WO2021251641A1 - 배터리용 전극 시트 건조 장치 및 배터리용 전극 시트 건조 방법 - Google Patents

배터리용 전극 시트 건조 장치 및 배터리용 전극 시트 건조 방법 Download PDF

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electrode sheet
battery
electrode
electrode slurry
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이장혁
서태헌
조호성
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주식회사 나래나노텍
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for drying an electrode sheet for a battery and a method for drying an electrode sheet for a battery, and more particularly, an apparatus for drying an electrode sheet for a battery and a method for drying an electrode sheet for a battery, which can shorten the drying time and reduce the equipment installation space is about
  • batteries have been installed in various products such as mobile phones and automobiles, and such batteries include battery electrodes such as positive and negative plates.
  • the conventional battery electrode manufacturing method is performed in the following manner. First, one end is unwinding from a feeding roller and the other end is rewinding with a take-up roller (hereinafter referred to as 'Roll to Roll') strip-shaped metal foil
  • the electrode slurry is coated on the electrode slurry, and the coated metal foil (hereinafter referred to as 'electrode sheet for battery') passes through a tunnel-type drying device disposed between the coating part and the winding roller, and the solvent in the electrode slurry
  • a drying process is performed to remove
  • Coating and drying of the electrode slurry on the other surface of the metal foil are performed through a secondary roll-to-roll process in a state where the other surface of the metal foil is the upper surface.
  • the electrode sheet for a battery that has been dried is reduced in thickness and increased in density by a roll-to-roll rolling process.
  • the rolled electrode sheet for a battery is manufactured into a single-plate electrode through a cutting process, and then a process of removing moisture in a vacuum dryer is performed.
  • the conventional battery electrode sheet drying apparatus for removing the solvent in the coated electrode slurry in the drying process of this battery electrode manufacturing method is a tunnel-type drying apparatus of approximately 60 m to 100 m length using the convection phenomenon of hot air, so the drying time is long There is a problem in that the space occupied by the device is very large.
  • An object of the present invention is to provide an electrode sheet drying apparatus for a battery and a method for drying an electrode sheet for a battery that can shorten the drying time and reduce the equipment installation space.
  • Another object of the present invention is to provide an electrode sheet drying apparatus for a battery and a method for drying an electrode sheet for a battery that can adjust the heating temperature in a short time, and can easily maintain and change production models.
  • the electrode sheet for a battery comprising a metal foil and an electrode slurry coated on one or both surfaces of the metal foil a primary drying unit having at least one of a lamp unit for irradiating light to the electrode slurry and a gas injection unit for spraying a high-temperature gas to the electrode slurry in order to primary dry the electrode slurry; and a secondary drying unit having a plurality of infrared lamp units having infrared lamps for irradiating infrared rays to the electrode slurry in order to secondary dry the electrode slurry; .
  • the present invention further comprises a coating part having a first coating nozzle for coating the electrode slurry on one surface of the metal foil, and a second coating nozzle for coating the electrode slurry on the other surface of the metal foil do.
  • a lamp for the electrode slurry of the electrode sheet for a battery comprising a metal foil and an electrode slurry coated on one or both surfaces of the metal foil primary drying of the electrode slurry by at least one of irradiation of light from a unit and injection of a hot gas to the electrode slurry; b) There is provided an electrode sheet drying method for a battery comprising the step of secondary drying the electrode slurry by irradiating infrared rays to the electrode slurry.
  • the present invention before step a), a1) it characterized in that it further comprises the step of coating the electrode slurry on both sides of the metal foil.
  • Heating temperature can be adjusted in a short time, and maintenance and change of production model are easy.
  • FIG. 1 is a side cross-sectional view of an electrode sheet drying apparatus for a battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view of an electrode sheet drying apparatus for a battery according to a first modified example of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is an enlarged side cross-sectional view of part A shown in FIG. 2 .
  • 3B is a view for explaining an infrared lamp unit of an electrode sheet drying apparatus for a battery according to a first modified example of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a side cross-sectional view of an electrode sheet drying apparatus for a battery according to a second modified example of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged side cross-sectional view of part B shown in FIG. 4 .
  • FIG. 6 is a side view of a direction adjustment bracket of a gas injection unit of an electrode sheet drying apparatus for a battery according to a second modified example of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a side cross-sectional view of an electrode sheet drying apparatus for a battery according to a third modified example of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an enlarged side cross-sectional view of a portion C shown in FIG. 7 .
  • FIG. 9 is a flowchart of a method for drying an electrode sheet for a battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a side cross-sectional view of an electrode sheet drying apparatus for a battery according to an embodiment of the present invention.
  • the electrode sheet 105 for a battery dried by the electrode sheet drying apparatus 100 for a battery includes a metal foil 101 and an electrode slurry 104 .
  • the metal foil 101 has one end 106 unwound from the feeding roller 160 .
  • the other end 107 of the metal foil 101 may be rewound on the winding roller 170 as shown in FIG. 1 .
  • the present invention is not limited thereto, and the other end 106 of the metal foil 101 may be moved while being vacuum adsorbed by a vacuum conveyor (not shown).
  • the electrode slurry 104 may include, for example, an active material, a conductive agent, a binder, and a solvent, and is coated on one surface 102 or both surfaces 102 and 103 of the metal foil 101 .
  • the battery electrode sheet drying apparatus 100 includes a coating unit 110 , a primary drying unit 120 , a secondary drying unit 130 , and a tertiary drying unit 150 .
  • the coating unit 110 is a component for coating the electrode slurry 104 on one side 102 or both sides 102 and 103 of the metal foil 101 .
  • the coating unit 110 includes a first coating nozzle 110a for coating the electrode slurry 104 on one surface 102 of the metal foil 101 .
  • the coating unit 110 may further include a second coating nozzle 110b for coating the electrode slurry 104 on the other surface 103 of the metal foil 101 .
  • the first coating nozzle 110a and the second coating nozzle 110b may be disposed to be shifted from each other with the metal foil 101 therebetween, as shown in FIG. 1 , but is limited thereto No, like the first coating nozzle (110Aa) and the second coating nozzle (110Ab) shown in FIG. 2, it may be disposed to face each other with the metal foil 101 interposed therebetween.
  • the primary drying unit 120 is a component for primary drying the electrode slurry 104 of the electrode sheet 105 for a battery.
  • the primary drying unit 120 may include a lamp unit 121 irradiating light to the electrode slurry 104 , and a first chamber 122 having an internal space in which the lamp unit 121 is disposed.
  • the lamp unit 121 may include, for example, a xenon lamp 123 .
  • the xenon lamp 123 is a lamp using light emission by discharge occurring in the xenon gas. Since the xenon lamp 123 emits light close to natural light, infrared rays, visible rays, and ultraviolet rays may all be radiated.
  • the first chamber 122 serves to insulate the inner space and the outside.
  • the first chamber 122 has an inlet 126 through which the electrode sheet 105 for a battery coated with the electrode slurry 104 enters, and an outlet 127 through which the first dried electrode sheet 105 for a battery exits. ) has
  • the secondary drying unit 130 is a component for secondary drying the electrode slurry 104 of the electrode sheet 105 for a battery.
  • the secondary drying unit 130 includes a plurality of infrared lamp units 131 , a window 137 , a second gas injection unit 138 , a second gas suction unit 139 , a reflecting plate 140 , and a second It may include a chamber 141 .
  • gas includes “air” and/or “gas other than air”.
  • the infrared lamp unit 131 includes a first infrared lamp unit 131a disposed to face the electrode slurry 104 coated on one surface 102 of the metal foil 101 , and the other surface 103 of the metal foil 101 . and a second infrared lamp unit 131b disposed to face the electrode slurry 104 coated thereon.
  • the infrared lamp unit 131 includes an infrared lamp 136 for irradiating infrared rays to the electrode slurry 104, as shown in FIG. 1, and the infrared lamp 136 is a lamp body 132. can be made with
  • the plurality of first infrared lamp units 131a may include a near-infrared lamp unit 131a1 and a far-infrared lamp unit 131a2 which are alternately arranged with each other.
  • a near-infrared lamp unit 131a1 and a far-infrared lamp unit 131a2 which are alternately arranged with each other.
  • the plurality of first infrared lamp units 131a may be formed of a plurality of sets 131aA, 131aB, and 131aC. In this case, replacement of the first infrared lamp unit 131a may be performed for each set 131aA, 131aB, and 131aC.
  • the plurality of second infrared lamp units 131b may have the same configuration as the plurality of first infrared lamp units 131a.
  • the window 137 is a first window 137a disposed to face the electrode slurry 104 coated on one surface 102 of the metal foil 101 , and an electrode coated on the other surface 103 of the metal foil 101 .
  • a second window 137b disposed to face the slurry 104 may be included.
  • the window 137 transmits infrared rays irradiated from the infrared lamp 136 .
  • the window may be made of, for example, ceramic glass.
  • the window 137 is disposed between the battery electrode sheet 105 and the infrared lamp 136 to form flow paths 146a and 146b with the battery electrode sheet 105 .
  • the second gas injection unit 138 injects gas into the flow paths 146a and 146b between the window 137 and the electrode sheet 105 for a battery.
  • the second gas injection unit 138 includes a first gas injection unit 138a that injects gas toward the first flow path 146a between the first window 137a and the electrode sheet 105 for a battery, and a second window.
  • a second gas injection unit 138b for injecting gas toward the second flow path 146b between the 137b and the electrode sheet 105 for a battery may be included.
  • the second gas suction unit 139 sucks gas from the flow paths 146a and 146b between the window 137 and the electrode sheet 105 for a battery.
  • the second gas suction unit 139 includes a second gas suction unit 139a for sucking gas from the first flow path 146a between the first window 137a and the electrode sheet 105 for a battery, and a second window ( 137b) and a second gas suction unit 139b for sucking gas from the second flow path 146b between the electrode sheet 105 for the battery.
  • the solvent and moisture evaporated from the electrode slurry 104 can be effectively removed as well as being irradiated from the infrared lamp unit 131 . Infrared heat can be more evenly distributed.
  • the reflector 140 reflects the infrared radiation emitted from the infrared lamp 136 toward the electrode slurry 104 .
  • the reflecting plate 140 is a first reflecting plate 140a that reflects infrared rays emitted from the infrared lamp 136 of the first infrared lamp unit 131a toward the electrode slurry 104, and radiating from the second infrared lamp unit 131b. It may include a second reflector 140b that reflects the infrared rays to the electrode slurry 104 side.
  • the second chamber 141 has an internal space in which the infrared lamp 136 , the window 137 , and the reflector 140 are disposed. In addition, the second chamber 141 serves to insulate the inner space and the outside. In addition, the second chamber 141 has an inlet 142 through which the electrode sheet 105 for a battery exiting from the first chamber 122 enters, and an outlet through which the secondary dried electrode sheet 105 for a battery exits ( 143).
  • the tertiary drying unit 150 is a component that generates hot air for tertiary drying of the electrode slurry 104 of the electrode sheet 105 for a battery.
  • the tertiary drying unit 150 generates, for example, a third chamber 151, a heater (not shown) for heating the air in the third chamber 151, and a flow of heated air to generate hot air. It may include a blower (not shown) for doing so.
  • a blower not shown
  • the winding roller 170 is disposed in the third chamber 151, it is not limited thereto, and the winding roller 170 is disposed outside the third chamber 151, After the tertiary drying is completed, the electrode sheet 105 for a battery exits through an outlet (not shown) of the third chamber 151 and may then be rewound on the winding roller 170 .
  • the primary drying part 120 provided with the lamp unit 121 which irradiates light to the electrode slurry 104.
  • a secondary drying unit 130 having a plurality of infrared lamp units 131 having an infrared lamp 136 irradiating infrared rays to the electrode slurry 104 in order to secondary dry the electrode slurry 104 .
  • the electrode sheet drying apparatus for a battery using the convection phenomenon of the conventional hot air has a length of about 100 m, but the electrode sheet drying apparatus 100 for a battery according to the present embodiment is the third drying unit 120 from the primary drying unit 120 . Since the length to the drying unit 150 is 30 m or less, the line length may be reduced by 70% or more. Accordingly, it is easy to maintain and change the production model.
  • the heating temperature can be adjusted in a short time because heat is generated by continuously applying an instantaneous high voltage.
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view of an electrode sheet drying apparatus for a battery according to a first modified example of an embodiment of the present invention
  • FIG. 3A is an enlarged side cross-sectional view of part A shown in FIG. 2
  • FIG. 3B is an embodiment of the present invention It is a figure for demonstrating the infrared lamp unit of the electrode sheet drying apparatus for batteries which concerns on the 1st modification of embodiment.
  • an electrode sheet drying apparatus 100A for a battery according to a first modified example of an embodiment of the present invention will be described as follows.
  • the electrode sheet drying apparatus 100A for a battery according to the first modification includes a coating unit 110 , a primary drying unit 120 , and a secondary drying unit 130A.
  • the electrode sheet drying apparatus 100A for a battery according to the first modification Comparing the electrode sheet drying apparatus 100A for a battery according to the first modification and the electrode sheet drying apparatus 100 for a battery shown in FIG. 1 , the electrode sheet drying apparatus 100A for a battery according to the first modification
  • the configuration of the coating part 110A and the secondary drying part 130A is different from the configuration of the coating part 110 and the secondary drying part 130 of the electrode sheet drying apparatus 100 for a battery shown in FIG. 1 .
  • the electrode sheet drying apparatus 100A for a battery according to the first modified example does not have the tertiary drying unit 150 .
  • the coating unit 110A according to the first modification is, in that the first coating nozzle 110Aa and the second coating nozzle 110Ab are disposed to face each other with the metal foil 101 interposed therebetween, It is different from the coating unit 110 shown in FIG. 1 .
  • the secondary drying unit 130A includes a plurality of infrared lamp units 131A, a reflector 140 , and a second chamber 141 .
  • the infrared lamp unit 131A may include an infrared lamp 136A, a second gas supply unit 134 , and a flow rate control unit 135 .
  • the infrared lamp 136A includes a lamp body 132 and a nozzle tube 133 having a nozzle 144 that faces an interior space 145 in which the lamp body 132 is disposed and an electrode sheet 105 for a battery.
  • the nozzle tube 133 may transmit infrared rays emitted from the lamp body 132 by being made of, for example, quartz.
  • the second gas supply unit 134 supplies gas to the inner space 145 of the nozzle pipe 133 .
  • the flow rate control unit 135 adjusts the flow rate of the gas supplied from the second gas supply unit 134 to the inner space 145 of the nozzle pipe 133 .
  • the infrared lamp 136A of the secondary drying unit 130A according to the first modification includes not only the lamp body 132 , but also an internal space 145 in which the lamp body 132 is disposed and an electrode sheet 105 for a battery. Since it contains a nozzle tube 133 with a nozzle 144 facing towards ) can be sprayed toward. Accordingly, the electrode sheet drying apparatus 100A for batteries according to the first modification can exhibit a drying effect equivalent to that of the electrode sheet drying apparatus 100 for batteries having a tertiary drying unit even if there is no tertiary drying unit.
  • FIG. 4 is a side cross-sectional view of an electrode sheet drying apparatus for a battery according to a second modified example of an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is an enlarged side cross-sectional view of part B shown in FIG. 4
  • FIG. 6 is an embodiment of the present invention It is a side view of the direction adjustment bracket of the gas injection unit of the electrode sheet drying apparatus for batteries according to the 2nd modified example of embodiment.
  • an electrode sheet drying apparatus 100B for a battery according to a second modified example of an embodiment of the present invention will be described as follows.
  • the electrode sheet drying apparatus 100B for a battery according to the second modification includes a primary drying unit 120A, a secondary drying unit 130 , and a tertiary drying unit 150 .
  • the electrode sheet drying apparatus 100B for a battery according to the second modification Comparing the electrode sheet drying apparatus 100B for a battery according to the second modification and the electrode sheet drying apparatus 100 for a battery shown in FIG. 1 , the electrode sheet drying apparatus 100B for a battery according to the second modification is , It differs from the electrode sheet drying apparatus 100 for a battery shown in FIG. 1 in that the primary drying unit 120A includes the coating unit 110B and the gas injection unit 180 .
  • the primary drying unit 120A includes a coating unit 110B, a gas injection unit 180 , and a first chamber 122 .
  • the first coating nozzle 110Ba of the coating part 110B includes a nozzle body 111 , a discharge part 112 , and a groove 113 .
  • a flow path (not shown) through which the electrode slurry 104 is supplied and flows is formed in the nozzle body 111 .
  • the discharge unit 112 discharges the electrode slurry 104 from the flow path of the nozzle body 111 to one surface 102 of the metal foil 103 .
  • the groove 113 is the first coating nozzle 110Ba so that the tip of the injection nozzle 181a of the second gas injection unit 181 and the tip of the suction nozzle 182a of the second gas suction unit 182 can be inserted. is formed on the outer surface of the nozzle body 111 of
  • the gas injection unit 180 is a component that injects a high-temperature gas to the electrode slurry 104 of the electrode sheet 105 for a battery.
  • the gas injection unit 180 includes a first gas injection unit 180a that injects gas to the electrode slurry 104 coated on one surface 102 of the metal foil 101 , and the other surface 103 of the metal foil 101 . It may include a second gas injection unit 180b for injecting a gas to the electrode slurry 104 to be coated.
  • the first gas injection unit 180a includes a first gas injection unit 181 , a first gas suction unit 182 , a direction control bracket 183 , a support unit 184 , a first gas supply unit 185 , and a flow rate control unit. 186 , a first vacuum generating unit 187 , and a flow rate adjusting unit 188 may be included.
  • the first gas injection unit 181 is a component that injects a high-temperature gas to the electrode slurry 104, and may include an injection nozzle 181a, a heater 181b, a temperature sensor 181c, and a supply pipe 181d. have.
  • the spray nozzle 181a is a nozzle that sprays a high-temperature gas toward the electrode slurry 104 discharged from the discharge part 112 of the first coating nozzle 110Ba.
  • the heater 181b heats the gas in the injection nozzle 181a.
  • the temperature sensor 181c measures the temperature of the gas in the injection nozzle 181a in order to control the heat generation of the heater 181b.
  • the supply pipe 181d supplies the gas flowing from the first gas supply unit 185 to the injection nozzle 181a.
  • the first gas suction unit 182 is a component that sucks the injected hot gas, and may include a suction nozzle 182a and an exhaust pipe 182b.
  • the suction nozzle 182a is a nozzle that sucks the hot gas injected from the first gas injection unit 181 .
  • the discharge pipe 182b discharges the high-temperature gas flowing from the suction nozzle 182a to the first vacuum generator 187 .
  • the direction adjustment bracket 183 is a bracket connected to the first gas injection unit 181 to adjust the direction in which the first gas injection unit 181 faces. 5 and 6, for example, the direction adjustment bracket 183 is a first side (183b) opposite to the support portion 184, and a second side (shown) located on the opposite side of the first side (183b) not) can have. In addition, the direction adjustment bracket 183 is formed on the first side surface 183b and may have one or more grooves 183a having an arc shape. The protrusion 184a of the support part 184 may be inserted into the groove 183a.
  • the direction adjustment bracket 183 may be rotated by a driving unit (not shown), such as a stepping motor having a rotation shaft connected to the second side of the direction adjustment bracket 183 , through rotation of the support unit.
  • a driving unit such as a stepping motor having a rotation shaft connected to the second side of the direction adjustment bracket 183 , through rotation of the support unit.
  • the direction in which the first gas injection unit 181 faces can be adjusted while being supported by the reference numeral 184 .
  • the support part 184 is a component that supports the direction adjustment bracket 183 .
  • a protrusion 184a that can be inserted into the groove 183a of the direction adjustment bracket 183 ) can be formed.
  • This protrusion 184a has a smaller area than the groove 183a when viewed in a direction perpendicular to the first side surface 183b, thereby supporting the direction adjustment bracket 183 and at the same time as the direction adjustment bracket 183. rotation can be allowed.
  • the first gas supply unit 185 is a component that supplies gas to the first gas injection unit 181 , and the flow rate control unit 186 is supplied from the first gas supply unit 185 to the first gas injection unit 181 . It is a component that regulates the flow rate of the gas.
  • the gas supplied by the first gas supply unit 185 may be clean dry air (CDA).
  • the first vacuum generating unit 187 is a component for applying a vacuum suction force to the first gas suction unit 182
  • the flow rate adjusting unit 188 is a first vacuum generating unit ( 187), it is a component that controls the flow rate of the gas discharged.
  • the second coating nozzle 110Bb and the second gas injection unit 180b are, as shown in FIG. 5 , with respect to the first coating nozzle 110Ba and the first gas injection unit 180a and the metal foil 101 . It may have the same configuration while being symmetrically disposed.
  • the primary drying in order to primary dry the electrode slurry 104 of the electrode sheet 105 for a battery, the primary drying is provided with a gas injection unit 180 for spraying a high-temperature gas to the electrode slurry 104 .
  • a secondary drying unit having a part 120A and a plurality of infrared lamp units 131 having an infrared lamp 136 irradiating infrared rays to the electrode slurry 104 in order to secondary dry the electrode slurry 104 . (130) is included.
  • the electrode slurry 104 can be sufficiently dried even with a short drying line length, the drying time can be shortened and the equipment installation space can be reduced.
  • the gas injection unit 180 of the primary drying unit 120A includes the first gas injection unit 181 as well as the first gas suction unit 182 for sucking the injected hot gas, The evaporated solvent and moisture from the electrode slurry 104 may be more effectively removed.
  • FIG. 7 is a side cross-sectional view of an electrode sheet drying apparatus for a battery according to a third modified example of an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is an enlarged side cross-sectional view of part C shown in FIG. 7 .
  • an electrode sheet drying apparatus 100C for a battery according to a third modified example of an embodiment of the present invention will be described as follows.
  • the electrode sheet drying apparatus 100C for a battery according to the third modified example includes a primary drying unit 120B, a secondary drying unit 130 , and a tertiary drying unit 150 .
  • the electrode sheet drying apparatus 100C for a battery according to the third modification is different from the electrode sheet drying apparatus 100B for batteries according to the second modification in that the primary drying unit 120B includes the lamp unit 121A instead of the gas injection unit 180 .
  • the lamp unit 121A includes a first lamp unit 121Aa for concentrating light on the electrode slurry 104 coated on one surface 102 of the metal foil 101 , and the other surface 103 of the metal foil 101 .
  • ) may include a second lamp unit 121Ab for concentrating light on the electrode slurry 104 to be coated.
  • the first lamp unit 121Aa may include a xenon lamp 123 , an optical lens 124 , and a reflector 125 .
  • the optical lens 124 is an electrode that emits light L1 emitted from the xenon lamp 123 and/or light L2 reflected from the reflector 125 from the discharge unit 111 of the first coating nozzle 110Ca. It can be concentrated in the slurry (104).
  • the reflector 125 serves to reflect the light L1 emitted from the xenon lamp 123 toward the optical lens 124 .
  • the second lamp unit 121Ab may have the same configuration as the first lamp unit 121Aa while being symmetrically disposed with respect to the metal foil 101 .
  • the lamp unit 121A of the primary drying unit 120B includes not only the xenon lamp 123 , but also an optical lens 124 for concentrating the emitted light L1 on the electrode slurry 104 . Since it contains, the light L1 emitted from the xenon lamp 123 can be focused on the electrode slurry 104 discharged from the first coating nozzle 110Ca and/or the second coating nozzle 110Cb, Coating and primary drying of the electrode slurry 104 may be performed simultaneously.
  • One side 102 of the metal foil 101 of the electrode sheet 105 for a battery coated and dried by the electrode sheet drying apparatus 100, 100A, 100B, 100C for a battery shown in FIGS. 1, 2, 4, and 7 ) is facing upward, but is not limited thereto, and it should be noted that, for example, it may face in various directions, such as facing sideways.
  • FIGS. 1 to 9 are flowchart of a method for drying an electrode sheet for a battery according to an embodiment of the present invention.
  • a method for drying an electrode sheet for a battery according to an embodiment of the present invention will be described as follows.
  • the coating unit 110 coats the electrode slurry 104 on one side 102 or both sides 102 and 104 of the metal foil 101 .
  • the coating part 110 is on both sides 102 and 104 of the metal foil 101 by the first coating nozzle 121a and the second coating nozzle 121b.
  • the electrode slurry can be coated.
  • the primary drying unit 120 performs at least one of irradiation of light from the lamp unit 121 to the electrode slurry 104 of the electrode sheet 105 for a battery and injection of a hot gas to the electrode slurry 104 .
  • the electrode slurry 104 is primarily dried by That is, as shown in Figures 1 and 2, the primary drying unit (120, 120A) by the irradiation of light from the lamp unit 121 to the electrode slurry 104 of the electrode sheet 105 for the battery electrode slurry ( 104 may be dried first, and as shown in FIG. 4 , the electrode slurry 104 by injection of a hot gas of the gas injection unit 180 to the electrode slurry 104 of the electrode sheet 105 for a battery.
  • the electrode slurry 104 may be primarily dried by injection of a high-temperature gas.
  • step 220 the primary drying unit 120A injects a high-temperature gas to the electrode slurry 104 by the first gas injection unit 181 , and the injected high-temperature gas is The gas may be sucked by the first gas suction unit 182 .
  • the primary drying unit 120A may adjust the direction in which the first gas injection unit 181 faces by the direction adjusting bracket 183 .
  • step 220 as shown in FIGS. 7 and 8 , the primary drying unit 120B emits light L1 by the xenon lamp 123 , and transmits the emitted light L1 to the optical lens 124 . ) may be concentrated in the electrode slurry 104 .
  • the primary drying units 120A and 120B may simultaneously perform coating of the electrode slurry 104 in step 210 and primary drying of the electrode slurry 104 in step 220 at the same time. have.
  • step 230 as shown in FIGS. 1 and 2 , the secondary drying units 130 and 130A irradiate the electrode slurry 104 with infrared rays by the infrared lamp unit 131 to make the electrode slurry 104 secondary. Dry it.
  • the secondary drying unit 130 has a flow path 146a formed between the battery electrode sheet 105 and the window 137 by the second gas injection unit 138 . , 146b), and the gas may be sucked in from the flow paths 146a and 146b by the first gas suction unit 139 .
  • step 230 as shown in FIGS. 2 to 3b, the secondary drying unit 130A, by the infrared lamp unit 131A, an internal space 145 in which the lamp body 132 irradiating infrared rays is disposed. ) from the nozzle 144 of the nozzle tube 133 having a battery electrode sheet 105 toward the hot gas may be injected.
  • step 240 the tertiary drying unit 150 tertiarily dries the electrode slurry 104 by hot air.
  • the tertiary drying of the electrode slurry 104 in step 240 may not be performed.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치는 금속 박, 및 상기 금속 박의 일면 또는 양면에 코팅된 전극 슬러리를 포함하는 배터리용 전극 시트의 상기 전극 슬러리를 1차 건조시키기 위해, 상기 전극 슬러리에 광을 조사하는 램프 유닛 및 상기 전극 슬러리에 고온 가스를 분사하는 가스 분사 유닛 중 하나 이상을 구비하는 1차 건조부; 및 상기 전극 슬러리를 2차 건조시키기 위해, 상기 전극 슬러리에 적외선을 조사하는 적외선 램프를 가진 복수의 적외선 램프 유닛을 구비하는 2차 건조부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리용 전극 시트 건조 장치 및 배터리용 전극 시트 건조 방법
본 발명은 배터리용 전극 시트 건조 장치 및 배터리용 전극 시트 건조 방법에 관한 것으로, 상세하게는, 건조 시간을 단축시키고 장비 설치 공간을 축소시킬 수 있는 배터리용 전극 시트 건조 장치 및 배터리용 전극 시트 건조 방법에 관한 것이다.
최근, 휴대폰 및 자동차와 같은 다양한 제품에 배터리가 설치되고 있는데, 이러한 배터리는 양극판 및 음극판과 같은 배터리 전극을 포함한다.
종래의 배터리 전극 제조 방법은 다음과 같은 방식으로 행해진다. 먼저, 일단부가 피딩 롤러(feeding roller)로부터 언와인딩(unwinding)되고 타단부가 권취 롤러로 리와인딩(rewinding)되는(이하, '롤 투 롤(Roll to Roll)'이라 함) 띠 형상의 금속 박에 전극 슬러리(slurry)를 코팅하고, 이러한 코팅된 금속 박(이하, '배터리용 전극 시트'라 함)은 코팅부와 권취 롤러 사이에 배치된 터널식 건조 장치를 통과하면서 전극 슬러리 내의 용제(solvent)를 제거하기 위한 건조 공정이 진행된다. 이와 관련하여, 금속 박의 양면에 전극 슬러리를 코팅하고자 하는 경우, 금속 박의 일면이 상면인 상태에서 1차 롤 투 롤 과정을 통해 금속 박의 일면에 대한 전극 슬러리의 코팅 및 건조가 행해진 후, 금속 박의 타면이 상면인 상태에서 2차 롤 투 롤 과정을 통하여 금속 박의 타면에 대한 전극 슬러리의 코팅 및 건조가 행해진다.
그 다음에, 건조가 완료된 배터리용 전극 시트는 롤 투 롤 방식의 압연 공정에 의해 두께가 줄고 밀도가 높아진다. 그 다음에, 압연된 배터리용 전극 시트는 절단 공정을 통해 단판 형태의 전극으로 제조된 후, 진공 건조기 내에서 수분을 제거하는 공정이 진행된다.
이러한 배터리 전극 제조 방법의 건조 공정에서 코팅된 전극 슬러리 내의 용제를 제거하기 위한 종래의 배터리용 전극 시트 건조 장치는 열풍의 대류 현상을 이용하는 대략 60m 내지 100m 길이의 터널식 건조 장치이기 때문에, 건조 시간이 길고 장치가 차지하는 공간이 매우 큰 문제점이 있다.
또한, 건조 공정 중에 불량이 발생할 경우, 피딩 롤로부터 권취 롤까지의 길이인 라인(line) 길이가 길기 때문에 바로 절단하거나 정지시키는 것이 사실상 곤란하고, 생산 기종의 변경이 용이하지 않은 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 건조 시간을 단축시키고 장비 설치 공간을 축소시킬 수 있는 배터리용 전극 시트 건조 장치 및 배터리용 전극 시트 건조 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 가열 온도를 단시간에 조절할 수 있으며, 유지 보수 및 생산 기종의 변경이 용이한 배터리용 전극 시트 건조 장치 및 배터리용 전극 시트 건조 방법을 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 특징에 따르면, 배터리용 전극 시트 건조 장치에 있어서, 금속 박, 및 상기 금속 박의 일면 또는 양면에 코팅된 전극 슬러리를 포함하는 배터리용 전극 시트의 상기 전극 슬러리를 1차 건조시키기 위해, 상기 전극 슬러리에 광을 조사하는 램프 유닛(lamp unit) 및 상기 전극 슬러리에 고온 가스를 분사하는 가스 분사 유닛 중 하나 이상을 구비하는 1차 건조부; 및 상기 전극 슬러리를 2차 건조시키기 위해, 상기 전극 슬러리에 적외선을 조사하는 적외선 램프를 가진 복수의 적외선 램프 유닛을 구비하는 2차 건조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리용 전극 시트 건조 장치가 제공된다.
바람직하게는, 본 발명은, 상기 금속 박의 일면에 전극 슬러리를 코팅하는 제1 코팅 노즐, 및 상기 금속 박의 타면에 전극 슬러리를 코팅하는 제2 코팅 노즐을 가진 코팅부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 특징에 따르면, 배터리용 전극 시트 건조 방법에 있어서, a) 금속 박, 및 상기 금속 박의 일면 또는 양면에 코팅된 전극 슬러리를 포함하는 배터리용 전극 시트의 상기 전극 슬러리에 대한 램프 유닛의 광의 조사 및 상기 전극 슬러리에 대한 고온 가스의 분사 중 하나 이상에 의해 상기 전극 슬러리를 1차 건조시키는 단계; b) 상기 전극 슬러리에 적외선을 조사함으로써 상기 전극 슬러리를 2차 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리용 전극 시트 건조 방법이 제공된다.
바람직하게는, 본 발명은, 상기 a) 단계 이전에, a1) 상기 금속박의 양면에 전극 슬러리를 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치 및 배터리용 전극 시트 건조 방법을 사용하면 다음과 같은 효과가 달성된다.
1. 건조 시간을 단축시키고 장비 설치 공간을 축소시킬 수 있다.
2. 가열 온도를 단시간에 조절할 수 있으며, 유지 보수 및 생산 기종의 변경이 용이하다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치의 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태의 제1 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치의 측단면도이다.
도 3a는 도 2에 표시된 A 부분을 확대한 측단면도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시형태의 제1 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치의 적외선 램프 유닛을 설명하기 위한 도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태의 제2 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치의 측단면도이다.
도 5는 도 4에 표시된 B 부분을 확대한 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태의 제2 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치의 가스 분사 유닛의 방향 조절 브라켓의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태의 제3 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치의 측단면도이다.
도 8은 도 7에 표시된 C 부분을 확대한 측단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리용 전극 시트 건조 방법의 순서도이다.
이하, 본 발명에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치 및 배터리용 전극 시트 건조 방법의 바람직한 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치의 측단면도이다.
먼저, 도 1을 참조하여, 배터리용 전극 시트 건조 장치(100)에 의해 건조되는 배터리용 전극 시트(105)를 설명하면 다음과 같다. 배터리용 전극 시트(105)는 금속 박(101) 및 전극 슬러리(104)를 포함한다. 금속 박(101)은 피딩 롤러(160)로부터 언와인딩되는 일단부(106)를 가진다. 또한, 금속 박(101)의 타단부(107)는 도 1에 도시된 바와 같이 권취 롤러(170)에 리와인딩될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 금속 박(101)의 타단부(106)는 진공 컨베이어(도시되지 않음)에 의해 진공 흡착되면서 이동될 수도 있다. 전극 슬러리(104)는, 예를 들어, 활물질, 도전제, 바인더, 및 용제를 포함할 수 있으며, 금속 박(101)의 일면(102) 또는 양면(102, 103)에 코팅된다.
다음으로, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치(100)를 설명하면 다음과 같다. 배터리용 전극 시트 건조 장치(100)는 코팅부(110), 1차 건조부(120), 2차 건조부(130), 및 3차 건조부(150)를 포함한다.
코팅부(110)는 금속 박(101)의 일면(102) 또는 양면(102, 103)에 전극 슬러리(104)를 코팅하는 구성요소이다. 코팅부(110)는 금속 박(101)의 일면(102)에 전극 슬러리(104)를 코팅하는 제1 코팅 노즐(110a)을 포함한다. 또한, 코팅부(110)는 금속 박(101)의 타면(103)에 전극 슬러리(104)를 코팅하는 제2 코팅 노즐(110b)을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제1 코팅 노즐(110a) 및 제2 코팅 노즐(110b)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 금속 박(101)을 사이에 두고 서로 어긋나도록 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 2에 도시된 제1 코팅 노즐(110Aa) 및 제2 코팅 노즐(110Ab)과 같이, 금속 박(101)을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치될 수도 있다.
1차 건조부(120)는 배터리용 전극 시트(105)의 전극 슬러리(104)를 1차 건조시키는 구성요소이다. 1차 건조부(120)는 전극 슬러리(104)에 광을 조사하는 램프 유닛(121), 및 램프 유닛(121)이 배치되는 내부 공간을 가진 제1 챔버(122)를 포함할 수 있다.
램프 유닛(121)은, 예를 들어, 제논 램프(123)를 포함할 수 있다. 제논 램프(123)는 제논 가스 속에서 일어나는 방전에 의한 발광을 이용한 램프이다. 이러한 제논 램프(123)는 자연광에 가까운 광을 방사하기 때문에, 적외선, 가시광선, 및 자외선을 모두 방사할 수 있다.
제1 챔버(122)는 내부 공간과 외부를 단열시키는 역할을 한다. 또한, 제1 챔버(122)는 전극 슬러리(104)가 코팅된 배터리용 전극 시트(105)가 진입하는 입구(126), 및 1차 건조된 배터리용 전극 시트(105)가 빠져 나오는 출구(127)를 가진다.
2차 건조부(130)는 배터리용 전극 시트(105)의 전극 슬러리(104)를 2차 건조시키는 구성요소이다. 2차 건조부(130)는 복수의 적외선 램프 유닛(131), 윈도우(window; 137), 제2 가스 분사부(138), 제2 가스 흡입부(139), 반사판(140), 및 제2 챔버(141)를 포함할 수 있다.
본 명세서에 있어서, "가스"는 "공기" 및/또는 "공기 이외의 기체"를 포함한다.
적외선 램프 유닛(131)은 금속 박(101)의 일면(102)에 코팅된 전극 슬러리(104)와 대향하도록 배치된 제1 적외선 램프 유닛(131a), 및 금속 박(101)의 타면(103)에 코팅된 전극 슬러리(104)와 대향하도록 배치된 제2 적외선 램프 유닛(131b)을 포함할 수 있다. 또한, 적외선 램프 유닛(131)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 전극 슬러리(104)에 적외선을 조사하는 적외선 램프(136)를 포함하고 있으며, 이러한 적외선 램프(136)는 램프 본체(132)로 이루어질 수 있다.
또한, 복수의 제1 적외선 램프 유닛(131a)은 서로 교대로 배치되어 있는 근적외선 램프 유닛(131a1) 및 원적외선 램프 유닛(131a2)를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 침투 깊이가 서로 다른 근적외선 및 원적외선 모두를 균일하게 조사할 수 있으므로, 전극 슬러리(104)에 대한 2차 건조를 더욱 효과적으로 수행할 수 있다.
또한, 복수의 제1 적외선 램프 유닛(131a)은 복수의 세트(131aA, 131aB, 131aC)로 이루어질 수 있다. 이러한 경우, 제1 적외선 램프 유닛(131a)의 교체는 세트(131aA, 131aB, 131aC) 별로 행해질 수 있다.
복수의 제2 적외선 램프 유닛(131b)은 복수의 제1 적외선 램프 유닛(131a)과 동일한 구성을 가질 수 있다.
윈도우(137)는 금속 박(101)의 일면(102)에 코팅된 전극 슬러리(104)와 대향하도록 배치된 제1 윈도우(137a), 및 금속 박(101)의 타면(103)에 코팅된 전극 슬러리(104)와 대향하도록 배치된 제2 윈도우(137b)를 포함할 수 있다. 윈도우(137)는 적외선 램프(136)로부터 조사된 적외선을 투과시킨다. 윈도우는, 예를 들어, 세라믹 유리로 이루어질 수 있다. 또한, 윈도우(137)는 배터리용 전극 시트(105)와 적외선 램프(136) 사이에 배치되어 배터리용 전극 시트(105)와의 사이의 유로(flow path; 146a, 146b)를 형성한다.
제2 가스 분사부(138)는 윈도우(137)와 배터리용 전극 시트(105) 사이의 유로(146a, 146b)에 가스를 분사한다. 제2 가스 분사부(138)는 제1 윈도우(137a)와 배터리용 전극 시트(105) 사이의 제1 유로(146a)를 향하여 가스를 분사하는 제1 가스 분사부(138a), 및 제2 윈도우(137b)와 배터리용 전극 시트(105) 사이의 제2 유로(146b)를 향하여 가스를 분사하는 제2 가스 분사부(138b)를 포함할 수 있다.
제2 가스 흡입부(139)는 윈도우(137)와 배터리용 전극 시트(105) 사이의 유로(146a, 146b)로부터 가스를 흡입한다. 제2 가스 흡입부(139)는 제1 윈도우(137a)와 배터리용 전극 시트(105) 사이의 제1 유로(146a)로부터 가스를 흡입하는 제2 가스 흡입부(139a), 및 제2 윈도우(137b)와 배터리용 전극 시트(105) 사이의 제2 유로(146b)로부터 가스를 흡입하는 제2 가스 흡입부(139b)를 포함할 수 있다.
이러한 제2 가스 분사부(138) 및 제2 가스 흡입부(139)에 의해, 전극 슬러리(104)로부터 증발된 용제 및 수분이 효과적으로 제거될 수 있을 뿐만 아니라, 적외선 램프 유닛(131)으로부터 조사되는 적외선에 의한 열을 더욱 고르게 분배할 수 있다.
반사판(140)은 적외선 램프(136)로부터 방사된 적외선을 전극 슬러리(104) 측으로 반사한다. 반사판(140)은 제1 적외선 램프 유닛(131a)의 적외선 램프(136)로부터 방사된 적외선을 전극 슬러리(104) 측으로 반사하는 제1 반사판(140a), 및 제2 적외선 램프 유닛(131b)으로부터 방사된 적외선을 전극 슬러리(104) 측으로 반사하는 제2 반사판(140b)을 포함할 수 있다.
제2 챔버(141)는 적외선 램프(136), 윈도우(137), 및 반사판(140)이 배치되는 내부 공간을 가진다. 또한, 제2 챔버(141)는 내부 공간과 외부를 단열시키는 역할을 한다. 또한, 제2 챔버(141)는 제1 챔버(122)로부터 빠져 나온 배터리용 전극 시트(105)가 진입하는 입구(142), 및 2차 건조된 배터리용 전극 시트(105)가 빠져 나오는 출구(143)를 가진다.
3차 건조부(150)는 배터리용 전극 시트(105)의 전극 슬러리(104)를 3차 건조시키기 위해 열풍을 생성하는 구성요소이다. 3차 건조부(150)는, 예를 들어, 제3 챔버(151), 제3 챔버(151) 내의 공기를 가열하기 위한 히터(도시되지 않음), 및 가열된 공기의 유동을 일으켜 열풍을 생성하기 위한 송풍기(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 도 1의 경우, 권취 롤러(170)가 제3 챔버(151) 내에 배치되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 권취 롤러(170)가 제3 챔버(151)의 외부에 배치되어, 3차 건조가 완료된 배터리용 전극 시트(105)가 제3 챔버(151)의 출구(도시되지 않음)를 통하여 빠져 나온 후 권취 롤러(170)에 리와인딩될 수도 있다.
본 실시형태에 따르면, 배터리용 전극 시트(105)의 전극 슬러리(104)를 1차 건조시키기 위해, 전극 슬러리(104)에 광을 조사하는 램프 유닛(121)을 구비하는 1차 건조부(120), 및 전극 슬러리(104)를 2차 건조시키기 위해, 전극 슬러리(104)에 적외선을 조사하는 적외선 램프(136)를 가진 복수의 적외선 램프 유닛(131)을 구비하는 2차 건조부(130)를 포함하고 있다. 즉, 적외선 뿐만 아니라 가시광선 및 자외선을 방사할 수 있는 램프 유닛(121)에 의해 광을 직접 전극 슬러리(104)에 조사하여 1차 건조시킨 후, 가시광선 및 자외선보다 가스 투과성이 높은 적외선을 전극 슬러리(104)에 조사하여 2차 건조시키고 있기 때문에, 건조 시간을 단축시키고 장비 설치 공간을 축소시킬 수 있다. 구체적으로, 종래의 열풍의 대류 현상을 이용하는 배터리용 전극 시트 건조 장치는 대략 100m 길이를 가지고 있으나, 본 실시형태에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치(100)는 1차 건조부(120)부터 3차 건조부(150)까지의 길이가 30m 이하이기 때문에, 라인 길이가 70% 이상 축소될 수 있다. 이에 따라, 유지 보수 및 생산 기종의 변경이 용이하다.
또한, 본 실시형태에 따른 램프 유닛(121)이 제논 램프(123)를 포함하는 경우, 순간적인 고전압을 연속 방식으로 가하여 열을 발생시키기 때문에 가열 온도를 단시간에 조절할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태의 제1 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치의 측단면도이고, 도 3a는 도 2에 표시된 A 부분을 확대한 측단면도이며, 도 3b는 본 발명의 일 실시형태의 제1 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치의 적외선 램프 유닛을 설명하기 위한 도이다. 도 2 내지 3b를 참조하여, 본 발명의 일 실시형태의 제1 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치(100A)를 설명하면 다음과 같다.
제1 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치(100A)는 코팅부(110), 1차 건조부(120), 및 2차 건조부(130A)를 포함한다.
제1 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치(100A)와 도 1에 도시된 배터리용 전극 시트 건조 장치(100)를 비교해 보면, 제1 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치(100A)의 코팅부(110A) 및 2차 건조부(130A)의 구성이 도 1에 도시된 배터리용 전극 시트 건조 장치(100)의 코팅부(110) 및 2차 건조부(130)의 구성과 차이가 있다. 또한, 제1 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치(100A)는 3차 건조부(150)가 없다.
구체적으로, 제1 변형예에 따른 코팅부(110A)는, 제1 코팅 노즐(110Aa) 및 제2 코팅 노즐(110Ab)이 금속 박(101)을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되어 있는 점에서, 도 1에 도시된 코팅부(110)와 다르다.
제1 변형예에 따른 2차 건조부(130A)는 복수의 적외선 램프 유닛(131A), 반사판(140), 및 제2 챔버(141)를 포함한다.
도 2 내지 3b를 참조하면, 적외선 램프 유닛(131A)은 적외선 램프(136A), 제2 가스 공급부(134), 및 유량 조절부(135)를 포함할 수 있다. 적외선 램프(136A)는 램프 본체(132), 및 램프 본체(132)가 배치되는 내부 공간(145)과 배터리용 전극 시트(105)를 향하는 노즐(144)을 가진 노즐 관(133)을 포함한다. 노즐 관(133)은, 예를 들어, 석영(quartz)으로 이루어짐으로써 램프 본체(132)로부터 방출되는 적외선을 투과시킬 수 있다.
제2 가스 공급부(134)는 노즐 관(133)의 내부 공간(145)으로 가스를 공급한다. 유량 조절부(135)는 제2 가스 공급부(134)로부터 노즐 관(133)의 내부 공간(145)으로 공급되는 가스의 유량을 조절한다.
제1 변형예에 따른 2차 건조부(130A)의 적외선 램프(136A)는, 램프 본체(132)뿐만 아니라, 램프 본체(132)가 배치되는 내부 공간(145)과 배터리용 전극 시트(105)를 향하는 노즐(144)을 가진 노즐 관(133)을 포함하고 있기 때문에, 전극 슬러리(104)에 적외선을 조사할 수 있을 뿐만 아니라, 램프 본체(132)에 의해 직접 가열된 가스가 전극 슬러리(104)를 향하여 분사될 수 있다. 이에 따라, 제1 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치(100A)는, 3차 건조부가 없더라도, 3차 건조부를 가진 배터리용 전극 시트 건조 장치(100)에 준하는 건조 효과를 발휘할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태의 제2 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치의 측단면도이고, 도 5는 도 4에 표시된 B 부분을 확대한 측단면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시형태의 제2 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치의 가스 분사 유닛의 방향 조절 브라켓의 측면도이다. 도 4 내지 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시형태의 제2 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치(100B)를 설명하면 다음과 같다.
제2 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치(100B)는 1차 건조부(120A), 2차 건조부(130), 및 3차 건조부(150)를 포함한다.
제2 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치(100B)와 도 1에 도시된 배터리용 전극 시트 건조 장치(100)를 비교해 보면, 제2 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치(100B)는, 1차 건조부(120A)가 코팅부(110B) 및 가스 분사 유닛(180)을 포함하고 있는 점에서, 도 1에 도시된 배터리용 전극 시트 건조 장치(100)와 다르다.
구체적으로, 1차 건조부(120A)는 코팅부(110B), 가스 분사 유닛(180), 및 제1 챔버(122)를 포함한다.
도 5를 참조하면, 코팅부(110B)의 제1 코팅 노즐(110Ba)은 노즐 본체(111), 토출부(112), 및 홈(113)을 포함한다. 노즐 본체(111)의 내부에는 전극 슬러리(104)가 공급되어 유동할 수 있는 유로(도시되지 않음)가 형성되어 있다. 토출부(112)는 전극 슬러리(104)를 노즐 본체(111)의 유로로부터 금속 박(103)의 일면(102)에 토출시킨다. 홈(113)은 제2 가스 분사부(181)의 분사 노즐(181a)의 선단 및 제2 가스 흡입부(182)의 흡입 노즐(182a)의 선단이 삽입될 수 있도록 제1 코팅 노즐(110Ba)의 노즐 본체(111)의 외면에 형성되어 있다.
가스 분사 유닛(180)은 배터리용 전극 시트(105)의 전극 슬러리(104)에 고온 가스를 분사하는 구성요소이다. 가스 분사 유닛(180)은 금속 박(101)의 일면(102)에 코팅되는 전극 슬러리(104)에 가스를 분사하는 제1 가스 분사 유닛(180a), 및 금속 박(101)의 타면(103)에 코팅되는 전극 슬러리(104)에 가스를 분사하는 제2 가스 분사 유닛(180b)을 포함할 수 있다.
제1 가스 분사 유닛(180a)은 제1 가스 분사부(181), 제1 가스 흡입부(182), 방향 조절 브라켓(183), 지지부(184), 제1 가스 공급부(185), 유량 조절부(186), 제1 진공 생성부(187), 및 유량 조절부(188)를 포함할 수 있다.
제1 가스 분사부(181)는 전극 슬러리(104)에 고온 가스를 분사하는 구성요소로서, 분사 노즐(181a), 히터(181b), 온도 센서(181c), 및 공급관(181d)을 포함할 수 있다. 분사 노즐(181a)은 제1 코팅 노즐(110Ba)의 토출부(112)로부터 토출되는 전극 슬러리(104)를 향하여 고온 가스를 분사하는 노즐이다. 히터(181b)는 분사 노즐(181a) 안에 있는 가스를 가열한다. 온도 센서(181c)는, 히터(181b)의 발열을 제어하기 위해, 분사 노즐(181a) 안의 가스의 온도를 측정한다. 공급관(181d)은 제1 가스 공급부(185)로부터 흘러 온 가스를 분사 노즐(181a)로 공급한다.
제1 가스 흡입부(182)는 분사된 고온 가스를 흡입하는 구성요소로서, 흡입 노즐(182a) 및 배출관(182b)을 포함할 수 있다. 흡입 노즐(182a)은 제1 가스 분사부(181)로부터 분사된 고온 가스를 흡입하는 노즐이다. 배출관(182b)은 흡입 노즐(182a)로부터 흘러 온 고온 가스를 제1 진공 생성부(187)로 배출시킨다.
방향 조절 브라켓(183)은 제1 가스 분사부(181)가 향하는 방향을 조절할 수 있도록 제1 가스 분사부(181)에 연결된 브라켓이다. 도 5 및 6을 참조하면, 예를 들어, 방향 조절 브라켓(183)은 지지부(184)와 대향하는 제1 측면(183b), 및 제1 측면(183b)의 반대 측에 위치한 제2 측면(도시되지 않음)을 가질 수 있다. 또한, 방향 조절 브라켓(183)은 제1 측면(183b)에 형성되며 원호 형상을 가진 하나 이상의 홈(183a)을 가질 수 있다. 이러한 홈(183a)에는 지지부(184)의 돌출부(184a)가 삽입될 수 있다. 또한, 예를 들어, 방향 조절 브라켓(183)은, 방향 조절 브라켓(183)의 제2 측면에 연결된 회전 축을 가진 스테핑 모터(stepping motor)와 같은 구동부(도시되지 않음)에 의한 회전을 통해, 지지부(184)에 의해 지지되면서 제1 가스 분사부(181)가 향하는 방향을 조절할 수 있다.
지지부(184)는 방향 조절 브라켓(183)을 지지하는 구성요소이다. 도 6을 참조하면, 예를 들어, 지지부(184)의 양 측면 중 방향 조절 브라켓(183)과 대향하는 측면에는, 방향 조절 브라켓(183)의 홈(183a)에 삽입될 수 있는 돌출부(184a)가 형성될 수 있다. 이러한 돌출부(184a)는, 제1 측면(183b)에 수직인 방향으로 봤을 때, 홈(183a)보다 작은 면적을 가짐으로써, 방향 조절 브라켓(183)을 지지함과 동시에 방향 조절 브라켓(183)의 회전을 허용할 수 있다.
제1 가스 공급부(185)는 제1 가스 분사부(181)에 가스를 공급하는 구성요소이고, 유량 조절부(186)는 제1 가스 공급부(185)로부터 제1 가스 분사부(181)로 공급되는 가스의 유량을 조절하는 구성요소이다. 예를 들어, 제1 가스 공급부(185)에 의해 공급되는 가스는 CDA(Clean Dry Air)일 수 있다.
제1 진공 생성부(187)는 제1 가스 흡입부(182)에 진공 흡입력을 부여하기 위한 구성요소이고, 유량 조절부(188)는 제1 가스 흡입부(182)로부터 제1 진공 생성부(187)로 배출되는 가스의 유량을 조절하는 구성요소이다.
제2 코팅 노즐(110Bb) 및 제2 가스 분사 유닛(180b)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 코팅 노즐(110Ba) 및 제1 가스 분사 유닛(180a)과 금속 박(101)에 대하여 대칭적으로 배치되면서 동일한 구성을 가질 수 있다.
제2 변형예에 따르면, 배터리용 전극 시트(105)의 전극 슬러리(104)를 1차 건조시키기 위해, 전극 슬러리(104)에 고온 가스를 분사하는 가스 분사 유닛(180)을 구비하는 1차 건조부(120A), 및 전극 슬러리(104)를 2차 건조시키기 위해, 전극 슬러리(104)에 적외선을 조사하는 적외선 램프(136)를 가진 복수의 적외선 램프 유닛(131)을 구비하는 2차 건조부(130)를 포함하고 있다. 즉, 고온 가스를 직접 전극 슬러리(104)에 분사하여 전극 슬러리(104)를 1차 건조시킨 후, 가스 투과성이 높은 적외선을 전극 슬러리(104)에 조사하여 2차 건조시키고 있기 때문에, 종래에 비하여 짧은 건조 라인 길이로도 전극 슬러리(104)를 충분히 건조시킬 수 있으므로, 건조 시간을 단축시키고 장비 설치 공간을 축소시킬 수 있다.
또한, 1차 건조부(120A)의 가스 분사 유닛(180)은, 제1 가스 분사부(181)뿐만 아니라, 분사된 고온 가스를 흡입하는 제1 가스 흡입부(182)를 포함하고 있기 때문에, 전극 슬러리(104)로부터 증발된 용제 및 수분을 더욱 효과적으로 제거할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태의 제3 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치의 측단면도이고, 도 8은 도 7에 표시된 C 부분을 확대한 측단면도이다. 도 7 및 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시형태의 제3 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치(100C)를 설명하면 다음과 같다.
제3 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치(100C)는 1차 건조부(120B), 2차 건조부(130), 및 3차 건조부(150)를 포함한다.
제3 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치(100C)와 제2 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치(100B)를 비교해 보면, 제3 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치(100C)는, 1차 건조부(120B)가 가스 분사 유닛(180) 대신에 램프 유닛(121A)을 포함하고 있는 점에서, 제2 변형예에 따른 배터리용 전극 시트 건조 장치(100B)와 다르다.
구체적으로, 램프 유닛(121A)은 금속 박(101)의 일면(102)에 코팅되는 전극 슬러리(104)에 광을 집중시키는 제1 램프 유닛(121Aa), 및 금속 박(101)의 타면(103)에 코팅되는 전극 슬러리(104)에 광을 집중시키는 제2 램프 유닛(121Ab)을 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제1 램프 유닛(121Aa)은 제논 램프(123), 광학 렌즈(124), 및 반사판(125)을 포함할 수 있다. 광학 렌즈(124)는 제논 램프(123)로부터 방사된 광(L1) 및/또는 반사판(125)으로부터 반사된 광(L2)을 제1 코팅 노즐(110Ca)의 토출부(111)로부터 토출되는 전극 슬러리(104)에 집중시킬 수 있다. 반사판(125)은 제논 램프(123)로부터 방사된 광(L1)을 광학 렌즈(124) 측으로 반사하는 역할을 한다.
제2 램프 유닛(121Ab)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 램프 유닛(121Aa)과 금속 박(101)에 대하여 대칭적으로 배치되면서 동일한 구성을 가질 수 있다.
제3 변형예에 따르면, 1차 건조부(120B)의 램프 유닛(121A)은, 제논 램프(123)뿐만 아니라, 방사된 광(L1)을 전극 슬러리(104)에 집중시키는 광학 렌즈(124)를 포함하고 있기 때문에, 제논 램프(123)로부터 방사된 광(L1)을 제1 코팅 노즐(110Ca) 및/또는 제2 코팅 노즐(110Cb)로부터 토출되는 전극 슬러리(104)에 집중시킬 수 있으므로, 전극 슬러리(104)의 코팅과 1차 건조를 동시에 수행할 수 있다.
도 1, 2, 4, 및 7에 도시된 배터리용 전극 시트 건조 장치(100, 100A, 100B, 100C)에 의해 코팅되고 건조되는 배터리용 전극 시트(105)의 금속 박(101)의 일면(102)은 위를 향하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 옆을 향하고 있는 등 다양한 방향을 향할 수 있음에 유의하여야 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리용 전극 시트 건조 방법의 순서도이다. 도 1 내지 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리용 전극 시트 건조 방법을 설명하면 다음과 같다.
단계 210에서, 코팅부(110)는 금속 박(101)의 일면(102) 또는 양면(102, 104)에 전극 슬러리(104)를 코팅한다. 예를 들어, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 코팅부(110)는 제1 코팅 노즐(121a) 및 제2 코팅 노즐(121b)에 의해 금속 박(101)의 양면(102, 104)에 전극 슬러리를 코팅할 수 있다.
단계 220에서, 1차 건조부(120)는 배터리용 전극 시트(105)의 전극 슬러리(104)에 대한 램프 유닛(121)의 광의 조사 및 전극 슬러리(104)에 대한 고온 가스의 분사 중 하나 이상에 의해 전극 슬러리(104)를 1차 건조시킨다. 즉, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 1차 건조부(120, 120A)는 배터리용 전극 시트(105)의 전극 슬러리(104)에 대한 램프 유닛(121)의 광의 조사에 의해 전극 슬러리(104)를 1차 건조시킬 수도 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리용 전극 시트(105)의 전극 슬러리(104)에 대한 가스 분사 유닛(180)의 고온 가스의 분사에 의해 전극 슬러리(104)를 1차 건조시킬 수도 있다. 또한, 1차 건조부(120, 120A)는 배터리용 전극 시트(105)의 전극 슬러리(104)에 대한 램프 유닛(121)의 광의 조사 및 전극 슬러리(104)에 대한 가스 분사 유닛(180)의 고온 가스의 분사에 의해 전극 슬러리(104)를 1차 건조시킬 수도 있다.
또한, 단계 220에서, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 1차 건조부(120A)는 제1 가스 분사부(181)에 의해 전극 슬러리(104)에 대하여 고온 가스를 분사하고, 분사된 고온 가스를 제1 가스 흡입부(182)에 의해 흡입할 수도 있다. 또한, 단계 220에서, 1차 건조부(120A)는 방향 조절 브라켓(183)에 의해 제1 가스 분사부(181)가 향하는 방향을 조절할 수도 있다.
또한, 단계 220에서, 도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 1차 건조부(120B)는 제논 램프(123)에 의해 광(L1)을 방사하고, 방사된 광(L1)을 광학 렌즈(124)에 의해 전극 슬러리(104)에 집중시킬 수도 있다.
또한, 도 4 및 7에 도시된 바와 같이, 1차 건조부(120A, 120B)는 단계 210의 전극 슬러리(104)의 코팅과 단계 220의 전극 슬러리(104)의 1차 건조를 동시에 수행할 수도 있다.
단계 230에서, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 2차 건조부(130, 130A)는 적외선 램프 유닛(131)에 의해 전극 슬러리(104)에 적외선을 조사함으로써 전극 슬러리(104)를 2차 건조시킨다.
또한, 단계 230에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 2차 건조부(130)는 제2 가스 분사부(138)에 의해 배터리용 전극 시트(105)와 윈도우(137) 사이에 형성된 유로(146a, 146b)에 가스를 분사하고, 제1 가스 흡입부(139)에 의해 유로(146a, 146b)로부터 가스를 흡입할 수도 있다.
또한, 단계 230에서, 도 2 내지 3b에 도시된 바와 같이, 2차 건조부(130A)는, 적외선 램프 유닛(131A)에 의해, 적외선을 조사하는 램프 본체(132)가 배치되는 내부 공간(145)을 가진 노즐 관(133)의 노즐(144)로부터 배터리용 전극 시트(105)를 향하여 고온 가스를 분사할 수도 있다.
단계 240에서, 3차 건조부(150)는 열풍에 의해 전극 슬러리(104)를 3차 건조시킨다. 물론, 도 2에 도시된 제1 변형예와 같이, 단계 240의 전극 슬러리(104)의 3차 건조는 수행되지 않을 수도 있다.
본 발명은 첨부된 예시 도면의 바람직한 실시형태를 중심으로 도시하고 설명하였지만, 이에 한정하지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 실시할 수 있음은 물론이다.

Claims (19)

  1. 배터리용 전극 시트 건조 장치에 있어서,
    금속 박, 및 상기 금속 박의 일면 또는 양면에 코팅된 전극 슬러리를 포함하는 배터리용 전극 시트의 상기 전극 슬러리를 1차 건조시키기 위해, 상기 전극 슬러리에 광을 조사하는 램프 유닛 및 상기 전극 슬러리에 고온 가스를 분사하는 가스 분사 유닛 중 하나 이상을 구비하는 1차 건조부; 및
    상기 전극 슬러리를 2차 건조시키기 위해, 상기 전극 슬러리에 적외선을 조사하는 적외선 램프를 가진 복수의 적외선 램프 유닛을 구비하는 2차 건조부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    배터리용 전극 시트 건조 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속 박의 일면에 상기 전극 슬러리를 코팅하는 제1 코팅 노즐, 및 상기 금속 박의 타면에 상기 전극 슬러리를 코팅하는 제2 코팅 노즐을 가진 코팅부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리용 전극 시트 건조 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 1차 건조부는 상기 금속 박의 일면에 상기 전극 슬러리를 코팅하는 제1 코팅 노즐, 및 상기 금속 박의 타면에 상기 전극 슬러리를 코팅하는 제2 코팅 노즐을 가진 코팅부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리용 전극 시트 건조 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가스 분사 유닛은 상기 전극 슬러리에 고온 가스를 분사하는 제1 가스 분사부, 및 분사된 상기 고온 가스를 흡입하는 제1 가스 흡입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리용 전극 시트 건조 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 2차 건조부는 상기 배터리용 전극 시트와 상기 적외선 램프 사이에 배치되어 상기 배터리용 전극 시트와의 사이에 유로를 형성하는 윈도우를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리용 전극 시트 건조 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 2차 건조부는 상기 유로에 가스를 분사하는 제2 가스 분사부 및 상기 유로로부터 상기 가스를 흡입하는 제2 가스 흡입부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리용 전극 시트 건조 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 램프 유닛은 광을 방사하는 제논 램프, 및 방사된 상기 광을 상기 전극 슬러리에 집중시키는 광학 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리용 전극 시트 건조 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 적외선 램프는 램프 본체, 및 상기 램프 본체가 배치되는 내부 공간과 상기 배터리용 전극 시트를 향하는 노즐을 가진 노즐 관을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리용 전극 시트 건조 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 전극 슬러리를 3차 건조시키기 위해 열풍을 생성하는 3차 건조부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리용 전극 시트 건조 장치.
  10. 제4항에 있어서, 상기 가스 분사 유닛은 상기 제2 가스 분사부가 향하는 방향을 조절할 수 있는 방향 조절 브라켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리용 전극 시트 건조 장치.
  11. 배터리용 전극 시트 건조 방법에 있어서,
    a) 금속 박, 및 상기 금속 박의 일면 또는 양면에 코팅된 전극 슬러리를 포함하는 배터리용 전극 시트의 상기 전극 슬러리에 대한 램프 유닛의 광의 조사 및 상기 전극 슬러리에 대한 고온 가스의 분사 중 하나 이상에 의해 상기 전극 슬러리를 1차 건조시키는 단계;
    b) 상기 전극 슬러리에 적외선을 조사함으로써 상기 전극 슬러리를 2차 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    배터리용 전극 시트 건조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 a) 단계 이전에, a1) 상기 금속박의 양면에 상기 전극 슬러리를 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리용 전극 시트 건조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 a1) 단계 및 상기 a) 단계가 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 배터리용 전극 시트 건조 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 a) 단계는 상기 전극 슬러리에 대하여 상기 고온 가스를 분사하는 단계, 및 분사된 상기 고온 가스를 흡입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리용 전극 시트 건조 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 a) 단계는 상기 광을 방사하는 단계, 및 방사된 상기 광을 상기 전극 슬러리에 집중시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리용 전극 시트 건조 방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 b) 단계는 제1 가스 분사부에 의해 상기 배터리용 전극 시트와 윈도우 사이에 형성된 유로에 가스를 분사하는 단계, 및 상기 유로로부터 상기 가스를 흡입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리용 전극 시트 건조 방법.
  17. 제11항에 있어서, 상기 b) 단계는 상기 적외선을 조사하는 램프 본체가 배치되는 내부 공간을 가진 노즐 관의 노즐로부터 상기 배터리용 전극 시트를 향하여 고온 가스를 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리용 전극 시트 건조 방법.
  18. 제11항에 있어서, 상기 b) 단계 이후에, c) 열풍에 의해 상기 전극 슬러리를 3차 건조시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리용 전극 시트 건조 방법.
  19. 제14항에 있어서, 상기 a) 단계는 상기 고온 가스를 분사하는 제2 가스 분사부가 향하는 방향을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리용 전극 시트 건조 방법.
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