WO2021210971A1 - 권취롤로부터 전극 기재를 이송하는 시스템 및 방법 - Google Patents

권취롤로부터 전극 기재를 이송하는 시스템 및 방법 Download PDF

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WO2021210971A1
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electrode substrate
pair
roller
level
guide rollers
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PCT/KR2021/095018
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이병규
권순관
최성원
정수택
정태진
조주현
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to an electrode substrate transport system and method, and more particularly, to an electrode substrate transport system and method comprising a step of pressing an electrode substrate supplied from a winding roll in a direction opposite to the winding direction using a bending relief roller will be.
  • a lithium secondary battery is widely used as an energy source for various electronic products as well as various mobile devices in that it has high energy density and operating voltage and excellent preservation and lifespan characteristics.
  • the electrode applied to the secondary battery is manufactured as follows. After applying the electrode slurry on a current collector formed of a metal foil, the electrode substrate is prepared and stored in a wound state through a process of drying. The wound electrode base material is punched to meet product specifications to manufacture an electrode. However, the wound electrode substrate is warped in the winding direction, and when an electrode is manufactured using such an electrode substrate, there is a problem that deviates from the product specification and the process efficiency is lowered. In addition, due to the electrode substrate in which the warpage occurred, the NP ratio, which is the face-to-face ratio of the negative electrode and the positive electrode, does not satisfy the design condition.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a conventional transfer process of an electrode substrate.
  • the electrode substrate 10 is wound on a winding roll 11 .
  • the electrode substrate 10 wound on the winding roll 11 is supplied to the following process, for example, a punching process.
  • the electrode substrate 10 is conveyed through the conveying roller 10 or the like, but the bending state is maintained in the winding direction, which causes product defects and lowers process efficiency.
  • the present invention has been devised to solve the above problems, and specifically, an electrode substrate transport system and method comprising a step of pressing an electrode substrate supplied from a winding roll in a direction opposite to the winding direction using a bending relief roller is intended to provide.
  • the present invention relates to an electrode substrate transport system, and in one example, an electrode substrate transport system according to the present invention, comprising: a winding roll on which an electrode substrate is wound; a bending relief roller for pressing the electrode substrate supplied from the winding roll in a direction opposite to the winding direction; and a paired guide roller that is formed before and after the bending relief roller, respectively, and controls the transfer of the electrode substrate.
  • the bending relief roller has a structure movable in a vertical direction with respect to the electrode substrate.
  • the position of the bending relief roller in response to the winding position on the take-up roll of the electrode substrate, is configured to move in a vertical direction with respect to the electrode substrate.
  • the guide roller has a structure formed of a pair of rollers facing the electrode substrate, and the bending relief roller has a structure formed of a single roller that presses the electrode substrate in a direction opposite to the winding direction.
  • each of the guide rollers is formed of a pair of rollers facing each other with respect to the electrode substrate, a first pair of guide rollers positioned upstream of the bending relief roller and a second guide roller positioned downstream of the bending relief roller includes pairs.
  • the level of the electrode substrate positioned between the first pair of guide rollers and the level of the electrode substrate positioned between the second pair of guide rollers are the same level, and the level of the electrode substrate pressed by the bending relief roller is the It is characterized in that the level is lower than the level of each electrode substrate positioned between the first and second pair of guide rollers.
  • At least one of the guide rollers has a structure including a heating coil mounted therein.
  • the heating temperature of the electrode substrate by the guide roller on which the heating coil is mounted is in the range of 60 to 140°C.
  • the electrode substrate applied to the electrode substrate transport system according to the present invention a current collector layer formed of a metal foil; and an electrode mixture layer formed on one or both surfaces of the current collector layer.
  • the present invention also provides an electrode substrate transport method using the electrode substrate transport system described above.
  • the electrode substrate transport method according to the present invention controls the level of the electrode substrate by positioning the electrode substrate supplied from the winding roll on which the electrode substrate is wound between a pair of first guide roller pairs facing each other. step; pressing the electrode substrate that has passed through the first pair of guide rollers in a direction opposite to the winding direction using a bending relief roller; and controlling the level of the electrode substrate by positioning the electrode substrate, which has been subjected to the bending relief roller, between a pair of second guide roller pairs facing each other.
  • the level of the electrode substrate positioned between the first pair of guide rollers and the level of the electrode substrate positioned between the second pair of guide rollers are at the same level, and the level of the electrode substrate pressed by the bending relief roller is the first and It is characterized in that the level is lower than the level of the electrode substrate located between the second pair of guide rollers.
  • one or more rollers of the first and second pair of guide rollers heat the electrode substrate together with the guide to the electrode substrate. In a specific example, at least one of the first and second pair of guide rollers heats the electrode substrate to a range of 60 to 140°C.
  • the position of the bending relief roller moves in the vertical direction with respect to the electrode substrate, while the degree of pressing is changed.
  • the electrode substrate transport system and method according to the present invention can eliminate warpage of the electrode substrate supplied from the take-up roll and significantly lower product defects, without reducing process efficiency.
  • FIG. 1 and 2 are diagrams schematically illustrating a conventional electrode substrate transfer process, respectively.
  • 3 and 4 are views schematically illustrating an electrode substrate transfer process according to an embodiment of the present invention, respectively.
  • FIG. 5 is a photograph comparing the degree of warpage occurring according to the process treatment of the electrode substrate supplied from the winding roll.
  • the present invention provides an electrode substrate transport system.
  • the electrode substrate transport system according to the present invention, a winding roll on which the electrode substrate is wound; a bending relief roller for pressing the electrode substrate supplied from the winding roll in a direction opposite to the winding direction; and a paired guide roller that is formed before and after the bending relief roller, respectively, and controls the transfer of the electrode substrate.
  • the present invention has a structure in which guide rollers are formed before and after the bending rollers, respectively. Formed before and after the bending roller means that they are respectively disposed upstream and downstream based on the transport flow of the electrode substrate.
  • the electrode substrate wound on the winding roll is in a state in which warpage has occurred in the winding direction.
  • the bending state of the electrode substrate is eliminated by pressing the electrode substrate in a direction opposite to the winding direction using a bending relief roller.
  • a pair of guide rollers are positioned before and after the bending relief roller, respectively.
  • the guide roller serves to adjust the tension applied to the electrode substrate to a certain level, and to control the transport direction of the electrode substrate. In a state in which excessive tension is applied to the electrode substrate, even if the electrode substrate is pressed using the bending relief roller, the bending state is not largely resolved.
  • the tension of the electrode substrate is controlled. By pressing the electrode substrate controlled in tension with a bending relief roller, the bending state of the electrode substrate can be effectively eliminated.
  • the electrode substrate transport system according to the present invention may further include a transport roller for transporting the electrode substrate, if necessary.
  • a transport roller for transporting the electrode substrate, if necessary.
  • the bending relief roller has a structure movable in a vertical direction with respect to the electrode substrate.
  • the bending relief roller is disposed at a fixed position, the bending state of the electrode substrate can be effectively controlled by controlling the position of the bending relief roller in the vertical direction. For example, when the diameter of the winding roll is small, the degree of curvature of the electrode substrate becomes larger than in the opposite case. In this case, the curvature of the electrode base material can be eliminated by moving the bending relief roller downward.
  • the present invention has a structure in which the position of the bending relief roller is moved in a vertical direction with respect to the electrode substrate in response to the winding position on the take-up roll of the electrode substrate.
  • the degree of curvature of the electrode substrate is different depending on the winding position. That is, the electrode substrate wound on the inside has a relatively large degree of bending, and the electrode substrate wound on the outside has a relatively small degree of bending.
  • the curvature of the electrode substrate can be effectively eliminated.
  • the electrode substrate transport system further comprises a controller for controlling the position of the bending relief roller.
  • a controller for controlling the position of the bending relief roller.
  • the controller by an automated system.
  • a sensor for measuring the degree of bending of the electrode substrate supplied to the downstream of the winding roll may be formed, and the position of the bending relief roller may be controlled in response to the measured value of the sensor.
  • the position of the bending relief roller may be controlled according to the degree of process progress, based on a database in which the degree of bending of the electrode substrate is measured according to the diameter of the winding roll and the amount of winding.
  • the guide roller has a structure formed of a pair of rollers facing each other with respect to the electrode substrate, and the bending relief roller is a structure formed of a single roller that presses the electrode substrate in a direction opposite to the winding direction.
  • the bending relief rollers are formed in pairs facing the electrode substrate, but in terms of process efficiency and ease of position control of the bending relief rollers, it is advantageous when the bending relief rollers are formed of a single roller. .
  • the guide roller is formed of a pair of rollers facing each other with respect to the electrode substrate, a first pair of guide rollers positioned upstream of the bending relief roller and a second positioned downstream of the bending relief roller Includes 2 pairs of guide rollers.
  • the first pair of guide rollers and the second pair of guide rollers are respectively disposed before and after the bending relief roller. Through this, the tension applied to the electrode substrate is relieved and maintained, and the pressing effect by the bending relief roller is increased.
  • the level of the electrode substrate pressed by the bending relief roller is controlled to a level lower than the level of each electrode substrate positioned between the first and second pair of guide rollers.
  • the level of the electrode substrate positioned between the first pair of guide rollers and the level of the electrode substrate positioned between the second pair of guide rollers are at the same level, and the level of the electrode substrate pressed by the bending relief roller is the first It is a level lower than the level of each electrode substrate positioned between the first and second pair of guide rollers.
  • the level of the electrode substrate is taken in consideration of the winding direction, and the direction of resolving the warpage of the wound electrode substrate is presented as an upper level.
  • the upper direction becomes the upper level
  • the lower direction becomes the lower level.
  • the level of the electrode substrate 10 should be calculated in the opposite direction.
  • At least one of the guide rollers has a structure including a heating coil mounted therein.
  • the guide roller includes four rollers formed as a pair of first and second guide rollers, and all of the four rollers have a structure in which a heating coil is mounted.
  • any one of the first guide roller pair and any one of the second guide roller pair has a structure in which a heating coating is mounted, respectively.
  • the guide roller on which the heating coating is mounted performs heating together with the guide for the electrode substrate. Heating the electrode substrate is effective in relieving tension or stress applied to the electrode substrate, and can maximize the relieving of warpage by the bending relief roller.
  • the heating temperature of the electrode substrate by the guide roller on which the heating coil is mounted is in the range of 60 to 140 °C.
  • the heating temperature is, for example, in the range of 60 to 100°C, in the range of 90 to 140°C, or in the range of 85 to 110°C.
  • the heating temperature is in a range for relieving tension on the electrode substrate and effectively removing the warped state. When the heating temperature is lower than the above range, the heating effect is low, and when the heating temperature is higher than the above range, the process efficiency is lowered and deformation of the electrode substrate may be caused.
  • the electrode substrate a current collector layer formed of a metal foil; and an electrode mixture layer formed on one or both surfaces of the current collector layer.
  • the electrode substrate may be an electrode substrate for a positive electrode and/or a negative electrode.
  • the present invention provides a transport method to which the electrode substrate transport system described above is applied.
  • the electrode substrate transport method according to the present invention controls the level of the electrode substrate by positioning the electrode substrate supplied from the winding roll on which the electrode substrate is wound between a pair of first guide roller pairs facing each other. to do; pressing the electrode substrate that has passed through the first pair of guide rollers in a direction opposite to the winding direction using a bending relief roller; and controlling the level of the electrode substrate by positioning the electrode substrate, which has been subjected to the bending relief roller, between a pair of second guide roller pairs facing each other.
  • each of the aforementioned steps is performed sequentially or sequentially.
  • the level of the electrode substrate is controlled by using the first and second pair of guide rollers and the bending relief roller.
  • the bending relief roller eliminates the bending state of the electrode substrate by pressing the electrode substrate in a direction opposite to the winding direction.
  • the first and second pair of guide rollers serves to relieve or adjust the tension applied to the electrode substrate to a certain level, and to control the transport direction of the electrode substrate.
  • the bending state of the electrode substrate can be effectively eliminated by pressing the electrode substrate controlled in tension with a bending relief roller.
  • the electrode substrate transport method according to the present invention may further include the step of passing through a transport roller for transporting the electrode substrate if necessary. It is also possible, for example, to further include one or more conveying rollers disposed between the take-up roll and the first pair of guide rollers and/or after the second pair of guide rollers.
  • the level of the electrode substrate pressed by the bending relief roller is controlled to a level lower than the level of each electrode substrate positioned between the first and second pair of guide rollers.
  • the level of the electrode substrate positioned between the first pair of guide rollers and the level of the electrode substrate positioned between the second pair of guide rollers are at the same level, and the level of the electrode substrate pressed by the bending relief roller is the first and The level is lower than the level of the electrode substrate located between the second pair of guide rollers.
  • one or more rollers of the first and second pair of guide rollers heat the electrode substrate together with the guide to the electrode substrate.
  • at least one of the guide rollers has a structure including a heating coil mounted therein, and the roller heated by the heating coil increases the temperature of the electrode substrate while in contact with the electrode substrate.
  • all four rollers forming the first and second pair of guide rollers heat the electrode substrate.
  • any one of the first guide roller pair and any one of the second guide roller pair heats the electrode substrate, respectively. Heating the electrode substrate is effective in relieving tension or stress applied to the electrode substrate, and can maximize the relieving of warpage by the bending relief roller.
  • At least one of the first and second pair of guide rollers heats the electrode substrate to a range of 60 to 140°C.
  • the heating temperature is, for example, in the range of 60 to 100°C, in the range of 90 to 140°C, or in the range of 85 to 110°C.
  • the heating temperature is in a range for relieving tension on the electrode substrate and effectively removing the warped state. When the heating temperature is lower than the above range, the heating effect is low, and when the heating temperature is higher than the above range, the process efficiency is lowered and deformation of the electrode substrate may be caused.
  • the position of the bending relief roller moves in the vertical direction with respect to the electrode substrate, and the degree of pressing is changed.
  • the pressing degree is changed.
  • the degree of curvature of the electrode substrate becomes larger than in the opposite case.
  • the degree of pressure applied to the electrode substrate is increased.
  • the degree of warpage of the electrode substrate varies depending on the winding position of the winding roll. That is, the electrode substrate wound on the inside has a relatively large degree of bending, and the electrode substrate wound on the outside has a relatively small degree of bending.
  • the degree of pressure on the electrode substrate is controlled.
  • the electrode substrate transport system further comprises a controller for controlling the position of the bending relief roller.
  • a controller for controlling the position of the bending relief roller.
  • the controller by an automated system. For example, by providing a sensor for measuring the degree of warpage of the electrode base material supplied to the downstream of the winding roll, and controlling the position of the bending relief roller in response to the measured value of the sensor, the degree of pressure on the electrode base material is varied.
  • the position of the bending relief roller may be controlled according to the degree of process progress, based on a database in which the degree of bending of the electrode substrate is measured according to the diameter of the winding roll and the amount of winding.
  • the electrode substrate referred to in the present invention is a substrate applied as an electrode for a secondary battery.
  • the electrode is a positive electrode and/or a negative electrode of a lithium secondary battery.
  • the positive electrode has a structure in which a positive electrode mixture layer is formed on one or both surfaces of a positive electrode current collector.
  • the positive electrode mixture layer includes a positive electrode active material, a conductive material, and a binder polymer, and, if necessary, may further include a positive electrode additive commonly used in the art.
  • the positive active material may be a lithium-containing oxide, and may be the same or different.
  • a lithium-containing transition metal oxide may be used as the lithium-containing oxide.
  • the positive active material may be included in an amount of 94.0 to 98.5 wt% in the positive electrode mixture layer.
  • the content of the positive electrode active material satisfies the above range, it is advantageous in terms of manufacturing a high-capacity battery and imparting sufficient positive electrode conductivity or adhesion between electrode materials.
  • the current collector used for the positive electrode is a metal with high conductivity, and any metal that can be easily adhered to the positive electrode active material slurry and has no reactivity in the voltage range of the electrochemical device may be used.
  • the current collector for the positive electrode include a foil made of aluminum, nickel, or a combination thereof.
  • the positive electrode mixture layer further includes a conductive material.
  • the conductive material is typically added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the positive active material.
  • the conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the secondary battery.
  • graphite such as natural graphite or artificial graphite
  • carbon black such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black
  • conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers
  • metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder
  • conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate
  • conductive metal oxides such as titanium oxide
  • At least one selected from the group consisting of polyphenylene derivatives and the like may be used.
  • the negative electrode has a structure in which a negative electrode mixture layer is formed on one or both surfaces of a negative electrode current collector.
  • the negative electrode mixture layer includes an anode active material, a conductive material, a binder polymer, and the like, and if necessary, may further include a negative electrode additive commonly used in the art.
  • the negative active material may include a carbon material, lithium metal, silicon or tin.
  • a carbon material is used as the negative electrode active material, both low crystalline carbon and high crystalline carbon may be used.
  • low crystalline carbon soft carbon and hard carbon are representative, and as high crystalline carbon, natural graphite, Kish graphite, pyrolytic carbon, and liquid crystal pitch-based carbon fiber are representative.
  • meophase pitch based carbon fiber carbon microspheres (mesocarbon microbeads), liquid crystal pitches (Mesophase pitches), and at least one type of high-temperature calcined carbon selected from the group consisting of petroleum and coal-based cokes (petroleum orcoal tar pitch derived cokes) is representative am.
  • Non-limiting examples of the current collector used for the negative electrode include a foil made of copper, gold, nickel, or a copper alloy, or a combination thereof.
  • the current collector may be used by stacking substrates made of the above materials.
  • the negative electrode may include a conductive material and a binder commonly used in the art.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a transfer process of an electrode substrate as a conventional example.
  • the electrode substrate 10 wound on the winding roll 11 is supplied to the following process, for example, a punching process.
  • the electrode substrate 10 is conveyed through the conveying roller 10 or the like, but the bending state is maintained in the winding direction, which causes product defects and lowers process efficiency.
  • FIG. 2 shows another conventional example, the transfer process of the electrode substrate.
  • the electrode substrate 20 is wound on the winding roll 21 .
  • the electrode substrate 20 wound on the winding roll 21 is supplied to the following process.
  • the electrode substrate 20 is passed through a plurality of transfer rollers 22 to 27 .
  • some conveying rollers 23 and 25 press the electrode substrate 20 in a direction opposite to the winding direction.
  • the tension of the electrode substrate 20 is not removed, and a separate heating process is not included.
  • the inventors of the present invention experimentally confirmed that the bending state of the electrode substrate is not sufficiently resolved by simply passing a plurality of conveying rollers 22 to 27, as shown in FIG. 2 .
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an electrode substrate transfer process according to an embodiment of the present invention.
  • the electrode substrate 110 is wound on the winding roll 111 , and the electrode substrate 110 wound on the winding roll 111 is supplied to the following process.
  • the electrode substrate 110 is sequentially passed through the first pair of guide rollers 131 and 132 , the bending relief roller 120 and the second pair of guide rollers 141 and 142 .
  • the first and second guide roller pairs 131 , 132 , 141 , and 142 constitute a pair of rollers facing each other with the electrode substrate 110 therebetween.
  • the bending relief roller 120 is formed as a single roller that presses the electrode substrate 110 downward in a direction opposite to the winding direction.
  • the level of the electrode substrate 110 positioned between the first pair of guide rollers 131 and 132 and the level of the electrode substrate 110 positioned between the second pair of guide rollers 141 and 142 are the same level.
  • the level of the electrode substrate 120 at the point pressed by the bending relief roller 120 is each electrode substrate 110 positioned between the first and second guide roller pairs 131 , 132 , 141 , 142 . ) is lower than the level of
  • the upper guide roller 131 has a heating coil mounted structure
  • the lower guide roller 132 has a heating coil mounted structure.
  • the upper guide roller 141 has a structure in which a heating coil is mounted
  • the lower guide roller 142 has a structure in which a heating coil is not mounted.
  • FIG. 4 is a view schematically illustrating an electrode substrate transfer process according to another embodiment of the present invention.
  • the electrode substrate 210 is wound on the winding roll 211 , and the electrode substrate 210 wound on the winding roll 211 is supplied to the next process.
  • the electrode substrate 210 reaches the first guide roller pair 231 and 232 via the transfer rollers 251 and 252 .
  • the electrode substrate 210 transferred to the first pair of guide rollers 231 and 232 is sequentially passed through the bending relief roller 220 and the second pair of guide rollers 241 and 242 .
  • the electrode substrate 210 is transferred to the next step through another transfer roller 253 .
  • the first and second guide roller pairs 231 , 232 , 241 , and 242 are configured as a pair of rollers facing each other with the electrode substrate 210 interposed therebetween, and the tension applied to the electrode substrate 210 is resolved. .
  • the electrode substrate 210 from which the tension is released is pressed downward in the opposite direction to the winding direction while passing through the bending relief roller 120 .
  • the level of the electrode substrate 210 positioned between the first pair of guide rollers 231 and 232 and the level of the electrode substrate 210 positioned between the second pair of guide rollers 241 and 242 are the same level.
  • the level of the electrode substrate 220 at the point pressed by the bending relief roller 220 is each electrode substrate 210 positioned between the first and second guide roller pairs 231 , 232 , 241 , 242 . ) is lower than the level of
  • the first and second guide roller pairs 231 , 232 , 241 , and 242 have a structure in which a heating coil is mounted inside the rollers, respectively.
  • the first and second guide roller pairs 231 , 232 , 241 , and 242 heat the electrode substrate 210 together with a guide for the electrode substrate 210 .
  • the bending relief by the bending relief roller 220 can be maximized.
  • the electrode substrate wound on the winding roll was subjected to a transfer process as shown in FIG. 4 described above. Specifically, a transfer process was performed on the electrode substrate wound on a winding roll having a diameter of 50 mm.
  • a transfer process was performed in the same manner as in Example 1, except that the electrode substrate was heated to 100° C. using each guide roller.
  • the electrode substrate wound on the winding roll was subjected to a transfer process as shown in FIG. 2 described above. Specifically, a transfer process was performed on the electrode substrate wound on a winding roll having a diameter of 50 mm.
  • the diameter of the winding roll, the winding amount of the electrode substrate, and the feed rate were all controlled in the same way.
  • the degree of warpage of the electrode substrates according to Examples and Comparative Examples was comparatively evaluated. Specifically, a specimen in which each electrode substrate was cut to a length of 15 cm was placed on a flat floor and the degree of warpage was measured. Specimens were taken from the outer 10% length of the take-up roll (the outer specimen of the take-up roll) and the inner 10% of the length (the inner specimen) of the take-up roll. The evaluation results are shown in Table 1 below.
  • Comparative Example 1 which is an electrode substrate that has not undergone a separate transfer process
  • the degree of deflection of the specimen inside the winding roll is at the level of 30 mm
  • the degree of deflection of the specimen outside the winding roll reaches the level of 16 mm.
  • Example 1 it can be seen that the degree of bending of the inner and outer specimens of the winding roll was good at the level of 8 mm and 7 mm, respectively, and the difference was also at the level of 1 mm. Furthermore, in the case of Example 2, it was confirmed that the degree of deflection of both the inner and outer specimens of the winding roll was very good at a level of 3 mm, and in particular, it was confirmed that the difference between the deflection degree of the inner specimen and the outer specimen was very uniform to less than a decimal point.
  • FIG. 5 is a view showing the evaluation results performed in the experimental example.
  • the photo on the left shows the evaluation process of the degree of warpage of the specimen according to Comparative 1
  • the photo on the right shows the process of evaluating the degree of warpage of the specimen according to Example 2. 5

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Abstract

본 발명은 벤딩 완화 롤러를 이용하여 권취롤로부터 공급된 전극 기재를 권취 방향과 반대 방향으로 가압하는 과정을 포함하는 전극 기재 이송 시스템 및 방법에 관한 것으로, 공정 효율을 저하시키지 않으면서, 권취롤로부터 공급된 전극 기재의 휨을 해소하고 제품 불량을 현저히 낮출 수 있다.

Description

권취롤로부터 전극 기재를 이송하는 시스템 및 방법
본 출원은 2020.04.14.자 한국 특허 출원 제10-2020-0044947호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 전극 기재 이송 시스템 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 벤딩 완화 롤러를 이용하여 권취롤로부터 공급된 전극 기재를 권취 방향과 반대 방향으로 가압하는 과정을 포함하는 전극 기재 이송 시스템 및 방법에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있다. 그 중에서도, 리튬 이차전지는 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수하다는 점에서, 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자 제품들의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.
이차전지에 적용되는 전극은 다음과 같이 제조된다. 금속 호일로 형성된 집전체 상에 전극 슬러리를 도포한 후 건조하는 과정을 통해 전극 기재를 제조하여 권취된 상태로 보관한다. 권취된 전극 기재는 제품 규격에 맞도록 타발하는 과정을 거쳐 전극을 제조한다. 그러나, 권취된 전극 기재는 권취 방향으로 휨이 발생하고, 이러한 전극 기재를 이용하여 전극으로 제조하게 되면 제품 규격에서 벗어나는 불량이 발생하고, 공정 효율이 저하되는 문제가 있다. 또한, 이러한 휨이 발생된 전극 기재로 인해, 음극과 양극의 대면 비율인 NP 비(ratio)가 설계 조건을 만족하지 못하는 결과를 초래한다.
도 1은 종래의 전극 기재의 이송 과정을 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 전극 기재(10)는 권취롤(11)에 권취된 상태이다. 권취롤(11)에 권취된 전극 기재(10)는 다음 공정, 예를 들어 타발 공정으로 공급된다. 전극 기재(10)는 이송 롤러(10) 등을 통해 이송되나, 권취 방향으로 휨 상태가 유지되고, 이는 제품의 불량을 야기하고 공정 효율을 저하시키는 원인이 된다.
따라서, 전극 제조시 전극 기재의 휨 상태를 해소하고, 제품 불량을 낮출 수 있는 기술에 대한 필요성이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 구체적으로는 벤딩 완화 롤러를 이용하여 권취롤로부터 공급된 전극 기재를 권취 방향과 반대 방향으로 가압하는 과정을 포함하는 전극 기재 이송 시스템 및 방법을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명은 전극 기재 이송 시스템에 관한 것으로, 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전극 기재 이송 시스템은, 전극 기재가 권취된 권취롤; 권취롤로부터 공급된 전극 기재를 권취 방향과 반대 방향으로 가압하는 벤딩 완화 롤러; 및 벤딩 완화 롤러 전후에 각각 형성되며, 전극 기재의 이송을 제어하는 쌍을 이룬 가이드 롤러를 포함한다.
하나의 예에서, 상기 벤딩 완화 롤러는 전극 기재에 대해 수직 방향으로 이동 가능한 구조이다.
구체적인 예에서, 전극 기재의 권취롤에서의 권취 위치에 대응하여, 상기 벤딩 완화 롤러의 위치가 전극 기재에 대해 수직 방향으로 이동되는 구조이다.
하나의 예에서, 상기 가이드 롤러는 전극 기재를 기준으로 마주보는 한 쌍의 롤러로 형성된 구조이고, 상기 벤딩 완화 롤러는 전극 기재를 권취 방향과 반대 방향으로 가압하는 단일 롤러로 형성된 구조이다.
구체적인 예에서, 상기 가이드 롤러는 각각 전극 기재를 기준으로 마주보는 한 쌍의 롤러로 형성되되, 벤딩 완화 롤러의 상류에 위치하는 제1 가이드 롤러 쌍과 벤딩 완화 롤러의 하류에 위치하는 제2 가이드 롤러 쌍을 포함한다.
구체적인 예에서, 상기 제1 가이드 롤러 쌍 사이에 위치하는 전극 기재의 레벨과 제2 가이드 롤러 쌍 사이에 위치하는 전극 기재의 레벨은 동등 수준이고, 벤딩 완화 롤러에 의해 가압되는 전극 기재의 레벨은 상기 제1 및 제2 가이드 롤러 쌍 사이에 위치하는 각 전극 기재의 레벨 보다 낮은 수준인 것을 특징으로 한다.
또 다른 하나의 예에서, 상기 가이드 롤러 중 하나 이상은 내부에 실장된 히팅 코일을 포함하는 구조이다.
구체적인 예에서, 히팅 코일이 실장된 가이드 롤러에 의한 전극 기재의 가열 온도는 60 내지 140℃ 범위이다.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 전극 기재 이송 시스템에 적용되는 전극 기재는, 금속 호일로 형성된 집전체층; 및 상기 집전체층의 일면 또는 양면에 형성된 전극 합제층을 포함한다.
본 발명은 또한, 앞서 설명한 전극 기재 이송 시스템을 이용한 전극 기재 이송 방법을 제공한다. 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전극 기재 이송 방법은, 전극 기재가 권취된 권취롤로부터 공급된 전극 기재를 서로 마주보는 한 쌍의 제1 가이드 롤러 쌍 사이에 위치시켜 전극 기재의 레벨을 제어하는 단계; 제1 가이드 롤러 쌍을 거친 전극 기재에 대하여, 벤딩 완화 롤러를 이용하여 권취 방향과 반대 방향으로 가압하는 단계; 및 벤딩 완화 롤러를 거친 전극 기재를 서로 마주보는 한 쌍의 제2 가이드 롤러 쌍 사이에 위치시켜 전극 기재의 레벨을 제어하는 단계를 포함한다.
구체적인 예에서, 제1 가이드 롤러 쌍 사이에 위치한 전극 기재의 레벨과 제2 가이드 롤러 쌍 사이에 위치한 전극 기재의 레벨은 동등 수준이고, 벤딩 완화 롤러에 의해 가압되는 전극 기재의 레벨은 상기 제1 및 제2 가이드 롤러 쌍 사이에 위치한 전극 기재의 레벨 보다 낮은 수준인 것을 특징으로 한다.
하나의 예에서, 제1 및 제2 가이드 롤러 쌍 중 어느 하나 이상의 롤러는 전극 기재에 대한 가이드와 함께 전극 기재를 가열한다. 구체적인 예에서, 제1 및 제2 가이드 롤러 쌍 중 어느 하나 이상의 롤러는 전극 기재를 60 내지 140℃ 범위로 가열한다.
또 다른 하나의 예에서, 상기 가압하는 단계에서, 전극 기재의 권취롤에서의 권취 위치에 대응하여, 벤딩 완화 롤러의 위치가 전극 기재에 대해 수직 방향으로 이동하면서 가압 정도를 변동한다.
본 발명에 따른 전극 기재 이송 시스템 및 방법은, 공정 효율을 저하시키지 않으면서, 권취롤로부터 공급된 전극 기재의 휨을 해소하고 제품 불량을 현저히 낮출 수 있다.
도 1 및 2는 각각 종래의 전극 기재 이송 과정을 모식적으로 도시한 도면들이다.
도 3 및 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 기재 이송 과정을 모식적으로 도시한 도면들이다.
도 5는 권취롤로부터 공급된 전극 기재의 공정 처리에 따른 휨 발생 정도를 비교 촬영한 사진들이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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.
본 발명은 전극 기재 이송 시스템을 제공한다. 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전극 기재 이송 시스템은, 전극 기재가 권취된 권취롤; 권취롤로부터 공급된 전극 기재를 권취 방향과 반대 방향으로 가압하는 벤딩 완화 롤러; 및 벤딩 완화 롤러 전후에 각각 형성되며, 전극 기재의 이송을 제어하는 쌍을 이룬 가이드 롤러를 포함한다.
본 발명은 가이드 롤러가 벤딩 롤러 전후에 각각 형성된 구조이다. 벤딩 롤러 전후에 형성된다는 의미는, 전극 기재의 이송 흐름을 기준으로 상류와 하류에 각각 배치된다는 것을 의미한다.
권취롤에 권취된 전극 기재는, 권취롤의 직경이나 권취 위치에 따라 차이는 있으나, 권취 방향으로 휨이 발생한 상태이다. 본 발명에서는 벤딩 완화 롤러를 이용하여 전극 기재를 권취 방향과 반대 방향으로 가압함으로써 전극 기재의 휨 상태를 해소하게 된다. 더불어, 벤딩 완화 롤러의 전후에 각각 쌍을 이룬 가이드 롤러를 위치한다. 상기 가이드 롤러는 전극 기재에 가해진 장력을 일정 수준으로 조절하고, 전극 기재의 이송 방향을 제어하는 역할을 한다. 전극 기재에 과도한 장력이 가해진 상태에서는, 상기 벤딩 완화 롤러를 이용하여 전극 기재를 가압하더라도 휨 상태가 큰 폭으로 해소되지 않는다. 본 발명에서는, 쌍을 이룬 가이드 롤러를 벤딩 완화 롤러 전후에 각각 배치함으로써, 전극 기재의 장력을 제어하게 된다. 장력에 제어된 전극 기재를 벤딩 완화 롤러로 가압함으로써, 전극 기재의 휨 상태로 효과적으로 해소할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전극 기재 이송 시스템은, 필요에 따라 전극 기재를 이송하는 이송 롤러를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 권취롤과 가이드 롤러 사이 및/또는 가이드 롤러 이후에 배치되는 하나 또는 그 이상의 이송 롤러를 더 포함하는 것이 가능하다.
하나의 실시예에서, 상기 벤딩 완화 롤러는 전극 기재에 대해 수직 방향으로 이동 가능한 구조이다. 본 발명에서, 상기 벤딩 완화 롤러가 고정된 위치에 배치된 경우도 가능하나, 벤딩 완화 롤러의 위치를 수직 방향으로 제어함으로써 전극 기재의 휨 상태를 효과적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 권취롤의 직경이 작은 경우에는 그 반대의 경우보다 전극 기재의 휨 정도가 크게 된다. 이 경우에는 벤딩 완화 롤러를 하방 이동함으로써, 전극 기재의 휨을 해소할 수 있다.
구체적인 실시예에서, 본 발명은, 전극 기재의 권취롤에서의 권취 위치에 대응하여, 상기 벤딩 완화 롤러의 위치가 전극 기재에 대해 수직 방향으로 이동되는 구조이다. 예를 들어, 하나의 권취롤로부터 전극 기재가 공급되는 경우에도, 권취 위치에 따라 전극 기재의 휨 정도가 상이하다. 즉, 상대적으로 내측에 권취된 전극 기재는 휨 정도가 크고, 상대적으로 외측에 권취된 전극 기재는 휨 정도가 작다. 본 발명에서는, 권취롤에 권취된 위치에 대응하여 벤딩 완화 롤러의 위치를 조절함으로써, 전극 기재의 휨을 효과적으로 해소할 수 있다.
경우에 따라서는, 본 발명에 따른 전극 기재 이송 시스템은 벤딩 완화 롤러의 위치를 제어하는 컨트롤러를 더 포함한다. 또한, 작업자가 상기 컨트롤러를 직접 제어하는 것도 가능하나, 자동화된 시스템에 의해 컨트롤러를 제어하는 것도 가능하다. 예를 들어, 권취롤 하류에 공급되는 전극 기재의 휨 정도를 측정하는 센서를 형성하고, 상기 센서의 측정치에 대응하여 벤딩 완화 롤러의 위치를 제어할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 권취롤의 직경과 권취량에 따른 전극 기재의 휨 정도를 측정한 데이터베이스에 기반하여, 공정 진행 정도에 따라 벤딩 완화 롤러의 위치를 제어할 수 있다.
하나의 실시예에서, 상기 가이드 롤러는, 각각 전극 기재를 기준으로 마주보는 한 쌍의 롤러로 형성된 구조이고, 상기 벤딩 완화 롤러는 전극 기재를 권취 방향과 반대 방향으로 가압하는 단일 롤러로 형성된 구조이다. 본 발명에서, 상기 벤딩 완화 롤러가 전극 기재를 기준으로 마주보는 쌍으로 이루어진 경우도 가능하나, 공정 효율 및 벤딩 완화 롤러의 위치 제어의 용이성 측면에서 상기 벤딩 완화 롤러는 단일 롤러로 형성된 경우가 유리하다.
하나의 실시예에서, 상기 가이드 롤러는, 각각 전극 기재를 기준으로 마주보는 한 쌍의 롤러로 형성되되, 벤딩 완화 롤러의 상류에 위치하는 제1 가이드 롤러 쌍과 벤딩 완화 롤러의 하류에 위치하는 제2 가이드 롤러 쌍을 포함한다. 본 발명에서는 제1 가이드 롤러 쌍과 제2 가이드 롤러 쌍을 벤딩 완화 롤러의 전후에 각각 배치한다. 이를 통해, 전극 기재에 가해진 장력을 해소 및 유지하고 벤딩 완화 롤러에 의한 가압 효과를 높이게 된다.
본 발명에서는, 벤딩 완화 롤러에 의해 가압되는 전극 기재의 레벨을 상기 제1 및 제2 가이드 롤러 쌍 사이에 위치하는 각 전극 기재의 레벨 보다 낮은 수준으로 제어한다. 예를 들어, 제1 가이드 롤러 쌍 사이에 위치하는 전극 기재의 레벨과 제2 가이드 롤러 쌍 사이에 위치하는 전극 기재의 레벨은 동등 수준이고, 벤딩 완화 롤러에 의해 가압되는 전극 기재의 레벨은 상기 제1 및 제2 가이드 롤러 쌍 사이에 위치하는 각 전극 기재의 레벨 보다 낮은 수준이다.
본 발명에서, 전극 기재의 레벨은 권취 방향을 고려한 것으로, 권취된 전극 기재의 휨을 해소하는 방향을 상위 레벨로 제시한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 전극 기재(10)가 권취롤(11)에 권취된 경우에는, 위쪽 방향이 상위 레벨이 되고 아래쪽 방향이 하위 레벨이 된다. 도 1과 대비하여, 전극 기재(10)가 권취롤(11)에 반대 방향으로 권취된 경우에는, 전극 기재(10)의 레벨을 반대로 산정하여야 한다.
또 다른 하나의 실시예에서, 상기 가이드 롤러 중 하나 이상은 내부에 실장된 히팅 코일을 포함하는 구조이다. 예를 들어, 상기 가이드 롤러는 제1 및 제2 가이드 롤러 쌍으로 형성된 4개의 롤러를 포함하고, 상기 4개의 롤러 모두 히팅 코일이 실장된 구조이다. 혹은 상기 제1 가이드 롤러 쌍 중에서 어느 하나의 롤러와 제2 가이드 롤러 쌍 중에서 어느 하나의 롤러가 각각 히팅 코팅이 실장된 구조이다. 이를 통해, 히팅 코팅이 실장된 가이드 롤러는 전극 기재에 대한 가이드와 더불어 가열을 수행하게 된다. 전극 기재에 대한 가열은, 전극 기재에 가해진 장력 내지 응력 해소에 효과적이고, 벤딩 완화 롤러에 의한 휨 해소를 극대화할 수 있다.
구체적인 실시예에서, 본 발명에서, 히팅 코일이 실장된 가이드 롤러에 의한 전극 기재의 가열 온도는 60 내지 140℃ 범위이다. 상기 가열 온도는 예를 들어, 60 내지 100℃ 범위, 90 내지 140℃ 범위 또는 85 내지 110℃ 범위이다. 상기 가열 온도는 전극 기재에 대한 장력을 해소하고 휨 상태를 효과적으로 제거하기 위한 범위이다. 가열 온도가 상기 범위보다 낮은 경우에는 가열 효과가 낮고, 상기 범위보다 높은 경우에는 공정 효율이 저하되고 전극 기재의 변형을 유발할 수 있다.
하나의 실시예에서, 상기 전극 기재는, 금속 호일로 형성된 집전체층; 및 상기 집전체층의 일면 또는 양면에 형성된 전극 합제층을 포함한다. 상기 전극 기재는 양극 및/또는 음극용 전극 기재일 수 있다.
또한, 본 발명은 앞서 설명한 전극 기재 이송 시스템을 적용한 이송 방법을 제공한다. 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 전극 기재 이송 방법은, 전극 기재가 권취된 권취롤로부터 공급된 전극 기재를 서로 마주보는 한 쌍의 제1 가이드 롤러 쌍 사이에 위치시켜 전극 기재의 레벨을 제어하는 단계; 제1 가이드 롤러 쌍을 거친 전극 기재에 대하여, 벤딩 완화 롤러를 이용하여 권취 방향과 반대 방향으로 가압하는 단계; 및 벤딩 완화 롤러를 거친 전극 기재를 서로 마주보는 한 쌍의 제2 가이드 롤러 쌍 사이에 위치시켜 전극 기재의 레벨을 제어하는 단계를 포함한다.
예를 들어, 본 발명에서, 앞서 언급된 각 단계는 순차적으로 또는 연속적으로 수행된다.
본 발명에서는 제1 및 제2 가이드 롤러 쌍과 벤딩 완화 롤러를 이용하여 전극 기재를 레벨을 제어한다. 상기 벤딩 완화 롤러는 전극 기재를 권취 방향과 반대 방향으로 가압함으로써 전극 기재의 휨 상태를 해소한다. 또한, 제1 및 제2 가이드 롤러 쌍은 전극 기재에 가해진 장력을 일정 수준으로 해소 내지 조절하고, 전극 기재의 이송 방향을 제어하는 역할을 한다. 본 발명에서는, 장력에 제어된 전극 기재를 벤딩 완화 롤러로 가압함으로써, 전극 기재의 휨 상태로 효과적으로 해소할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전극 기재 이송 방법은, 필요에 따라 전극 기재를 이송하는 이송 롤러를 거치는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 권취롤과 제1 가이드 롤러 쌍 사이 및/또는 제2 가이드 롤러 쌍 이후에 배치되는 하나 또는 그 이상의 이송 롤러를 더 포함하는 것도 가능하다.
하나의 실시예에서, 본 발명에서는, 벤딩 완화 롤러에 의해 가압되는 전극 기재의 레벨을 상기 제1 및 제2 가이드 롤러 쌍 사이에 위치하는 각 전극 기재의 레벨 보다 낮은 수준으로 제어한다. 예를 들어, 제1 가이드 롤러 쌍 사이에 위치한 전극 기재의 레벨과 제2 가이드 롤러 쌍 사이에 위치한 전극 기재의 레벨은 동등 수준이고, 벤딩 완화 롤러에 의해 가압되는 전극 기재의 레벨은 상기 제1 및 제2 가이드 롤러 쌍 사이에 위치한 전극 기재의 레벨 보다 낮은 수준이다.
또 다른 하나의 실시예에서, 제1 및 제2 가이드 롤러 쌍 중 어느 하나 이상의 롤러는 전극 기재에 대한 가이드와 함께 전극 기재를 가열한다. 구체적으로는, 상기 가이드 롤러 중 하나 이상은 내부에 실장된 히팅 코일을 포함하는 구조이며, 히팅 코일에 의해 가열된 롤러는 전극 기재와 접촉하면서 전극 기재의 온도를 높이게 된다. 예를 들어, 제1 및 제2 가이드 롤러 쌍을 형성하는 4개의 롤러 모두 전극 기재를 가열하게 된다. 혹은 상기 제1 가이드 롤러 쌍 중에서 어느 하나의 롤러와 제2 가이드 롤러 쌍 중에서 어느 하나의 롤러가 각각 전극 기재를 가열하게 된다. 전극 기재에 대한 가열은, 전극 기재에 가해진 장력 내지 응력 해소에 효과적이고, 벤딩 완화 롤러에 의한 휨 해소를 극대화할 수 있다.
구체적인 실시예에서, 본 발명에서, 제1 및 제2 가이드 롤러 쌍 중 어느 하나 이상의 롤러는 전극 기재를 60 내지 140℃ 범위로 가열한다. 상기 가열 온도는 예를 들어, 60 내지 100℃ 범위, 90 내지 140℃ 범위 또는 85 내지 110℃ 범위이다. 상기 가열 온도는 전극 기재에 대한 장력을 해소하고 휨 상태를 효과적으로 제거하기 위한 범위이다. 가열 온도가 상기 범위보다 낮은 경우에는 가열 효과가 낮고, 상기 범위보다 높은 경우에는 공정 효율이 저하되고 전극 기재의 변형을 유발할 수 있다.
또 다른 하나의 실시예에서, 상기 가압하는 단계에서, 전극 기재의 권취롤에서의 권취 위치에 대응하여, 벤딩 완화 롤러의 위치가 전극 기재에 대해 수직 방향으로 이동하면서 가압 정도를 변동한다.
구체적으로, 상기 가압하는 단계에서는, 벤딩 완화 롤러를 전극 기재에 대해 수직 방향으로 이동함에 따라 가압 정도를 변동하게 된다.
예를 들어, 권취롤의 직경이 작은 경우에는 그 반대의 경우보다 전극 기재의 휨 정도가 크게 된다. 이 경우에는 벤딩 완화 롤러를 하방 이동함으로써, 전극 기재에 대한 가압 정도를 높이게 된다.
또 다른 예를 들어, 전극 기재는 권취롤의 권취 위치에 따라 전극 기재의 휨 정도가 달라 진다. 즉, 상대적으로 내측에 권취된 전극 기재는 휨 정도가 크고, 상대적으로 외측에 권취된 전극 기재는 휨 정도가 작다. 본 발명에서는, 권취롤에 권취된 위치에 대응하여 벤딩 완화 롤러의 위치를 조절함으로써, 전극 기재에 대한 가압 정도를 제어하게 된다.
경우에 따라서는, 본 발명에 따른 전극 기재 이송 시스템은 벤딩 완화 롤러의 위치를 제어하는 컨트롤러를 더 포함한다. 또한, 작업자가 상기 컨트롤러를 직접 제어하는 것도 가능하나, 자동화된 시스템에 의해 컨트롤러를 제어하는 것도 가능하다. 예를 들어, 권취롤 하류에 공급되는 전극 기재의 휨 정도를 측정하는 센서를 형성하고, 상기 센서의 측정치에 대응하여 벤딩 완화 롤러의 위치를 제어함으로써, 전극 기재에 대한 가압 정도를 변동시킨다. 또 다른 예를 들어, 권취롤의 직경과 권취량에 따른 전극 기재의 휨 정도를 측정한 데이터베이스에 기반하여, 공정 진행 정도에 따라 벤딩 완화 롤러의 위치를 제어할 수 있다.
하나의 예에서, 본 발명에서 언급하는 전극 기재는, 이차전지용 전극으로 적용되는 기재이다. 구체적으로는 상기 전극은 리튬 이차전지의 양극 및/또는 음극이다.
상기 양극은, 양극 집전체의 일면 또는 양면에 양극 합제층이 형성된 구조이다. 하나의 예에서, 양극 합제층은 양극 활물질, 도전재 및 바인더 고분자 등을 포함되며, 필요에 따라, 당업계에서 통상적으로 사용되는 양극 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 양극 활물질은 리튬 함유 산화물일 수 있으며, 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 리튬 함유 산화물로는, 리튬 함유 전이금속 산화물이 사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물은, Li xCoO 2(0.5<x<1.3), Li xNiO 2(0.5<x<1.3), Li xMnO 2(0.5<x<1.3), Li xMn 2O 4(0.5<x<1.3), Li x(Ni aCo bMn c)O 2(0.5<x<1.3, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), Li xNi 1-yCo yO 2(0.5<x<1.3, 0<y<1), Li xCo 1-yMn yO 2(0.5<x<1.3, 0≤y<1), Li xNi 1-yMn yO 2(0.5<x<1.3, O≤y<1), Li x(Ni aCo bMn c)O 4(0.5<x<1.3, 0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), Li xMn 2-zNi zO 4(0.5<x<1.3, 0<z<2), Li xMn 2-zCo zO 4(0.5<x<1.3, 0<z<2), Li xCoPO 4(0.5<x<1.3) 및 Li xFePO 4(0.5<x<1.3)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으며, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물은 알루미늄(Al) 등의 금속이나 금속산화물로 코팅될 수도 있다. 또한, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물 외에 황화물(sulfide), 셀렌화물(selenide) 및 할로겐화물(halide) 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상도 사용될 수 있다.
상기 양극 활물질은, 양극 합제층 중에 94.0 내지 98.5 중량% 범위로 포함될 수 있다. 양극 활물질의 함량이 상기 범위를 만족할 때 고용량 전지의 제작, 그리고 충분한 양극의 도전성이나 전극재간 접착력을 부여하는 면에서 유리하다.
상기 양극에 사용되는 집전체는 전도성이 높은 금속으로, 양극 활물질 슬러리가 용이하게 접착할 수 있는 금속이면서, 전기화학소자의 전압 범위에서 반응성이 없는 것이면 어느 것이라도 사용할 수 있다. 구체적으로 양극용 집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.
양극 합제층은 도전재를 더 포함한다. 상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 이차전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 도전재로는 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
상기 음극은, 음극 집전체의 일면 또는 양면에 음극 합제층이 형성된 구조이다. 하나의 예에서, 음극 합제층은 음극 활물질, 도전재 및 바인더 고분자 등을 포함되며, 필요에 따라, 당업계에서 통상적으로 사용되는 음극 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 음극 활물질은 탄소재, 리튬 금속, 규소 또는 주석 등을 포함할 수 있다. 음극 활물질로서 탄소재가 사용되는 경우, 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소(soft carbon) 및 경화탄소 (hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 천연 흑연, 키시흑연 (Kish graphite), 열분해 탄소 (pyrolytic carbon), 액정피치계 탄소섬유 (mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체 (mesocarbon microbeads), 액정피치 (Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스 (petroleum orcoal tar pitch derived cokes) 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 고온 소성탄소가 대표적이다.
상기 음극에 사용되는 집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다. 또한, 상기 집전체는 상기 물질들로 이루어진 기재들을 적층하여 사용할 수도 있다.
또한, 상기 음극은 당해 분야에 통상적으로 사용되는 도전재 및 바인더를 포함할 수 있다.
이하, 도면 내지 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
(종래 실시 형태)
도 1은 종래의 예로서, 전극 기재의 이송 과정을 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 권취롤(11)에 권취된 전극 기재(10)는 다음 공정, 예를 들어 타발 공정으로 공급된다. 전극 기재(10)는 이송 롤러(10) 등을 통해 이송되나, 권취 방향으로 휨 상태가 유지되고, 이는 제품의 불량을 야기하고 공정 효율을 저하시키는 원인이 된다.
도 2는 또 다른 종래 예로서, 전극 기재의 이송 과정을 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 전극 기재(20)는 권취롤(21)에 권취된 상태이다. 권취롤(21)에 권취된 전극 기재(20)는 다음 공정으로 공급된다. 전극 기재(20)는 다수의 이송 롤러들(22~27)을 거치게 된다. 예를 들어, 상기 이송 롤러들(22~27) 중에서, 일부 이송 롤러(23, 25)는 권취 방향과 반대 방향으로 전극 기재(20)를 가압하게 된다. 그러나, 도 2에서는 전극 기재(20)의 장력을 해소하지 않은 상태이고, 별도의 가열 과정도 포함하지 않는다. 본 발명의 발명자들은 도 2와 같이, 단순히 이송 롤러(22~27)를 복수 개 거치는 것 만으로는 전극 기재의 휨 상태가 충분히 해소되지 않음을 실험적으로 확인하였다.
(제1 실시 형태)
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 기재 이송 과정을 모식적으로 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 전극 기재(110)는 권취롤(111)에 권취된 상태이고, 권취롤(111)에 권취된 전극 기재(110)는 다음 공정으로 공급된다. 이러한 이송 과정에서, 전극 기재(110)는 제1 가이드 롤러 쌍(131, 132), 벤딩 완화 롤러(120) 및 제2 가이드 롤러 쌍(141, 142)을 순차적으로 거치게 된다.
상기 제1 및 제2 가이드 롤러 쌍(131, 132, 141, 142)은 각각 전극 기재(110)를 사이에 두고 마주보는 한 쌍의 롤러를 구성한다. 또한, 상기 벤딩 완화 롤러(120)는 전극 기재(110)를 권취 방향과 반대 방향인 하방으로 가압하는 단일 롤러로 형성된다.
제1 가이드 롤러 쌍(131, 132) 사이에 위치하는 전극 기재(110)의 레벨과 제2 가이드 롤러 쌍(141, 142) 사이에 위치하는 전극 기재(110)의 레벨은 동등 수준이다. 또한, 상기 벤딩 완화 롤러(120)에 의해 가압되는 지점의 전극 기재(120)의 레벨은 상기 제1 및 제2 가이드 롤러 쌍(131, 132, 141, 142) 사이에 위치하는 각 전극 기재(110)의 레벨 보다 낮은 수준이다.
(제2 실시 형태)
도 3을 기준으로, 예를 들어, 상기 제1 가이드 롤러 쌍(131, 132) 중에서 상부 가이드 롤러(131)는 히팅 코일이 실장된 구조이고, 하부 가이드 롤러(132)는 히팅 코일이 실장되지 않은 구조이다. 또한, 상기 제2 가이드 롤러 쌍(141, 142) 중에서 상부 가이드 롤러(141)는 히팅 코일이 실장된 구조이고, 하부 가이드 롤러(142)는 히팅 코일이 실장되지 않은 구조이다. 이를 통해, 상부면을 중심으로 전극 기재(110)를 가열하고 벤딩 완화 롤러(120)에 의해 휨 해소를 보조할 수 있다.
(제3 실시 형태)
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전극 기재 이송 과정을 모식적으로 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 전극 기재(210)는 권취롤(211)에 권취된 상태이고, 권취롤(211)에 권취된 전극 기재(210)는 다음 공정으로 공급된다. 이러한 이송 과정에서, 전극 기재(210)는 이송 롤러(251, 252)를 거쳐 제1 가이드 롤러 쌍(231, 232)에 도달한다. 제1 가이드 롤러 쌍(231, 232)에 이송된 전극 기재(210)는 벤딩 완화 롤러(220) 및 제2 가이드 롤러 쌍(241, 242)을 순차적으로 거치게 된다. 그런 다음, 상기 전극 기재(210)는 또 다른 이송 롤러(253)를 거쳐 다음 단계로 이송된다.
상기 제1 및 제2 가이드 롤러 쌍(231, 232, 241, 242)은 전극 기재(210)를 사이에 두고 마주보는 한 쌍의 롤러로 구성되며, 전극 기재(210)에 가해진 장력을 해소하게 된다. 장력이 해소된 전극 기재(210)는, 벤딩 완화 롤러(120)를 거치면서, 권취 방향과 반대 방향인 하방으로 가압된다.
또한, 제1 가이드 롤러 쌍(231, 232) 사이에 위치하는 전극 기재(210)의 레벨과 제2 가이드 롤러 쌍(241, 242) 사이에 위치하는 전극 기재(210)의 레벨은 동등 수준이다. 또한, 상기 벤딩 완화 롤러(220)에 의해 가압되는 지점의 전극 기재(220)의 레벨은 상기 제1 및 제2 가이드 롤러 쌍(231, 232, 241, 242) 사이에 위치하는 각 전극 기재(210)의 레벨 보다 낮은 수준이다.
(제4 실시 형태)
도 4를 기준으로, 또 다른 예를 들어, 상기 제1 및 제2 가이드 롤러 쌍(231, 232, 241, 242)은 각각 롤러 내부에 히팅 코일이 실장된 구조이다. 이를 통해, 상기 제1 및 제2 가이드 롤러 쌍(231, 232, 241, 242)은 전극 기재(210)에 대한 가이드와 더불어 전극 기재(210)를 가열하게 된다. 가이드 롤러(231, 232, 241, 242)를 통해 전극 기재(210)를 가열함으로써, 벤딩 완화 롤러(220)에 의해 휨 해소를 극대화할 수 있다.
이하, 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
실시예 1
권취롤에 권취된 전극 기재에 대하여, 앞서 설명한 도 4에 도시된 바와 같은 이송 과정을 거쳤다. 구체적으로는, 직경 50 mm인 권취롤에 권취된 전극 기재에 대하여 이송 과정을 수행하였다.
실시예 2
각 가이드 롤러를 이용하여 전극 기재를 100℃로 가열하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 이송 과정을 거쳤다.
비교예 1
직경 50 mm인 권취롤에 권취된 전극 기재에 대하여, 별도의 이송 과정을 적용하지 않았다.
비교예 2
권취롤에 권취된 전극 기재에 대하여, 앞서 설명한 도 2에 도시된 바와 같은 이송 과정을 거쳤다. 구체적으로는, 직경 50 mm인 권취롤에 권취된 전극 기재에 대하여 이송 과정을 수행하였다.
위의 실시예 및 비교예에서, 권취롤의 직경, 전극 기재의 권취량 및 이송 속도는 모두 동일하게 제어하였다.
실험예: 시편에 대한 전극 기재의 휨 평가
각 실시예 및 비교예에 따른 전극 기재에 대하여 휨 정도를 비교 평가하였다. 구체적으로는, 각 전극 기재를 15 cm 길이로 절단한 시편을 편평한 바닥에 놓고 휨 정도를 측정하였다. 시편은, 권취롤의 외측 10% 길이 지점(권취롤 외측 시편)과 내측 10% 길이 지점(권취롤 내측 시편)에서 각각 채취하였다. 평가 결과는 하기 표 1에 기재하였다.
실시예 No. 권취롤 내측 시편
휨 정도(mm)		 권취롤 외측 시편
휨 정도(mm)
비교예 1 30 16
비교예 2 16 11
실시예 1 8 7
실시예 2 3 3
표 1의 결과를 참조하면, 별도의 이송 과정을 거치지 않은 전극 기재인 비교예 1에서는, 권취롤 내측 시편의 휨 정도는 30 mm 수준이고, 권취롤 외측 시편의 휨 정도는 16 mm 수준에 이른다.
기존의 이송 과정을 따른 비교예 2의 경우에는, 전극 기재의 휨 정도가 어느 정도 감소하는 것을 알 수 있다. 구체적으로는, 휨 정도가 심한 내측 시편은 기존 30 mm에서 16 mm 수준으로 휨 정도가 많이 감소하였다. 그러나, 외측 시편은 기존 16 mm에서 11 mm로 휨 정도가 큰 폭으로 감소하지는 않았으며, 이는 기존의 이송 방법으로는 전극 기재의 휨 정도를 일정 수준 이하로는 감소시키지 못함을 알 수 있다. 특히, 권취롤 내측 시편과 외측 시편의 휨 정도 차이가 여전히 5 mm에 이르는 것으로 나타났으며, 이는 공정 균일성을 유지할 수 없는 수준이다.
이에 대해, 실시예 1의 경우에는 권취롤 내측 시편과 외측 시편의 휨 정도가 각각 8 mm와 7 mm 수준으로 양호하게 나타났으며, 그 차이도 1 mm 수준인 것을 알 수 있다. 나아가 실시예 2의 경우에는 권취롤 내측 시편과 외측 시편의 휨 정도가 모두 3 mm 수준으로 매우 양호하며, 특히, 내측 시편과 외측 시편의 휨 정도 차이 소수점 이하로 매우 균일한 것을 확인하였다.
도 5에는 실험예에서 수행한 평가 결과를 촬영한 도면들이다. 도 5를 참조하면, 좌측 사진은 비교에 1에 따른 시편의 휨 정도 평가 과정을 도시한 것이고, 우측 사진은 실시예 2에 따른 시편의 휨 정도 평가 과정을 도시한 것이다. 도 5를 통해, 본 발명에 따른 이송 과정을 거친 전극 기재는 휨 정도가 현저하게 감소됨을 알 수 있다.
이상, 도면 및 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

Claims (14)

  1. 전극 기재가 권취된 권취롤;
    권취롤로부터 공급된 전극 기재를 권취 방향과 반대 방향으로 가압하는 벤딩 완화 롤러; 및
    벤딩 완화 롤러 전후에 각각 형성되며, 전극 기재의 이송을 제어하는 쌍을 이룬 가이드 롤러를 포함하는 전극 기재 이송 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 벤딩 완화 롤러는 전극 기재에 대해 수직 방향으로 이동 가능한 구조인 전극 기재 이송 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    전극 기재의 권취롤에서의 권취 위치에 대응하여, 상기 벤딩 완화 롤러의 위치가 전극 기재에 대해 수직 방향으로 이동되는 구조인 전극 기재 이송 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 롤러는 전극 기재를 기준으로 마주보는 한 쌍의 롤러로 형성된 구조이고,
    상기 벤딩 완화 롤러는 전극 기재를 권취 방향과 반대 방향으로 가압하는 단일 롤러로 형성된 구조인 전극 기재 이송 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 롤러는, 각각 전극 기재를 기준으로 마주보는 한 쌍의 롤러로 형성되되,
    벤딩 완화 롤러의 상류에 위치하는 제1 가이드 롤러 쌍과 벤딩 완화 롤러의 하류에 위치하는 제2 가이드 롤러 쌍을 포함하는 전극 기재 이송 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    제1 가이드 롤러 쌍 사이에 위치하는 전극 기재의 레벨과 제2 가이드 롤러 쌍 사이에 위치하는 전극 기재의 레벨은 동등 수준이고,
    벤딩 완화 롤러에 의해 가압되는 전극 기재의 레벨은 상기 제1 및 제2 가이드 롤러 쌍 사이에 위치하는 각 전극 기재의 레벨 보다 낮은 수준인 것을 특징으로 하는 전극 기재 이송 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 롤러 중 하나 이상은 내부에 실장된 히팅 코일을 포함하는 구조인 전극 기재 이송 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    히팅 코일이 실장된 가이드 롤러에 의한 전극 기재의 가열 온도는 60 내지 140℃ 범위인 전극 기재 이송 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    전극 기재는, 금속 호일로 형성된 집전체층; 및 상기 집전체층의 일면 또는 양면에 형성된 전극 합제층을 포함하는 전극 기재 이송 시스템.
  10. 전극 기재가 권취된 권취롤로부터 공급된 전극 기재를 서로 마주보는 한 쌍의 제1 가이드 롤러 쌍 사이에 위치시켜 전극 기재의 레벨을 제어하는 단계;
    제1 가이드 롤러 쌍을 거친 전극 기재에 대하여, 벤딩 완화 롤러를 이용하여 권취 방향과 반대 방향으로 가압하는 단계; 및
    벤딩 완화 롤러를 거친 전극 기재를 서로 마주보는 한 쌍의 제2 가이드 롤러 쌍 사이에 위치시켜 전극 기재의 레벨을 제어하는 단계를 포함하는 전극 기재 이송 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    제1 가이드 롤러 쌍 사이에 위치한 전극 기재의 레벨과 제2 가이드 롤러 쌍 사이에 위치한 전극 기재의 레벨은 동등 수준이고,
    벤딩 완화 롤러에 의해 가압되는 전극 기재의 레벨은 상기 제1 및 제2 가이드 롤러 쌍 사이에 위치한 전극 기재의 레벨 보다 낮은 수준인 것을 특징으로 하는 전극 기재 이송 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    제1 및 제2 가이드 롤러 쌍 중 어느 하나 이상의 롤러는 전극 기재에 대한 가이드와 함께 전극 기재를 가열하는 것을 특징으로 하는 전극 기재 이송 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    제1 및 제2 가이드 롤러 쌍 중 어느 하나 이상의 롤러는 전극 기재를 60 내지 140℃ 범위로 가열하는 전극 기재 이송 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 가압하는 단계에서,
    전극 기재의 권취롤에서의 권취 위치에 대응하여, 벤딩 완화 롤러의 위치가 전극 기재에 대해 수직 방향으로 이동하면서 가압 정도를 변동하는 것을 특징으로 하는 전극 기재 이송 방법.
PCT/KR2021/095018 2020-04-14 2021-01-20 권취롤로부터 전극 기재를 이송하는 시스템 및 방법 WO2021210971A1 (ko)

Priority Applications (3)

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EP21787835.4A EP4075534A4 (en) 2020-04-14 2021-01-20 SYSTEM AND METHOD FOR TRANSFERRING AN ELECTRODE SUBSTRATE FROM A WIND ROLL
CN202180007737.4A CN114902443A (zh) 2020-04-14 2021-01-20 从卷绕辊传送电极基板的系统和方法
US17/791,730 US20230034788A1 (en) 2020-04-14 2021-01-20 System and Method for Transferring Electrode Substrate From Winding Roll

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116713347A (zh) * 2023-08-10 2023-09-08 太原科技大学 用于拉伸弯曲矫直工艺的金属极薄带材可变包角压紧装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11938699B2 (en) 2021-07-07 2024-03-26 Brown Llc Methods and systems for producing pressware
US11919270B2 (en) 2021-07-07 2024-03-05 Brown Llc Methods and systems for producing pressware
US11945670B2 (en) * 2021-07-07 2024-04-02 Brown Llc Methods and systems for producing pressware

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070099574A (ko) * 2005-01-25 2007-10-09 가부시키가이샤 아이에이치아이 전지 전극판 성형설비
KR101212017B1 (ko) * 2010-02-09 2012-12-13 주식회사 토바 롤투롤에 의한 2차 전지소재 생산 장치 및 그 방법
KR101420476B1 (ko) * 2008-09-02 2014-07-16 도요타지도샤가부시키가이샤 전극 시트의 제조 방법 및 그 장치
JP2016062864A (ja) * 2014-09-22 2016-04-25 株式会社豊田自動織機 電極の製造方法及び電極の製造装置
CN110380135A (zh) * 2019-07-04 2019-10-25 湖北锂诺新能源科技有限公司 一种复合工艺制备卷绕电芯极片及其锂离子电池方法
KR20200044947A (ko) 2018-01-17 2020-04-29 가부시키가이샤 제이브이씨 켄우드 표시 제어 장치, 통신 장치, 표시 제어 방법 및 컴퓨터 프로그램

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT377930B (de) * 1983-10-12 1985-05-28 Voest Alpine Ag Bremsgeruest fuer laengsgeteilte blechbaender
JP2869156B2 (ja) * 1990-06-29 1999-03-10 三洋電機株式会社 正極板の製造方法
US5700299A (en) * 1996-12-12 1997-12-23 Eveready Battery Company, Inc. Battery core winder and method of winding a battery core
JP5173533B2 (ja) * 2008-03-31 2013-04-03 日立ビークルエナジー株式会社 ロールプレス装置
CN103250277B (zh) * 2011-02-18 2016-02-17 株式会社东芝 电极的制造方法及电池的制造方法
JP5958300B2 (ja) * 2012-11-20 2016-07-27 株式会社豊田自動織機 電極の製造方法および電極の製造装置
JP5954220B2 (ja) * 2013-02-28 2016-07-20 株式会社豊田自動織機 電極の製造装置、及び電極の製造方法
CN104001720B (zh) * 2014-06-12 2016-04-06 宁德新能源科技有限公司 辊压装置
KR102238731B1 (ko) * 2017-11-24 2021-04-08 주식회사 엘지화학 전극 시트 압연 장치와 그에 사용되는 가이드 롤 시스템 및 이를 이용한 전극 시트 권취 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070099574A (ko) * 2005-01-25 2007-10-09 가부시키가이샤 아이에이치아이 전지 전극판 성형설비
KR101420476B1 (ko) * 2008-09-02 2014-07-16 도요타지도샤가부시키가이샤 전극 시트의 제조 방법 및 그 장치
KR101212017B1 (ko) * 2010-02-09 2012-12-13 주식회사 토바 롤투롤에 의한 2차 전지소재 생산 장치 및 그 방법
JP2016062864A (ja) * 2014-09-22 2016-04-25 株式会社豊田自動織機 電極の製造方法及び電極の製造装置
KR20200044947A (ko) 2018-01-17 2020-04-29 가부시키가이샤 제이브이씨 켄우드 표시 제어 장치, 통신 장치, 표시 제어 방법 및 컴퓨터 프로그램
CN110380135A (zh) * 2019-07-04 2019-10-25 湖北锂诺新能源科技有限公司 一种复合工艺制备卷绕电芯极片及其锂离子电池方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116713347A (zh) * 2023-08-10 2023-09-08 太原科技大学 用于拉伸弯曲矫直工艺的金属极薄带材可变包角压紧装置
CN116713347B (zh) * 2023-08-10 2023-11-03 太原科技大学 用于拉伸弯曲矫直工艺的金属极薄带材可变包角压紧装置

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