 상면에 전극활물질을 분사하여 제1 코팅층을 형성하고, 상기 집전체에 부착된 코팅지가 제1 구간을 통과하면 정지하면서 전극활물질을 분사하지 않는 제1 분사부재를 포함할 수 있다.

상기 코팅지는, 상기 집전체의 길이방향에 위치한 양쪽 단부에 형성되고 상기 집전체에 부착되는 접착부와, 상기 접착부 사이에 형성되고 상기 집전체에 부착되지 않는 미접착부를 포함하며, 상기 접착부에는 패턴화된 접착층을 통해 상기 집전체에 패턴 접착될 수 있다.

상기 집전체에 코팅된 제1 코팅층의 상면 전체를 빗질하여 제1 코팅층의 상면 전체를 평탄화함과 동시에 빗살무늬의 자국을 형성하는 브러쉬부재; 및 상기 브러쉬부재를 통과한 집전체가 제2 구간을 통과하면 작동하면서 상기 제1 코팅층의 상면에 전극활물질을 분사하여 제2 코팅층을 형성하고, 상기 집전체에 부착된 코팅지가 제2 구간을 통과하면 정지하면서 전극활물질을 분사하지 않는 제2 분사부재를 포함하고, 상기 제2 분사부재에 의해 분사된 전극활물질 중 일부는 제1 코팅층에 형성된 빗살무늬의 자국에 유입되면서 제1 코팅층과 제2 코팅층의 결합력을 높일 수 있다.

상기 제2 분사부재는, 상기 제1 코팅층 보다 얇은 두께로 제2 코팅층을 코팅할 수 있다.

상기 브러쉬부재는, 상기 집전체의 상부에 구비되는 회전롤러, 및 상기 회전롤러에 구비되고 상기 집전체에 코팅된 제1 코팅층의 상면을 빗질하는 복수개의 빗살모가 식모된 빗살부를 포함할 수 있다.

상기 빗살부는, 상기 회전롤러에 형성된 결합홈에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

상기 결합홈에는 상기 결합홈에 결합된 상기 빗살부를 탄력적으로 지지하는 탄성부가 구비될 수 있다.

상기 브러쉬부재는, 상기 회전롤러를 상기 집전체를 향하는 방향 또는 반대방향으로 이동시켜서 상기 회전롤러와 상기 집전체 사이의 거리를 조절하는 조절부를 더 포함할 수 있다.

상기 집전체에 부착된 코팅지를 제거하는 제거부재를 더 포함하며, 상기 제거부재는, 긴 막대 형태를 가지고, 상기 코팅지의 미접착부와 집전체 사이로 삽입되며, 상기 코팅지를 상기 집전체로부터 멀어지는 방향으로 밀어서 제거할 수 있다.

한편, 본 발명의 전극 제조방법은 집전체를 공급하는 공급단계(S10); 상기 집전체의 상면에 설정된 간격으로 코팅지를 부착하는 부착단계(S20); 및 상기 집전체가 제1 구간을 통과하면 작동하면서 상기 집전체의 상면에 전극활물질을 분사하여 제1 코팅층을 형성하고, 상기 집전체에 부착된 코팅지가 제1 구간을 통과하면 정지하면서 전극활물질을 분사하지 않는 제1 코팅단계(S30)를 포함할 수 있다.

상기 제1 코팅단계(S30) 후, 상기 집전체에 코팅된 제1 코팅층의 상면을 빗질하여 제1 코팅층의 상면을 평탄화함과 동시에 빗살무늬의 자국을 형성하는 빗질단계(S40); 상기 빗질단계(S40) 후, 집전체가 제2 구간을 통과하면 작동하면서 상기 제1 코팅층의 상면에 전극활물질을 분사하여 제2 코팅층을 형성하고, 상기 집전체에 부착된 코팅지가 제2 구간을 통과하면 정지하면서 전극활물질을 분사하지 않는 제2 코팅단계(S50); 및 상기 집전체에 부착된 코팅지를 제거하여 일정간격으로 코팅층이 형성된 전극을 완성하는 제거단계(S60)를 포함하며, 상기 제2 코팅단계(S50)는 제1 코팅층의 상면에 분사된 전극활물질 중 일부가 제1 코팅층에 형성된 빗살무늬의 자국에 유입되면서 제1 코팅층과 제2 코팅층의 결합력을 높일 수 있다.

상기 부착단계(S20)는, 코팅지의 양 단부에 형성된 접착부를 통해 코팅지를 집전체의 부착하여 접착영역을 형성하고, 접착부 사이의 미접착부를 통해 집전체와 이격되는 미접착영역을 형성할 수 있다.

상기 빗질단계(S40)는, 회전롤러에 결합된 복수개의 빗살모가 식모된 빗살부를 이용하여 상기 집전체에 코팅된 제1 코팅층의 상면을 빗질하여 평탄화함과 동시에 빗살무늬의 자국을 형성할 수 있다.

상기 빗질단계(S40)는, 상기 회전롤러를 상기 집전체를 향하는 방향 또는 반대방향으로 이동시켜서 상기 회전롤러와 상기 집전체 사이의 거리를 조절할 수 있다.

상기 제거단계(S60)는, 상기 코팅지와 상기 집전체 사이의 미접착영역을 통해 상기 코팅지를 집전체로부터 멀어지는 방향으로 밀어서 상기 코팅지를 상기 집전체로부터 제거할 수 있다.

본 발명의 전극은 집전체, 상기 집전체에 설정된 간격으로 코팅되는 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층은 상기 집전체의 상면에 코팅된 제1 코팅층과, 상기 제1 코팅층의 상면에 코팅되는 제2 코팅층을 포함하고, 상기 제1 코팅층의 상면에는 빗살무늬의 자국이 형성되며, 상기 빗살무늬의 자국은 상기 제1 코팅층의 상면에 코팅되는 제2 코팅층의 일부가 유입되어 제1 코팅층과 제2 코팅층의 결합 면적을 증대시킬 수 있다.

본 발명의 전극 제조장치는 공급부재, 부착부재 및 제1 분사부재를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 전극활물질의 손실을 최소화하여 생산성을 높일 수 있고, 제1 코팅층의 양 단부에 불규칙 코팅부가 생성되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 전극 제조장치에서 코팅지는 접착부와 미접착부를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 코팅지를 집전체로부터 용이하게 제거할 수 있다. 특히 상기 접착부는 집전체에 패턴 접착되며, 이에 따라 코팅지와 집전체의 접착범위는 그대로 유지하면서 접착면적은 최소화할 수 있고, 그 결과 코팅지를 집전체로부터 보다 용이하게 제거할 수 있다.

또한, 본 발명의 전극 제조장치는 브러쉬부재 및 제2 분사부재를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 집전체에 코팅된 제1 코팅층의 상면을 평탄화하여 제1 및 제2 코팅층을 포함하는 코팅층의 두께를 보다 균일하게 형성할 수 있고, 특히 제1 코팅층의 상면에 형성되는 빗살무늬의 자국을 통해 제1 분사부재에 의해 코팅된 제1 코팅층와 제2 분사부재에 의해 코팅된 제2 코팅층의 결합력을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 전극 제조장치에서 제2 코팅층은 제1 코팅층 보다 얇은 두께로 코팅되되, 상기 제2 코팅층을 형성하는 전극활물질 슬러리는 제1 코팅층을 형성하는 전극활물질 슬러리 보다 작은 입자로 형성되는 것을 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 집전체에 코팅되는 코팅층을 보다 균일하게 평탄화할 수 있다.

또한, 본 발명의 전극 제조장치에서 브러쉬부재는 회전롤러와 빗살부를 포함하되, 상기 빗살부는 회전롤러의 결합홈에 착탈 가능하게 결합되는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 제1 코팅층의 상면을 안정적으로 평탄화함과 동시에 빗살무늬의 자국을 형성할 수 있다. 특히 회전롤러로부터 빗살부를 용이하게 교체 장착할 수 있고, 이에 따라 사용의 편의성과 유지보수의 용이성을 높일 수 있다.

한편, 빗살부는 복수개의 빗살모가 식모되며, 복수개의 빗살모는 서로 다른 강도, 두께 및 길이를 가질 수 있다. 이에 따라 제1 코팅층의 상면에 불규칙한 형태의 빗살무늬 자국을 형성할 수 있고, 그 결과 제1 코팅층과 제2 코팅층의 결합력을 크게 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 전극 제조장치에서 브러쉬부재는 빗살부를 탄력적으로 지지하는 탄성부를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 빗살부에 식모된 빗살모가 제1 코팅층의 표면을 탄력적으로 가압함과 동시에 빗질을 할 수 있고, 그에 따라 빗살모의 훼손을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극을 도시한 단면도.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 제조장치를 대략적으로 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 제조장치에 사용되는 코팅지를 도시한 측면도.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 제조장치의 브러쉬장치를 도시한 사시도.

도 5는 도 4의 측면도.

도 6은 제1 코팅층이 코팅된 집전체를 도시한 평면도.

도 7은 도 6에 표시된 C-C선 단면도.

도 8은 제2 코팅층이 코팅된 상태를 도시한 단면도.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 제조장치의 제거부재를 도시한 사시도.

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 제조방법을 나타낸 순서도.

도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전극 제조장치를 도시한 단면도.

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.

[본 발명의 제1 실시예에 따른 전극]

본 발명의 제1 실시예에 따른 전극(10)은 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 집전체(11)와, 상기 집전체(11)에 설정된 간격으로 코팅되는 코팅층(12)을 포함하며, 상기 코팅층(12)은 집전체(11)의 상면에 코팅된 제1 코팅층(12a)과 상기 제1 코팅층(12a)의 상면에 코팅되는 제2 코팅층(12b)을 포함한다.

여기서 상기 전극(10)은 양극 또는 음극을 포함하고, 상기 제1 코팅층(12a)과 제2 코팅층(12b)은 동일한 극성의 전극활물질로 형성된다.

한편, 상기 제2 코팅층(12b)은 상기 제1 코팅층(12a) 보다 작은 두께를 가진다. 즉, 제2 코팅층(12b)은 제1 코팅층(12a) 보다 작은 전극활물질 입자를 가지고 제1 코팅층(12a) 보다 작은 두께로 코팅되며, 이에 따라 제1 및 제2 코팅층(12a)(12b)을 포함하는 코팅층(12)의 표면 두께를 보다 균일하게 조절할 수 있고, 평탄화할 수 있다.

또한, 제1 코팅층(12a)의 상면에는 복수개의 빗살무늬의 자국(12a-1)이 형성되며, 빗살무늬의 자국(12a-1)은 제1 코팅층(12a)의 상면에 코팅되는 제2 코팅층(12b)의 일부가 유입되어 제1 코팅층(12a)과 제2 코팅층(12b)의 결합 면적을 증대시키고, 이에 따라 제1 코팅층(12a)과 제2 코팅층(12b)의 결합력을 높인다.

한편, 복수개의 빗살무늬의 자국(12a-1)은 제1 코팅층(12a)과 제2 코팅층(12b)의 결합력을 높이기 위해 상기 제1 코팅층(12a)의 상면에 불규칙하게 형성되거나 또는 서로 다른 크기로 형성될 수 있다. 특히 복수개의 빗살무늬의 자국(12a-1)은 일부가 겹치거나 또는 교차되게 형성될 수도 있다.

한편, 복수개의 빗살무늬의 자국(12a-1)은 본 출원의 도면에서 홈으로 도시되었지만, 외부로 돌출되는 돌출부로 형성할 수도 있고, 홈과 돌출부를 함께 형성할 수도 있다.

이와 같은 구성을 가진 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극(10)은 전극 제조장치(100)를 통해 제조되며, 이하 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 제조장치(100)를 자세히 설명한다.

[본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 제조장치]

본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 제조장치(100)는 도 2 내지 도 9에 도시되어 있는 것과 같이, 전극활물질이 패턴 코팅된 전극을 제조하기 위한 것으로, 집전체(11)를 공급하는 공급부재(110), 상기 공급부재(110)에 의해 공급된 집전체(11)의 상면에 설정된 간격으로 코팅지(20)를 부착하는 부착부재(120), 상기 집전체(11)의 상면에 전극활물질을 분사하여 제1 코팅층(12a)을 형성하는 제1 분사부재(130), 상기 집전체(11)에 코팅된 제1 코팅층(12a)의 상면 전체를 평탄화하는 브러쉬부재(140), 상기 제1 코팅층(12a)의 상면에 제2 코팅층(12b)을 형성하는 제2 분사부재(150), 및 집전체(11)에 부착된 코팅지(20)를 제거하는 제거부재(160)를 포함한다.

공급부재

상기 공급부재(110)는 도 2를 참조하면, 집전체(11)가 권취되는 공급롤러를 포함하며, 상기 공급롤러는 상기 집전체(11)를 도 2에 표시된 제1 구간(A) 및 제2 구간(B)을 순차적으로 통과하도록 공급한다.

한편, 상기 공급부재(110)는 집전체(11)의 상면에 코팅지(20)가 부착하는 순간에는 일시 정지할 수 있으며, 이에 따라 집전체(11)의 상면에 코팅지(20)을 안정적으로 부착할 수 있고, 코팅지(20)의 간격을 일정하게 유지시킬 수 있다.

부착부재

상기 부착부재(120)는 공급부재(110)로부터 공급되는 집전체(11)의 상면에 설정된 간격으로 코팅지(20)를 부착한다.

즉, 부착부재(120)는 적재함(미도시)에 적층된 코팅지(20) 중 최상단에 적층된 코팅지(20)를 흡착하고, 흡착한 코팅지(20)를 집전체(11)의 상면에 부착한다.

여기서 코팅지(20)는 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 집전체(11)의 길이방향에 위치한 양쪽 단부(도 3에서 보았을 때 좌측단과 우측단)에 형성되고 상기 집전체(11)에 부착되는 접착층(21a)이 형성된 접착부(21)와, 상기 접착부(21) 사이에 형성되고 상기 집전체(11)에 부착되지 않는 미접착부(22)를 포함한다.

이와 같은 구조를 가진 코팅지(20)는 집전체(11)와 코팅지(20)의 접착면적을 최소화할 수 있으며, 이에 따라 집전체(11)로부터 코팅지(20)를 손쉽게 제거할 수 있다. 특히 접착부(21)는 코팅지(20)의 양쪽 단부로 한정하며, 이에 따라 집전체(11)와 코팅지(20)의 단부 사이를 밀폐할 수 있고, 그 결과 집전체(11)와 코팅지(20) 사이로 전극활물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다. 특히 상기 접착부(21)에 형성된 접착층(21a)은 패턴화된 접착층으로 형성되며, 이에 따라 코팅지(20)와 집전체(11)의 접착범위는 그대로 유지하면서 접착면적은 최소화할 수 있고, 그 결과 코팅지(20)를 집전체(11)로부터 보다 용이하게 제거할 수 있다.

제1 분사부재

제1 분사부재(130)는 집전체의 상면에 제1 코팅층을 형성하기 위한 것으로, 상기 집전체(11)가 제1 구간(A)을 통과하면 작동하면서 상기 집전체(11)의 상면에 전극활물질을 분사하여 제1 코팅층(12a)을 형성하고, 상기 집전체(11)에 부착된 코팅지(20)가 제1 구간(A)을 통과하면 정지하면서 전극활물질을 분사하지 않는다.

즉, 제1 분사부재(130)는 집전체(11)에 부착된 코팅지(20)의 유무에 따라 작동과 정지를 반복하면서 코팅지(20)가 없는 집전체(11)의 상면에만 전극활물질을 분사하여 제1 코팅층(12a)을 형성한다.

이와 같이 제1 분사부재(130)는 작동과 정지를 반복함으로써 코팅지(20)가 없는 집전체(11)의 상면에만 제1 코팅층(12a)을 형성할 수 있고, 이에 따라 전극활물질의 손실을 최소화할 수 있다.

한편, 상기 제1 분사부재(130)는 작동 및 정지시 전극활물질이 많이 분사되면서 제1 코팅부(12a)의 코팅시작점과 코팅 말단점에 불규칙 코팅부, 즉 발코니(hump)가 발생할 수 있다. 그러나 상기 불규칙 코팅부는 코팅지(20)의 상면에 도포됨에 따라 차후 집전체(11)로부터 코팅지(20)를 제거할 경우 코팅지(20)와 함께 불규칙 코팅부도 손쉽게 제거할 수 있다.

브러쉬부재

상기 브러쉬부재(140)는 도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 코팅층의 상면 전체를 균일하게 평탄화함과 동시에 빗살무늬의 자국을 형성하기 위한 것으로, 상기 집전체(11)에 코팅된 제1 코팅층(12a)의 상면 전체를 빗질하여 제1 코팅층(12a)의 상면 전체를 평탄화함과 동시에 빗살무늬의 자국(12a-1)을 형성한다.

즉, 상기 브러쉬부재(140)는 집전체(11)의 상부에 구비되는 회전롤러(141), 상기 회전롤러(141)에 구비되고 상기 집전체(11)에 코팅된 제1 코팅층(12a)의 상면 전체를 빗질하는 복수개의 빗살모(142a)가 식모된 빗살부(142)를 포함한다.

이와 같은 구조를 가진 브러쉬부재(140)는 도 6 및 도 7에 도시되어 있는 것과 같이 회전롤러(141)가 회전하면, 회전롤러(141)와 함께 빗살부(142)가 회전하는데, 이때 빗살부(142)에 식모된 복수개의 빗살모(142a)가 집전체(11)에 코팅된 제1 코팅층(12a)의 상면 전체를 빗질하며, 이에 따라 제1 코팅층(12a)에 남아 있는 이물질을 제거함과 동시에 표면을 평탄화한다. 즉, 브러쉬부재(140)는 제1 코팅층(12a)의 상면 전체가 상기 집전체(11)의 상면을 기준으로 보았을 때 동일한 높이를 가지도록 평탄화한다. 이때 불규칙 코팅부도 평탄화된다.

한편, 복수개의 빗살모(142a)는 서로 다른 크기, 두께 및 길이를 가질 수도 있다. 즉, 복수개의 빗살모(142a)는 서로 다른 크기, 두께 및 길이를 가지면, 제1 코팅층(12a)의 상면 전체에 형성되는 빗살무늬의 자국(12a-1)을 불규칙하게 형성할 수 있고, 이에 따라 제1 코팅층과 제2 코팅층의 전체의 접착 강도를 조절할 수 있다.

한편, 브러쉬부재(140)는 상기 회전롤러(141)를 상기 집전체(11)를 향하는 방향 또는 반대방향으로 이동시켜서 상기 회전롤러(141)와 상기 집전체(11) 사이의 거리를 조절하는 조절부(143)를 더 포함할 수 있으며, 상기 조절부(143)는 제1 코팅층의 두께에 따라 회전롤러(141)의 위치를 간편하게 조절할 수 있고, 이에 따라 제1 코팅층(12a)을 가압하는 빗살모(142a)의 위치를 조절할 수 있으며, 그 결과 제1 코팅층(12a)에 형성되는 자국의 깊이를 조절할 수 있다.

제2 분사부재

제2 분사부재(150)는 제2 코팅층을 형성하기 위한 것으로, 브러쉬부재(140)를 통과한 집전체(11)가 제2 구간(B)을 통과하면 작동하면서 상기 제1 코팅층(12a)의 상면에 전극활물질을 분사하여 제2 코팅층(12b)을 형성하고, 상기 집전체(11)에 부착된 코팅지(20)가 제2 구간(B)을 통과하면 정지하면서 전극활물질을 분사하지 않는다. 이때 제1 코팅층(12a)의 상면에 분사된 전극활물질 중 일부는 제1 코팅층(12a)의 상면에 형성된 빗살무늬 자국(12a-1)에 유입되며, 이에 따라 제1 및 제2 코팅층(12a)(12b)의 접착면적을 높일 수 있고, 특히 도 4에서 보았을 때 제1 및 제2 코팅층(12a)(12b)의 수평방향 접착력과 수직방향 접착력을 동시에 형성할 수 있으며, 이에 따라 제1 및 제2 코팅층(12a)(12b)를 견고하게 결합할 수 있다.

한편, 상기 제2 분사부재(150)는 상기 제1 코팅층(12a) 보다 얇은 두께로 제2 코팅층(12b)을 코팅한다. 즉, 상기 제2 분사부재(150)는 제2 코팅층(12b)을 제1 코팅층(12a) 보다 얇게 코팅함에 따라 제2 코팅층(12b)의 코팅 시작점과 코팅 말단점에 불규칙 코팅부, 즉 발코니가 형성되는 것을 방지하거나 최소화할 수 있다.

특히 제2 분사부재(150)는 제1 코팅층(12a)의 전극활물질 슬러리 보다 작은 입자의 전극활물질 슬러리로 제2 코팅층(12b)을 코팅하며, 이에 따라 제2 코팅층(12b)의 표면을 보다 균일하게 평탄화할 수 있다.

한편, 상기 제1 및 제2 코팅층(12a)(12b)이 결합되면서 집전체(11)의 상면에 코팅층(12)이 형성된다.

제거부재

상기 제거부재(160)는 도 9를 참조하면, 집전체에 부착된 코팅지를 제거하기 위한 것으로, 긴 막대 형태를 가지고, 상기 코팅지(20)의 미접착부(22)와 집전체(11) 사이 공간으로 삽입되고, 상기 코팅지(20)를 상기 집전체(11)로부터 멀어지는 방향으로 밀어서 제거한다. 이때 제거부재(160)는 선단부터 후단으로 갈수록 폭이 점차 증대되게 형성할 수 있으며, 이에 따라 제거부재(160)의 선단을 상기 코팅지(20)의 미접착부(22)와 집전체(11) 사이 용이하게 삽입할 수 있고, 후단을 통해 상기 코팅지(20)를 상기 집전체(11)로부터 멀어지는 안정적으로 밀어서 제거할 수 있다.

한편, 제거부재(160)는 집전체(11)로부터 코팅지(20)를 제거하면, 코팅층(12)에 발생한 불규칙 코팅부도 함께 제거되며, 이에 따라 불규칙 코팅부가 없는 코팅층을 형성할 수 있다.

따라서 본 출원의 제2 실시예에 따른 전극 제조장치(100)는 집전체의 표면에 설정된 간격을 가지고 불규칙 코팅부가 없는 코팅층을 형성할 수 있다.

한편, 상기와 같은 구성을 가진 본 출원의 제2 실시예에 따른 전극 제조장치(100)를 이용한 제조방법을 설명한다.

[본 출원의 제2 실시예에 따른 전극 제조방법]

본 출원의 제2 실시예에 따른 전극 제조방법은 도 10에 도시되어 있는 것과 같이, 집전체(11)를 공급하는 공급단계(S10), 집전체(11)의 상면에 설정된 간격으로 코팅지(20)를 부착하는 부착단계(S20), 상기 집전체(11)가 제1 구간(A)을 통과하면 집전체(11)의 상면에 제1 코팅층(12a)을 형성하는 제1 코팅단계(S30), 제1 코팅층(12a)의 상면을 평탄화함과 동시에 빗살무늬의 자국(12a-1)을 형성하는 빗질단계(S40), 집전체(11)가 제2 구간(B)을 통과하면 상기 제1 코팅층(12a)의 상면에 제2 코팅층(12b)을 형성하는 제2 코팅단계(S50), 및 상기 집전체(11)에 부착된 코팅지(20)를 제거하는 제거단계(S60)를 포함한다.

공급단계

상기 공급단계(S10)는 공급부재(110)에 권취된 집전체(11)를 제1 구간(A)과 제2 구간(B)을 순차적으로 통과하도록 공급한다.

부착단계

상기 부착단계(S20)는 부착부재(120)를 통해 집전체(11)의 상면에 설정된 간격으로 코팅지(20)를 부착한다.

이때 상기 부착단계(S20)는 코팅지(20)의 양 단부에 형성된 접착부(21)를 통해 코팅지(20)를 집전체(11)의 부착하여 접착영역을 형성하고, 접착부(21) 사이의 미접착부(22)를 통해 집전체(11)와 이격되는 미접착영역을 형성한다.

한편, 접착부(21)는 접착층(21a)을 형성하고, 상기 접착층(21a)은 패턴 접착층으로 형성하여 상기 접착부(21)를 집전체(11)에 패턴 접착한다. 이에 따라 접착 범위는 그대로 유지하면서 접착력은 최소화할 수 있다.

제1 코팅단계

제1 코팅단계(S30)는 코팅지(20)가 없는 상기 집전체(11)가 제1 구간(A)을 통과하면 제1 분사부재(130)가 작동하면서 상기 집전체(11)의 상면에 전극활물질을 분사하여 제1 코팅층(12a)을 형성한다. 그리고 상기 집전체(11)에 부착된 코팅지(20)가 제1 구간(A)을 통과하면 제1 분사부재(130)가 정지하면서 전극활물질을 분사하지 않는다. 이에 따라 제1 코팅단계(S30)는 코팅지(20)가 없는 상기 집전체(11)의 상면에만 제1 코팅층(12a)을 형성하여 전극활물질의 손실을 최소화할 수 있다.

한편, 제1 코팅단계(S30)는 제1 분사부재(130)의 작동 및 정지시 제1 코팅층(12a)의 코팅 시작점과 코팅 말단점에 전극활물질이 크게 코팅되면서 불규칙 코팅부가 형성될 수 있다. 그러나 상기 불규칙 코팅부는 코팅지(20) 상면에 위치함으로써 차후 코팅지(20) 제거시 함께 제거되며, 이에 따라 코팅층에 불규칙 코팅부가 형성되는 것을 방지할 수 있다.

빗질단계

상기 빗질단계(S40)는 브러쉬부재(140)를 통해 상기 집전체(11)에 코팅된 제1 코팅층(12a)의 상면 전체를 빗질하여 제1 코팅층(12a)의 상면을 평탄화함과 동시에 빗살무늬의 자국(12a-1)을 형성한다. 즉, 브러쉬부재(140)는 회전롤러(141)가 회전하면 회전롤러(141)와 연동하여 빗살부(142)가 회전하고, 빗살부(142)에 식모된 빗살모(142a)가 회전하면서 빗살모(142a)에 가압된 제1 코팅층(12a)을 빗질한다. 이에 따라 제1 코팅층(12a)에 남아 있는 이물질을 손쉽게 제거할 수 있고, 제1 코팅층(12a)의 상면을 상기 집전체(11)의 상면을 기준으로 보았을 때 동일한 높이로 평탄화할 수 있다.

특히 제1 코팅층(12a)의 코팅 시작점 및 코팅 말단점에 형성된 불규칙 코팅부, 즉 발코니를 빗실하여 제1 코팅층(12a)의 상면과 동일한 높이로 평탄화할 수 있고, 제1 코팅층(12a)의 상면에 빗살무늬 자국(12a-1)을 형성할 수 있다.

여기서 본 출원에서 빗살무늬 자국(12a-1)은 집전체(11)의 이송방향으로 형성되는 것을 하나의 실시예로 설명하였으나, 상기 빗살무늬 자국(12a-1)은 집전체(11)의 이송방향과 직교되는 방향으로도 형성될 수 있고, 회전롤러(141)를 상하방향이 아닌 수평방향으로 회전시킬 경우 상기 빗살무늬 자국(12a-1)는 제1 코팅층(12a)의 상면에 원형으로도 형성될 수 있다. 물론 상기 빗살무늬 자국(12a-1) 모두를 제1 코팅층(12a)의 상면에 형성할 수도 있다. 이에 따라 제1 및 제2 코팅층(12a)(12b)의 결합력을 높이는 형태로 상기 빗살무늬 자국(12a-1)을 형성할 수 있다.

한편, 빗질단계(S40)는 빗살모와 제1 코팅층 사이의 간격을 조절할 경우 조절부(143)를 통해 상기 회전롤러(141)를 상기 집전체(11)를 향하는 방향 또는 반대방향으로 이동시켜서 상기 빗살부(142)의 빗살모(142a)와 상기 집전체(11)에 코팅된 제1 코팅층(12a) 사이의 거리를 조절하며, 이에 따라 상기 빗살무늬 자국(12a-1)의 깊이를 조절할 수 있다.

제2 코팅단계

상기 제2 코팅단계(S50)는 상기 빗질단계(S40) 후, 집전체(11)가 제2 구간(B)을 통과하면 제2 분사부재(150)가 작동하면서 상기 제1 코팅층(12a)의 상면 전체에 전극활물질을 분사하여 제2 코팅층(12b)을 형성하고, 상기 집전체(11)에 부착된 코팅지(20)가 제2 구간(B)을 통과하면 제2 분사부재(150)가 정지하면서 전극활물질을 분사하지 않는다.

이때, 상기 제1 코팅층(12a)의 상면 전체에 분사된 전극활물질은 상기 제1 코팅층(12a)의 상면에 형성된 빗살무늬의 자국(12a-1)에 유입되며, 이에 따라 제1 및 제2 코팅층(12a)(12b)의 결합면적을 증대할 수 있고, 그 결과 제1 및 제2 코팅층(12a)(12b)의 결합력을 높일 수 있다.

특히 제2 분사부재(150)는 상기 제1 코팅층(12a) 보다 얇은 두께로 제2 코팅층(12b)을 코팅한다. 이에 따라 제1 코팅부(12b)의 코팅 시작점과 코팅 말단점에 불규칙 코팅부가 형성되는 것을 최소화하거나 또는 방지한다. 또한 제2 코팅층(12b)은 제1 코팅층(12a) 보다 전극활물질 입자가 작으며, 이에 따라 코팅층(12)의 상면을 보다 균일하게 평탄화할 수 있다.

제거단계

상기 제거단계(S60)는 제거부재(160)를 통해 집전체(11)에 부착된 코팅지(20)를 제거하여 일정간격으로 코팅층(12)이 형성된 전극(10)을 완성한다.

즉, 제거부재(160)는 상기 코팅지(20)의 미접착부(22)와 집전체(11) 사이의 미접착영역을 통해 상기 코팅지(20)를 집전체(11)로부터 멀어지는 방향으로 밀면, 상기 코팅지(20)를 상기 집전체(11)로부터 제거할 수 있다.

이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 구성과 기능을 가진 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.

[본 발명의 제3 실시예에 따른 전극 제조장치]

본 발명의 제3 실시예에 따른 전극 제조장치(100)는 도 11에 도시되어 있는 것과 같이, 빗살부(142)를 포함하는 브러쉬부재(140)를 포함한다.

여기서 빗살부(142)는 회전롤러(141)에 형성된 결합홈(141a)에 착탈 가능하게 결합되며, 이에 따라 빗살부(142)에 식모된 빗살모(142a)가 소정 길이 이상 마모되면 빗살부(142)를 회전롤러(141)로부터 제거한 후 새로운 빗살부(142)를 회전롤러(141)에 장착할 수 있고, 그 결과 사용 및 유지보수의 용이성을 높일 수 있다.

한편, 결합홈(141a)에는 상기 빗살부(142)를 탄력적으로 지지하는 탄성부(144)가 구비되며, 상기 탄성부(144)는 스프링으로 마련된다. 이에 따라 빗살부(142)는 탄성부(144)에 의해 제1 코팅층(12a)을 탄력적으로 가압한 상태로 빗질을 할 수 있으며, 이에 따라 제1 코팅층(12a)의 상면 전체를 보다 균일하게 평탄화할 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.

[부호의 설명]

100: 전극 제조장치

110: 공급부재

120: 부착부재

130: 제1 분사부재

140: 브러쉬부재

150: 제2 분사부재

160: 제거부재

Claims

집전체를 공급하는 공급부재;

상기 공급부재에 의해 공급된 집전체의 상면에 설정된 간격으로 코팅지를 부착하는 부착부재; 및

상기 집전체가 제1 구간을 통과하면 작동하면서 상기 집전체의 상면에 전극활물질을 분사하여 제1 코팅층을 형성하고, 상기 집전체에 부착된 코팅지가 제1 구간을 통과하면 정지하면서 전극활물질을 분사하지 않는 제1 분사부재를 포함하는 전극 제조장치.
청구항 1에 있어서,

상기 코팅지는, 상기 집전체의 길이방향에 위치한 양쪽 단부에 형성되고 상기 집전체에 부착되는 접착부와, 상기 접착부 사이에 형성되고 상기 집전체에 부착되지 않는 미접착부를 포함하며,

상기 접착부에는 패턴화된 접착층을 통해 상기 집전체에 패턴 접착되는 전극 제조장치.
청구항 1에 있어서,

상기 집전체에 코팅된 제1 코팅층의 상면 전체를 빗질하여 제1 코팅층의 상면 전체를 평탄화함과 동시에 빗살무늬의 자국을 형성하는 브러쉬부재; 및

상기 브러쉬부재를 통과한 집전체가 제2 구간을 통과하면 작동하면서 상기 제1 코팅층의 상면에 전극활물질을 분사하여 제2 코팅층을 형성하고, 상기 집전체에 부착된 코팅지가 제2 구간을 통과하면 정지하면서 전극활물질을 분사하지 않는 제2 분사부재를 포함하고,

상기 제2 분사부재에 의해 분사된 전극활물질 중 일부는 제1 코팅층에 형성된 빗살무늬의 자국에 유입되면서 제1 코팅층과 제2 코팅층의 결합력을 높이는 전극 제조장치.
청구항 3에 있어서,

상기 제2 분사부재는, 상기 제1 코팅층 보다 얇은 두께로 제2 코팅층을 코팅하는 전극 제조장치.
청구항 3에 있어서,

상기 브러쉬부재는, 상기 집전체의 상부에 구비되는 회전롤러, 및 상기 회전롤러에 구비되고 상기 집전체에 코팅된 제1 코팅층의 상면을 빗질하는 복수개의 빗살모가 식모된 빗살부를 포함하는 전극 제조장치.
청구항 5에 있어서,

상기 빗살부는, 상기 회전롤러에 형성된 결합홈에 착탈 가능하게 결합되는 전극 제조장치.
청구항 6에 있어서,

상기 결합홈에는 상기 결합홈에 결합된 상기 빗살부를 탄력적으로 지지하는 탄성부가 구비되는 전극 제조장치.
청구항 5에 있어서,

상기 브러쉬부재는, 상기 회전롤러를 상기 집전체를 향하는 방향 또는 반대방향으로 이동시켜서 상기 회전롤러와 상기 집전체 사이의 거리를 조절하는 조절부를 더 포함하는 전극 제조장치.
청구항 2에 있어서,

상기 집전체에 부착된 코팅지를 제거하는 제거부재를 더 포함하며,

상기 제거부재는, 긴 막대 형태를 가지고, 상기 코팅지의 미접착부와 집전체 사이로 삽입되며, 상기 코팅지를 상기 집전체로부터 멀어지는 방향으로 밀어서 제거하는 전극 제조장치.
집전체를 공급하는 공급단계(S10);

상기 집전체의 상면에 설정된 간격으로 코팅지를 부착하는 부착단계(S20); 및

상기 집전체가 제1 구간을 통과하면 작동하면서 상기 집전체의 상면에 전극활물질을 분사하여 제1 코팅층을 형성하고, 상기 집전체에 부착된 코팅지가 제1 구간을 통과하면 정지하면서 전극활물질을 분사하지 않는 제1 코팅단계(S30)를 포함하는 전극 제조방법.
청구항 10에 있어서,

상기 제1 코팅단계(S30) 후, 상기 집전체에 코팅된 제1 코팅층의 상면을 빗질하여 제1 코팅층의 상면을 평탄화함과 동시에 빗살무늬의 자국을 형성하는 빗질단계(S40);

상기 빗질단계(S40) 후, 집전체가 제2 구간을 통과하면 작동하면서 상기 제1 코팅층의 상면에 전극활물질을 분사하여 제2 코팅층을 형성하고, 상기 집전체에 부착된 코팅지가 제2 구간을 통과하면 정지하면서 전극활물질을 분사하지 않는 제2 코팅단계(S50); 및

상기 집전체에 부착된 코팅지를 제거하여 일정간격으로 코팅층이 형성된 전극을 완성하는 제거단계(S60)를 포함하며,

상기 제2 코팅단계(S50)는 제1 코팅층의 상면에 분사된 전극활물질 중 일부가 제1 코팅층에 형성된 빗살무늬의 자국에 유입되면서 제1 코팅층과 제2 코팅층의 결합력을 높이는 전극 제조방법.
청구항 10에 있어서,

상기 부착단계(S20)는, 코팅지의 양 단부에 형성된 접착부를 통해 코팅지를 집전체의 부착하여 접착영역을 형성하고, 접착부 사이의 미접착부를 통해 집전체와 이격되는 미접착영역을 형성하는 전극 제조방법.
청구항 11에 있어서,

상기 빗질단계(S40)는, 회전롤러에 결합된 복수개의 빗살모가 식모된 빗살부를 이용하여 상기 집전체에 코팅된 제1 코팅층의 상면을 빗질하여 평탄화함과 동시에 빗살무늬의 자국을 형성하는 전극 제조방법.
청구항 11에 있어서,

상기 제거단계(S60)는, 상기 코팅지와 상기 집전체 사이의 미접착영역을 통해 상기 코팅지를 집전체로부터 멀어지는 방향으로 밀어서 상기 코팅지를 상기 집전체로부터 제거하는 전극 제조방법.
집전체,

상기 집전체에 설정된 간격으로 코팅되는 코팅층을 포함하며,

상기 코팅층은 상기 집전체의 상면에 코팅된 제1 코팅층과, 상기 제1 코팅층의 상면에 코팅되는 제2 코팅층을 포함하고,

상기 제1 코팅층의 상면에는 빗살무늬의 자국이 형성되며,

상기 빗살무늬의 자국은 상기 제1 코팅층의 상면에 코팅되는 제2 코팅층의 일부가 유입되어 제1 코팅층과 제2 코팅층의 결합 면적을 증대시키는 전극.