WO2022030901A1 - 다중 슬롯 다이 코터 - Google Patents

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WO2022030901A1
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die block
slot
die
angle
block
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PCT/KR2021/010019
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이택수
전신욱
최상훈
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to a multi-slot die coater capable of simultaneously forming two or more layers by wet, and more specifically, to a multi-slot die coater that improves the width direction deviation of a slot gap caused by a structural feature including a thin die block. It relates to a multi-slot die coater.
  • This application is a priority claim application for Korean Patent Application No. 10-2020-0097073 filed on August 3, 2020 and Korean Patent Application No. 10-2021-0096692 filed on July 22, 2021 , all contents disclosed in the specification and drawings of the application are incorporated herein by reference.
  • Such secondary batteries essentially include an electrode assembly, which is a power generation element.
  • the electrode assembly has a form in which a positive electrode, a separator, and a negative electrode are laminated at least once, and the positive electrode and the negative electrode are prepared by coating and drying a positive electrode active material slurry and a negative electrode active material slurry on a current collector made of aluminum foil and copper foil, respectively.
  • the positive electrode active material slurry and the negative electrode active material slurry should be uniformly coated on the current collector, and a slot die coater is conventionally used.
  • FIG. 1 shows an example of a coating method using a conventional slot die coater.
  • the electrode active material slurry discharged from the slot die coater 30 is applied on the current collector 20 transferred by the coating roll 10 .
  • the electrode active material slurry discharged from the slot die coater 30 is widely applied to one surface of the current collector 20 to form an electrode active material layer.
  • the slot die coater 30 includes two die blocks 31 and 32 and a slot 35 is formed between the two die blocks 31 and 32, and a discharge port communicating with one slot 35 ( 37) by discharging one kind of electrode active material slurry to form one electrode active material layer.
  • the thickness of the electrode active material layer which was about 130 ⁇ m, gradually increased to reach 300 ⁇ m.
  • the thick electrode active material layer is formed with the conventional slot die coater 30
  • migration of the binder and the conductive material in the active material slurry intensifies during drying, so that the final electrode is non-uniformly manufactured.
  • the electrode active material layer is applied thinly and then dried, then coated over it again and then coated twice, it takes a long time.
  • a dual slot die coater capable of simultaneously applying two types of electrode active material slurries is required.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view along the traveling direction (MD direction) of the current collector in the conventional dual slot die coater.
  • the dual slot die coater 40 is configured by assembling three die blocks 41 , 42 , 43 .
  • Two slots 45 and 46 are provided because a slot is formed between the die blocks 41, 42, 43 adjacent to each other.
  • an additional electrode active material slurry is continuously applied on the electrode active material layer formed by the previously applied electrode active material slurry.
  • two layers of electrode active material layers can be formed at the same time.
  • each electrode active material layer is affected by the discharge amount of the electrode active material slurry through the discharge ports 47 and 48, and the discharge amount of the electrode active material slurry depends on the size (slot gap) of each discharge port 47 and 48. Because it is greatly affected by do.
  • this slot gap is not only a variable that can be adjusted sensitively enough to change greatly depending on the fastening strength of the bolts used for assembling between the die blocks 41, 42, 43, but also changes by the force with which the electrode active material slurry is discharged.
  • the slot die coater constitutes a slot on the mating surface of the die blocks, basically three die blocks 41, 42, 43 are required to have two slots 45 and 46 like the dual slot die coater 40. do.
  • the thickness of each of the die blocks 41 , 42 , 43 must be thin, and for this reason, it is inevitably Structurally, there is a problem that is vulnerable to deformation and torsion.
  • deformation or torsion occurs, the painstakingly adjusted slot gap is misaligned, which is a serious problem causing defects in the electrode process.
  • this problem will become more serious in a multi-slot die coater in which the number of die blocks is further increased by including two or more slots.
  • each die block 41 , 42 , 43 is vaguely increased (changed in angle), the discharge direction is changed to cause deterioration of coating processability. And, even if deformation and torsion are improved by increasing the thickness of the die blocks 41 and 43 located on the outer side of the three die blocks 41, 42, 43, the structurally weakest die block 42 located in the middle Compensation for deformation is still a difficult problem.
  • the present invention was devised in consideration of the above problems, and provides a multi-slot die coater that can improve the structurally vulnerable problem of deformation and torsion in a multi-slot die coater including three or more die blocks. would like to
  • a multi-slot die coater for solving the above problems is a multi-slot die coater having a lower slot and an upper slot, comprising: a lower die block; an intermediate die block disposed on the lower die block to form the lower slot therebetween; and an upper die block disposed on the intermediate die block to form the upper slot therebetween, wherein the middle die block has a first surface facing the upper die block and the middle surface It is characterized in that the angle formed by the second surface of the die block facing the lower die block is 20 degrees or more.
  • An angle between a first surface of the middle die block facing the upper die block and a second surface of the intermediate die block facing the lower die block may be 70 degrees or less.
  • An angle between a surface facing the first surface in the upper die block and another surface adjacent to this surface is referred to as an angle of the upper die block, a surface facing the second surface in the lower die block, and this An angle formed by a surface adjacent to another adjacent surface is referred to as an angle of the lower die block, wherein the first surface of the intermediate die block facing the upper die block and the second surface of the intermediate die block facing the lower die block If the angle formed by the two surfaces is the angle of the middle die block, the sum of the angle of the upper die block, the angle of the middle die block, and the angle of the lower die block may be up to 180 degrees.
  • a slot die coater wherein the lower die block, the intermediate die block and the upper die block each have a lower die lip, an intermediate die lip and an upper die lip forming a tip portion thereof, and are disposed between the lower die lip and the intermediate die lip. a lower outlet communicating with the lower slot is formed, an upper outlet communicating with the upper slot is formed between the middle die lip and the upper die lip, and the multi-slot die coater is provided on the surface of the continuously running substrate.
  • the electrode active material slurry is extruded and applied through at least one of the lower slot and the upper slot, and the angle between the lower outlet and the upper outlet is the electrode active material slurry discharged from the upper outlet and the electrode active material discharged from the lower outlet It is preferable to determine the angle between the first surface and the second surface so that the slurry does not form a vortex immediately after simultaneous discharge.
  • the lower slot and the upper slot may form an angle of 20 degrees to 70 degrees.
  • the deviation of each slot gap measured by measuring the slot gap of the lower slot and the slot gap of the upper slot for each position along the width direction of the multi-slot die coater is 10 ⁇ m It is preferable to determine the angle formed by the first surface and the second surface so as to be within.
  • the multi-slot die coater is to extrude and apply the electrode active material slurry through at least one of the lower slot and the upper slot to the surface of a continuously running substrate,
  • the multi-slot die coater is installed by discharging the electrode active material slurry in a substantially horizontal direction, the first surface is placed almost horizontally, and the opposite surface facing the first surface in the upper die block is also placed almost horizontally, , a surface opposite to a direction in which the electrode active material slurry is discharged from the lower die block, the middle die block, and the upper die block may be disposed substantially vertically.
  • the intermediate die block includes a first intermediate die block and a second intermediate die block which are provided to be movable relative to each other by being in face-to-face contact with each other up and down and sliding along the contact surface. and an angle between a surface of the second intermediate die block facing the upper die block and a surface of the second intermediate die block facing the first intermediate die block may be 14 degrees or more.
  • an angle between a surface of the second intermediate die block facing the upper die block and a surface of the second intermediate die block facing the first intermediate die block may be 62 degrees or less.
  • an angle between a surface of the first intermediate die block facing the lower die block and a surface of the first intermediate die block facing the second intermediate die block may be 14 degrees or more and 62 degrees or less.
  • the first intermediate die block may be fixedly coupled to the lower die block
  • the second intermediate die block may be fixedly coupled to the upper die block.
  • the lower die block, the middle die block and the upper die block each have a lower die lip, an intermediate die lip and an upper die lip forming a tip portion thereof, and the lower die block
  • a lower discharge port communicating with the lower slot is formed between the die lip and the middle die lip
  • an upper discharge port communicating with the upper slot is formed between the middle die lip and the upper die lip
  • the lower discharge port and the upper part are formed between the die lip and the middle die lip.
  • a predetermined step may be formed between the discharge ports.
  • a first spacer interposed between the lower die block and the middle die block to adjust a width of the lower slot, and between the middle die block and the upper die block It may further include a second spacer interposed in the upper slot to adjust the width.
  • the lower die block contains a first manifold for receiving a first coating solution and communicating with the lower slot, the middle die block receiving a second coating solution, and A second manifold communicating with the upper slot may be provided.
  • the angle of the die block is limited to improve deformation or distortion of the die block, which is structurally weak because it has a thin thickness.
  • the present invention proposes the minimum angle of the die block, in particular the minimum angle of the intermediate die block, which only produces an acceptable level of deformation. According to the present invention, even considering that the die block is deformed by the force of the fastening bolt and the pressure of the discharged electrode active material slurry, it is possible to uniformly control the coating amount by maintaining a uniform ( ⁇ 2%) slot gap. have.
  • the electrode active material slurry may leak from the bonding surface between the die blocks. Since the die block of the present invention has an angle that minimizes deformation, it can be used without leakage of the electrode active material slurry by sufficiently applying a bolt force.
  • the slot gap was changed even by the pressure of the electrode active material slurry, and in particular, the slot gap difference between the side and the center along the TD direction was severe. Since the die block of the present invention has an angle that minimizes deformation, even if deformation occurs due to the supplied electrode active material slurry pressure, it occurs within an acceptable level. Therefore, uniform quality using a multi-slot die coater with a uniform slot gap of coating products, particularly electrodes for secondary batteries, can be obtained.
  • the present invention it is possible to limit the minimum allowable range of deformation and distortion by controlling the die block angle. Even if the discharge pressure of the electrode active material slurry increases, the effect of maintaining the once adjusted slot gap is excellent. This has the effect of securing the coating processability and securing reproducibility.
  • a coating layer particularly an electrode active material layer, can be uniformly formed to a desired thickness, and preferably, since simultaneous coating of two or more kinds of electrode active material slurries is possible, both performance and productivity are excellent.
  • the multi-slot die coater of the present invention When the multi-slot die coater of the present invention is used to manufacture an electrode of a secondary battery by coating an electrode active material slurry on the current collector while driving the current collector, uniform coating is possible even under high-speed running or long-width application conditions. have.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of using a slot die coater according to the prior art.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a dual slot die coater according to the prior art.
  • FIG 3 is a schematic cross-sectional view of a multi-slot die coater according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic exploded perspective view of a multi-slot die coater according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a multi-slot die coater according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a case in which a positional difference between an upper outlet and a lower outlet is generated due to a relative movement between the lower die block and the upper die block in the multi-slot die coater of FIG. 5 .
  • FIG. 7 shows a coating aspect according to a change in the die block angle in a comparative example.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a side and a center portion in the width direction in a comparative example.
  • the multi-slot die coater may have two or more slots. Basically, it is an apparatus having a lower slot and an upper slot and coating a coating solution in a double layer on a substrate.
  • the 'substrate' described below is the current collector and the coating solution is the 'electrode active material slurry'.
  • Both the first coating solution and the second coating solution are electrode active material slurries, and the composition (type of active material, conductive material, binder), content (amount of active material, conductive material, binder), or physical properties are the same or different electrode active material slurries.
  • the multi-slot die coater according to an embodiment of the present invention is optimized for electrode manufacturing in which two or more kinds of electrode active material slurries are applied simultaneously or pattern-coated while alternately applying two or more kinds of electrode active material slurries.
  • the substrate may be a porous support constituting the separation membrane
  • the first coating solution and the second coating solution may be organic materials having different compositions or physical properties. That is, if thin film coating is required, the base material, the first coating liquid, and the second coating liquid may be any.
  • the deformation or distortion of the die block is also caused by the force of the bolt used for fastening the block die and the pressure of the coating solution supplied during coating.
  • the present inventors discovered that when the die block is manufactured at an angle that causes deformation beyond the allowable level of deformation, the amount of deformation increases and the uneven coating amount is coated. .
  • the present invention proposes the minimum angle of the die block, in particular the minimum angle of the intermediate die block, which only produces an acceptable level of deformation.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a multi-slot die coater according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a schematic exploded perspective view of a multi-slot die coater according to an embodiment of the present invention.
  • the multi-slot die coater 100 is a dual slot die coater having a lower slot 101 and an upper slot 102, and is the same as or through the lower slot 101 and the upper slot 102. It is a device capable of coating two different types of coating solutions on the substrate 300 simultaneously or alternately. 3 and 4 , the multi-slot die coater 100 includes a lower die block 110 , an intermediate die block 120 disposed on the lower die block 110 , and the intermediate die block 120 . and an upper die block 130 disposed on top of the .
  • the multi-slot die coater 100 is installed in a substantially horizontal direction (X direction) in which the electrode active material slurry, which is a coating solution, is discharged (approximately: ⁇ 5 degrees).
  • the middle die block 120 is a block located in the middle among the blocks constituting the multi-slot die coater 100, and is disposed between the lower die block 110 and the upper die block 130 to form a dual slot.
  • the cross section of the intermediate die block 120 of this embodiment is a right triangle, this shape is not necessarily limited thereto.
  • the cross section may be provided as an isosceles triangle.
  • the first side 120a on which the middle die block 120 faces the upper die block 130 lies substantially horizontally, and the first side 120a of the upper die block 130 faces the side 130b opposite the first side 120a.
  • the opposite surface 130d that is, the surface forming the upper surface of the outer circumferential surface of the multi-slot die coater 100 is also placed almost horizontally. In this way, the first surface 120a and the opposite surface 130d are substantially parallel to each other.
  • the opposite surface (110d, that is, the surface that forms the lower surface of the outer peripheral surface of the multi-slot die coater 100) of the surface 110b that the lower die block 110 faces the intermediate die block 120 is also placed almost horizontally, , this surface becomes the bottom surface 110d (XZ plane).
  • the bottom surface 110d of the lower die block 110 and the upper die block (110d) and the upper die block ( The upper surface 130d of 130 may be manufactured to be almost perpendicular to the rear surfaces 110c and 130c.
  • the first surface 120a of the intermediate die block 120 may be manufactured to be substantially perpendicular to the rear surface 120c.
  • the state in which the lower die block 110, the intermediate die block 120, and the upper die block 130 are combined has an approximately rectangular parallelepiped shape as a whole, and only the front portion from which the coating liquid is discharged is inclined toward the substrate 300.
  • This is advantageous in that the shape after assembly is substantially similar to that of a slot die coater having a single slot (eg, 30 in FIG. 1 ), so that a slot die coater pedestal and the like can be shared.
  • the multi-slot die coater 100 may further include two or more fixing parts 140 provided on the rear surfaces 110c, 120c, and 130c thereof.
  • the fixing part 140 is provided for fastening between the lower die block 110 and the intermediate die block 120 and for fastening between the middle die block 120 and the upper die block 130 .
  • a plurality of fixing units 140 may be provided along the width direction of the multi-slot die coater 100 . Bolts are fastened to the fixing part 140 , and through this, the lower die block 110 , the middle die block 120 , and the upper die block 130 are assembled with each other.
  • the lower die block 110 , the middle die block 120 , and the upper die block 130 are not necessarily limited to the above examples, for example, with the electrode active material slurry discharging direction facing up and the rear surfaces 110c and 120c , 130c) may be configured as a vertical die having a bottom surface.
  • the die blocks 110 , 120 , 130 are made of, for example, SUS material.
  • Materials that are easy to process such as SUS420J2, SUS630, SUS440C, SUS304, and SUS316L, can be used.
  • SUS has advantages in that it is easy to process, inexpensive, has high corrosion resistance, and can be manufactured in a desired shape at low cost.
  • the lower die block 110 is a block located at the bottom of the blocks constituting the multi-slot die coater 100, and the surface 110b facing the middle die block 120 is approximately with respect to the bottom surface 110d. It has an inclined shape to form an angle of 20 to 60 degrees.
  • the lower slot 101 may be formed between the lower die block 110 and the middle die block 120 where they face each other.
  • the first spacer 113 is interposed between the lower die block 110 and the intermediate die block 120 to provide a gap therebetween, so that the lower slot corresponding to the passage through which the first coating solution 50 can flow. (101) can be formed.
  • the thickness of the first spacer 113 determines the vertical width (Y-axis direction, slot gap) of the lower slot 101 .
  • conventional die blocks are susceptible to deformation and torsion, making it difficult to maintain a slot gap.
  • one region of the first spacer 113 is cut to have a first opening 113a , and the lower die block 110 and the middle die block 120 have opposite surfaces of each other. It may be interposed in the remaining portion except for one side of the border area. Accordingly, the lower discharge port 101a through which the first coating liquid 50 can be discharged to the outside is formed only between the front end of the lower die block 110 and the front end of the intermediate die block 120 .
  • the front end of the lower die block 110 and the front end of the intermediate die block 120 are defined as a lower die lip 111 and an intermediate die lip 121, respectively.
  • the lower outlet 101a is a lower die lip. It can be said that it is formed by being spaced apart between (111) and the intermediate die lip (121).
  • the first coating solution 50 does not leak through the gap between the lower die block 110 and the middle die block 120 except for the area where the lower discharge port 101a is formed. Since it also functions as a gasket to prevent it, it is preferably made of a material having sealing properties.
  • the lower die block 110 has a predetermined depth on a surface 110b facing the middle die block 120 and includes a first manifold 112 communicating with the lower slot 101 .
  • the first manifold 112 is connected to a first coating solution supply chamber (not shown) installed outside through a supply pipe to receive the first coating solution 50 .
  • a first coating solution supply chamber (not shown) installed outside through a supply pipe to receive the first coating solution 50 .
  • the first manifold 112 may be provided on a surface 120b of the intermediate die block 120 facing the lower die block 110 .
  • the upper die block 130 is disposed to face the first surface 120a that is the upper surface of the intermediate die block 120 that is horizontal with respect to the bottom surface.
  • the upper slot 102 is thus formed between the middle die block 120 and the upper die block 130 where they face.
  • the second spacer 133 may be interposed between the middle die block 120 and the upper die block 130 to provide a gap therebetween. Accordingly, an upper slot 102 corresponding to a passage through which the second coating liquid 60 can flow is formed. In this case, the vertical width (Y-axis direction, slot gap) of the upper slot 102 is determined by the second spacer 133 .
  • conventional die blocks are susceptible to deformation and torsion, making it difficult to maintain a slot gap.
  • the second spacer 133 has a structure similar to that of the above-described first spacer 113 , and has a second opening 133a in which one region is cut, and the middle die block 120 and the upper die block 130 . It is interposed only in the remaining portion except for one side of the edge area of each of the opposing surfaces.
  • the circumferential direction except for the front of the upper slot 102 is blocked, and the upper discharge port 102a is formed only between the front end of the intermediate die block 120 and the front end of the upper die block 130 .
  • the front end of the upper die block 130 is defined as an upper die lip 131 , in other words, the upper discharge port 102a is a place formed by being spaced apart between the middle die lip 121 and the upper die lip 131 .
  • the intermediate die block 120 has a predetermined depth on the first surface 120a, which is a surface facing the upper die block 130 , and includes a second manifold 132 communicating with the upper slot 102 .
  • the second manifold 132 is connected to the second coating solution 60 supply chamber and the supply pipe installed outside to receive the second coating solution 60 .
  • the second coating solution 60 is supplied from the outside along the pipe-shaped supply pipe and is filled in the second manifold 132 , the second coating solution 60 is in communication with the second manifold 132 , the upper slot The flow is guided along (102) and discharged to the outside through the upper discharge port (102a).
  • the second manifold 132 may be provided on the surface 130b of the upper die block 130 facing the middle die block 120 .
  • the upper slot 102 and the lower slot 101 form a constant angle, and the angle may be approximately 20 degrees to 70 degrees.
  • the upper slot 102 and the lower slot 101 intersect each other in one place, and the upper discharge port 102a and the lower discharge port 101a may be provided near the intersection point. Accordingly, the discharge points of the first coating liquid 50 and the second coating liquid 60 may be concentrated in approximately one place.
  • a rotatably provided coating roll 200 is disposed in front of the multi-slot die coater 100, and the substrate to be coated by rotating the coating roll 200 While driving 300, the first coating liquid 50 and the second coating liquid 60 may be continuously contacted with the surface of the substrate 300 to coat the substrate 300 in a double layer. Alternatively, the supply and interruption of the first coating liquid 50 and the supply and interruption of the second coating liquid 60 may be alternately performed to form a pattern coating intermittently on the substrate 300 .
  • the angle ⁇ formed by this, that is, the angle of the intermediate die block 120 is set to 20 degrees or more.
  • 20 degrees is the minimum angle.
  • the angle ⁇ may be 20 degrees or more. If it is less than 20 degrees, the intermediate die block 120 becomes too thin and becomes very vulnerable to deformation and torsion. In the present invention, 20 degrees is suggested as a minimum angle to generate only an allowable level of deformation. Since the intermediate die block 120 becomes thicker as the angle ⁇ increases, it will be advantageous in terms of deformation and torsion.
  • the upper limit of the angle ⁇ may be determined as follows. In the upper die block 130 , the angle formed by the surface 130b facing the first surface 120a and the other surface 130a adjacent to and adjacent to the surface 130b, that is, the angle of the upper die block 130 and the , The angle of the lower die block 110, which is the angle formed by the surface 110b facing the second surface 120b in the lower die block 110, and the other surface 110a adjacent to this surface 110b And, when all the angles of the intermediate die block 120 are added up, it can be made to be a maximum of 180 degrees. Then, the upper limit of the angle of the intermediate die block 120 becomes a value obtained by subtracting the angle of the upper die block 130 and the angle of the lower die block 110 from 180 degrees.
  • the angle of the upper die block 130 and the angle of the lower die block 110 may be variously determined.
  • the electrode active material slurry discharged from the upper discharge port 102a and the electrode active material slurry discharged from the lower discharge port 101a are within a range that does not form a vortex immediately after simultaneous discharge.
  • the angle formed by the discharge port 102a may be determined, and accordingly, the upper limit of the angle ⁇ formed between the first surface 120a and the second surface 120b may be determined.
  • the angle ⁇ is within 10 ⁇ m of each slot gap measured by measuring the slot gap of the lower slot 101 and the slot gap of the upper slot 102 for each position along the width direction of the multi-slot die coater 100 . decide to become The deviation of the slot gap may indicate the difference between the largest slot gap and the smallest slot gap. Usually, the slot gap is the largest at the center in the width direction, and the slot gap becomes smaller toward the side in the width direction. If the deviation of each slot gap is greater than 10 ⁇ m, it is determined that the loading in the width direction is non-uniform. Since the widthwise loading nonuniformity leads to the capacity nonuniformity when the electrode is manufactured as a secondary battery in the future, it is not preferable due to the characteristics of the secondary battery.
  • the allowable level is managed so that the deviation of the slot gap is within 10 ⁇ m on the basis that the deviation of the slot gap is 10 ⁇ m.
  • the minimum value of the angle ⁇ of 20 degrees may be determined in consideration of the deviation of the slot gap.
  • the lower limit of the angle ⁇ is 20 degrees.
  • the upper limit of the angle ⁇ is determined in the range of 180 degrees or less in consideration of the angles of the two outlets 101a and 102a and the angles of the upper die block 130 and the lower die block 110 as well. can In particular, considering the case where the lower slot 101 and the upper slot 102 form an angle of 20 to 70 degrees as in the present embodiment, the upper limit of the angle ⁇ is 70 degrees. Accordingly, preferably, the angle ⁇ ranges from 20 degrees to 70 degrees.
  • the angle ⁇ is an angle between the first side 120a and the second side 120b in the middle die block 120, and the present invention proposes to manage the minimum angle of this angle ⁇ , but the upper die block
  • the angle of 130 may also be limited to at least 20 degrees.
  • the angle of the lower die block 110 may be limited to at least 20 degrees.
  • the die block is different from the die block 110 so as to improve the deformation or distortion of the die block, which is structurally weak because it has a thin thickness. , 130) and constrains the angle ⁇ between the facing surface.
  • the minimum angle of the die block in particular, the minimum angle ⁇ of the intermediate die block 120, which generates only an acceptable level of deformation, is proposed to be 20 degrees. According to the present invention, even considering that the die block is deformed by the force of the fastening bolt and the pressure of the discharged electrode active material slurry, it is possible to uniformly control the coating amount by maintaining a uniform ( ⁇ 2%) slot gap. have.
  • the electrode active material slurry may leak from the bonding surface between the die blocks. Since the die block of the present invention has an angle that minimizes deformation, it can be used without leakage of the electrode active material slurry by applying sufficient bolt force.
  • the slot gap was changed even by the pressure of the electrode active material slurry, and in particular, the slot gap difference between the side and the center along the TD direction was severe. Since the die block of the present invention has an angle that minimizes deformation, even if deformation occurs due to the supplied electrode active material slurry pressure, it occurs within an acceptable level. Therefore, uniform quality using a multi-slot die coater with a uniform slot gap of coating products, particularly electrodes for secondary batteries, can be obtained.
  • the present invention it is possible to limit the minimum allowable range of deformation and distortion by controlling the die block angle. Even if the discharge pressure of the electrode active material slurry increases, the effect of maintaining the once adjusted slot gap is excellent. This has the effect of securing the coating processability and securing reproducibility.
  • a coating layer particularly an electrode active material layer
  • a coating layer can be uniformly formed to a desired thickness, and preferably, two types of electrode active material slurries can be coated simultaneously, so both performance and productivity are excellent.
  • the multi-slot die coater of the present invention When the multi-slot die coater of the present invention is used to manufacture an electrode of a secondary battery by coating an electrode active material slurry on the current collector while driving the current collector, uniform coating is possible even under high-speed running or long-width application conditions. have.
  • the case of applying the coating solution in two layers or the case of pattern coating by supplying the coating solution alternately has been described as an example, but it is also applied when three or more layers are simultaneously applied by providing three or more slots. What is possible will be known without further explanation. It will be understood without explaining in detail that four or more die blocks are required to have more than three slots.
  • FIGS. 5 and 6 The same reference numerals as in the above-described embodiment denote the same members, and duplicate descriptions of the same members will be omitted, and differences from the above-described embodiments will be mainly described.
  • the intermediate die block 120 consists of one block, so that the relative positions of the upper discharge port 102a and the lower discharge port 101a cannot be variably adjusted, but according to another embodiment of the present invention, The relative positions of the upper outlet 102a and the lower outlet 101a can be easily adjusted.
  • the intermediate die block 120 includes a first intermediate die block 122 and a second intermediate die block 124 , and the The first intermediate die block 122 and the second intermediate die block 124 face-to-face contact with each other up and down, but slide along the contact surface to be movable relative to each other.
  • the first intermediate die block 122 is fixedly coupled to the lower die block 110 by bolting, etc.
  • the second intermediate die block 124 is fixedly coupled to the upper die block 130 by bolting, etc. do. Accordingly, the first intermediate die block 122 and the lower die block block 110 may move integrally, and the second intermediate die block 124 and the upper die block 130 may move integrally.
  • the multi-slot die coater 100' further includes two or more first fixing parts 140' provided on the rear surfaces 110c, 120c, and 130c thereof.
  • the first fixing part 140 ′ is provided for fastening the lower die block 110 and the first intermediate die block 122 and for fastening the second intermediate die block 124 and the upper die block 130 .
  • the second fixing part 140 ′′ fastens the first intermediate die block 122 and the second intermediate die block 124 , and connects the lower die block 110 and the upper die block 130 .
  • the second fixing part 140 ′′ has a certain level of assembly tolerance (about 300 ⁇ m to about 300 ⁇ m) in consideration of the fact that the first intermediate die block 122 and the second intermediate die block 124 must be relatively movable. 500 ⁇ m range) and installed. That is, the first intermediate die block 122 and the second intermediate die block 124 are allowed to move forward or backward so that they can be slidably and fixed, the second fixing part 140 ′′ is the first intermediate It is fixed so that movement of a certain level or more does not occur between the die block 122 and the second intermediate die block 124 , but fine movement is allowed due to assembly tolerances.
  • the two outlets 101a and 102a may be spaced apart from each other in the horizontal direction to be disposed in front and back. That is, as shown in FIGS. 5 and 6, a separate device for adjusting the shape of the multi-slot die coater 100 ′ is used, or the lower die block 110 and the upper die block 110 and the upper die block ( 130) can be made relative to the movement (illustration of the second fixing part 140 ′′ in FIG. 6 is omitted for convenience).
  • the upper die block 130 is moved along the sliding surface by a certain distance backward or forward opposite to the discharge direction of the coating liquids 50 and 60 ( D) to form a step between the lower outlet 101a and the upper outlet 102a.
  • the sliding surface means opposite surfaces of the first intermediate die block 122 and the second intermediate die block 124 .
  • the width (D) of the step formed in this way may be determined within the range of approximately several hundred micrometers to several millimeters, which are the physical properties of the first coating solution 50 and the second coating solution 60 formed on the substrate 300, It may be determined according to the viscosity or the desired thickness for each layer on the substrate 300 . For example, as the thickness of the coating layer to be formed on the substrate 300 increases, the width D of the step may increase.
  • the second coating solution 60 discharged from the upper outlet 102a is reduced to the lower outlet 101a. ) or the first coating liquid 50 discharged from the lower discharge port 101a is not likely to flow into the upper discharge port 102a.
  • the coating liquid discharged through the lower discharge port 101a or the upper discharge port 102a is blocked by the surface forming the step formed between the lower discharge port 101a and the upper discharge port 102a, so that there is no fear of flowing into the other discharge port. , whereby a more smooth multi-layer active material coating process can proceed.
  • the multi-slot die coater 100 ′ according to another embodiment of the present invention as described above, in a case where it is necessary to change the relative position between the lower outlet 101a and the upper outlet 102a, the lower die block 110 and / Or it can be adjusted simply by sliding movement of the upper die block 130, and since there is no need to disassemble and reassemble each die block 110, 120, 130, fairness can be greatly improved.
  • a side 124a of the second intermediate die block 124 facing the upper die block 130 and a side 124b of the second intermediate die block 124 facing the first intermediate die block 122 is set to 14 degrees or more.
  • the number of die blocks increases by one compared to the multi-slot die coater 100 of the above-described embodiment, so that the thickness of the die block becomes thinner when the overall volume is maintained.
  • the angle ⁇ ′ of the second intermediate die block 124 is at least 14 degrees.
  • the angle ⁇ ' may be 14 degrees or more. If it is less than 14 degrees, the second intermediate die block 124 becomes too thin and becomes very vulnerable to deformation and torsion. In the embodiment of the present invention, 14 degrees is suggested as a minimum angle to generate only an allowable level of deformation. Since the second intermediate die block 124 becomes thicker as the angle ⁇ ' increases, it will be advantageous in terms of deformation and torsion.
  • the angle ⁇ ' cannot be made large because it also affects the angle formed between the lower outlet 101a and the upper outlet 102a. Therefore, even here, the electrode active material slurry discharged from the upper discharge port 102a and the electrode active material slurry discharged from the lower discharge port 101a are within a range that does not form a vortex immediately after simultaneous discharge.
  • the lower discharge port 101a and the upper discharge port 102a It is possible to determine the angle formed by and to determine the upper limit of the angle ⁇ ' accordingly.
  • the angle ⁇ ' is each slot measured by measuring the slot gap of the lower slot 101 and the slot gap of the upper slot 102 for each position along the width direction of the multi-slot die coater 100'. It is determined that the deviation of the gap is within 10 ⁇ m. If the deviation of each slot gap is greater than 10 ⁇ m, it is determined that the loading in the width direction is non-uniform.
  • the minimum angle of 14 degrees may be determined in consideration of the deviation of the slot gap in the multi-slot die coater 100 ′ having four die blocks as described above.
  • the angle ⁇ ' is an angle between the surfaces facing the second intermediate die block 124 and the other adjacent die blocks 130 and 122, and the present invention proposes to manage the minimum angle of this angle ⁇ '.
  • the surface 130b facing the surface 124a of the second intermediate die block 124 and the other surface 130a adjacent to and adjacent to the surface 130b of the upper die block 130 form the upper part of the upper die block 130 .
  • the angle of the die block 130 may also be limited to at least 14 degrees.
  • the first intermediate die block ( 122) can also be limited to at least 14 degrees.
  • the lower die block 110 is an angle formed by the surface 110b facing the first intermediate die block 122 in the lower die block 110 and the other surface 110a adjacent to the surface 110b.
  • the angle may also be limited to at least 14 degrees.
  • the lower limit of the angle [theta]' is 14 degrees.
  • the upper limit of the angle ⁇ ' is the upper die block 130, the first intermediate die block 122, and the lower die block 110 in consideration of the angles of the two outlets 101a and 102a. Considering the angle, it can be determined in the range of 180 degrees or less.
  • the lower limit can be determined as follows. For example, assuming that the upper slot 102 has an angle of 90 degrees with respect to the surface of the substrate 300 in the multi-slot die coater 100 ′, the surface 124a of the second intermediate die block 124 and The angle (angle of the second intermediate die block 124 + the angle of the first intermediate die block 122 + the angle of the lower die block 110) formed by the surface 110a of the lower die block 110 is 90 degrees at most is (180 degrees minus 90 degrees).
  • the maximum angle of the second intermediate die block 124 is 62 degrees. Accordingly, when the multi-slot die coater 100 ′ is used so that the ejection direction of the upper slot 102 has an angle of 90 degrees with respect to the surface of the substrate 300 , the angle ⁇ ′ of the second intermediate die block 124 . ) can be managed in the range of 14 degrees or more and 62 degrees or less. Accordingly, assuming that the upper slot 102 in the multi-slot die coater 100' has an angle of 90 degrees with respect to the surface of the substrate 300, preferably the angle ⁇ ' is in the range of 14 degrees to 62 degrees. .
  • the angle of the second intermediate die block 124 and the first intermediate die block 122 are The maximum angle including the angles may be 70 degrees.
  • the lower limit of the angle of the second intermediate die block 124 and the first intermediate die block 122 is 14 degrees
  • 56 degrees obtained by subtracting 14 degrees from 70 degrees becomes the lower limit of the angle ⁇ '.
  • the angle ⁇ ' ranges from 14 degrees to 56 degrees.
  • the lower limit of the angle ⁇ ' is fixed at 14 degrees, but the upper limit of the angle ⁇ ' is the angle of the upper slot 102 or the angle between the upper slot 102 and the lower slot 101 or other conditions. It can be changed to your satisfaction.
  • the original dual slot die coater is structurally vulnerable to deformation and torsion due to the thin thickness of each die block. If the size of the die block is vaguely increased (changed in angle), the discharge direction is changed, thereby causing deterioration of coating processability.
  • the upper slot and the lower slot were analyzed by tilting each of the upper and lower slots by 30 degrees in the direction away from the middle die block.
  • FIG. 7 shows a coating aspect according to a change in the die block angle in a comparative example.
  • each electrode active material slurry coating layer is as shown in FIG. 7 .
  • the location of the coating bead and the interface (separation point) is shown in FIG. 7 .
  • 7 shows a coating aspect according to a change in the die block angle in a comparative example. 7, (a), (b), and (c) represent case 1, case 2, and case 3, respectively.
  • Table 1 summarizes the coating bead position and the interface position for each case.
  • Coating stability can be judged by the position of the coating bead and the position of the interface.
  • case 2 was the same as or better than case 3 and case 1 was the worst (case 2 ⁇ case 3 > case 1).
  • case 1 and case 2 give a slope to either slot to form a V-shaped liquid supply method.
  • This liquid supply method has a problem in that it is difficult to form a double layer because intermixing occurs due to vortex formation in the region where the upper and lower slurries meet. In this way, when the size of the die block is increased and the angle is changed, the discharge direction is changed, thereby causing deterioration of coating processability.
  • the minimum allowable range of deformation and distortion is limited by controlling the die block angle. Conventionally, neither an understanding of the die block angle nor a clear standard have been presented.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a side and a center portion in a width direction in case 3 of a comparative example.
  • FIG. 8 shows a cross-section of the dual slot die coater of the side part, (b) of the center part.
  • the degree of deformation is indicated for each position in the die block, and the degree of deformation is 1 ⁇ 2 ⁇ 3.
  • the deformation of the first intermediate die block is small, and the change in the slot gap of the lower slot is small compared to the change in the slot gap of the upper slot. It can be seen that the gap change also reaches a level that cannot be ignored.
  • the slot gap deviation can be managed within an acceptable level by limiting the minimum angle of the second intermediate die block.
  • the slot gap (the size of the outlet between the upper die block and the middle die block, that is, the gap of the upper slot) according to each bolt fastening strength when the upper die block and the middle die block are assembled is the die perpendicular to the running direction. Measurements were taken along the TD direction, which is the width direction of the block, and are summarized in FIG. 9 and Table 2.
  • 9 is a graph showing a change in the slot gap along the TD direction according to the fastening strength in a comparative example.
  • the X-axis represents the TD direction displacement measured from one end of the die block
  • the Y-axis represents the slot gap size.
  • the angle ( ⁇ or ⁇ ') of the die block is determined so that the deviation of the slot gap of the multi-slot die coater is within 10 ⁇ m. If the deviation of each slot gap is greater than 10 ⁇ m, it is determined that the loading in the width direction is non-uniform. Since the widthwise loading nonuniformity leads to a capacity nonuniformity when the electrode is manufactured as a secondary battery in the future, it is not preferable due to the characteristics of the secondary battery. Accordingly, in the embodiment of the present invention, the allowable level is managed so that the deviation of the slot gap is within 10 ⁇ m on the basis of the deviation of the slot gap of 10 ⁇ m. When there are three die blocks, the minimum angle of the intermediate die block is 20 degrees, and when there are four die blocks, the minimum angle of the second intermediate die block is 14 degrees, which is determined in consideration of the deviation of the slot gap.
  • the slot gap of the upper slot when the angle of the second intermediate die block is 10 degrees (Comparative Example) and 14 degrees (Example) were measured and shown in Table 3 below.
  • the target value of the slot gap was set to 1 mm, and the extent to which the slot gap increased in the center compared to the side in the width direction according to various discharge pressures of the slurry was obtained and summarized.
  • the permissible level is based on a deviation of the slot gap of 10 ⁇ m.
  • Table 3 up to the pressures of 34 and 54 kPa, even if the angle of the second intermediate die block is 10 degrees, there is no problem because the deviation falls within 10 ⁇ m.
  • the slurry discharge pressure may vary depending on the coating conditions (loading amount, coating speed), and in general, a pressure of 100 kPa or less is used in secondary batteries. From 74 kPa, which is close to 100 kPa, the slot gap deviation of the upper slot exceeds the allowable level when the angle of the second intermediate die block is 10 degrees.
  • both the slot gap deviation of the upper slot and the slot gap deviation of the lower slot greatly deviates from 10 ⁇ m when the angle of the second intermediate die block is 10 degrees.
  • both the slot gap deviation of the upper slot and the slot gap deviation of the lower slot fall within 10 ⁇ m. Therefore, the minimum value of the angle of the second intermediate die block must be 14 degrees so that the slot gap can be managed within an acceptable level of deformation.
  • the angle between the upper slot 102 and the surface of the substrate 300 that is, the angle of the upper discharge port 102a is fixed to 90 degrees, and the middle
  • the angle of the die block 120 was 15 degrees (Comparative Example 1-1), 20 degrees (Example 1-1), 70 degrees (Example 1-2), and 75 degrees (Comparative) For Example 1-2)
  • the slot gap deviation of the lower slot was obtained and shown in Table 4 below.
  • the angle of the lower discharge port 101a becomes 75 degrees, 70 degrees, 20 degrees, and 15 degrees.
  • the target value of the slot gap was 1 mm
  • the discharge pressure of the slurry was 100 kPa
  • the extent to which the slot gap increased in the center compared to the side in the width direction was calculated and summarized.
  • the multi-slot die coater used for the simulation had an overall width of 1500 cm along the TD direction, a total height of 190 cm from the upper surface of the upper die block to the lower surface of the lower die block, and a front and back length of 190 cm along the MD direction. It was assumed that the width along the TD direction in the manifold containing the slurry was 1390 cm, and the land length, which is the distance from the end of the manifold to the discharge port, was 50 cm. It is assumed that the lower die block and the middle die block are fastened with 14 M14 bolts, and the middle die block and the upper die block are also fastened with 14 M14 bolts.
  • the permissible level is based on a deviation of the slot gap of 10 ⁇ m.
  • Comparative Example 1-1 and Comparative Example 1-2 had slot gap deviations of 12.1 ⁇ m and 11.7 ⁇ m, respectively, deviating from 10 ⁇ m.
  • the angle of the intermediate die block is 20 degrees (Example 1-1) or 70 degrees (Example 1-2) as suggested in the present invention
  • the slot gap deviations are 8.8 ⁇ m and 8 ⁇ m, respectively, within 10 ⁇ m.
  • the angle of the intermediate die block 120 must be between at least 20 degrees and 70 degrees, the slot gap can be managed within variations of this tolerance level.
  • the angle between the upper slot 102 and the surface of the substrate 300 is fixed to 90 degrees
  • the second intermediate die when each 14 degrees (Example 2-1), the second intermediate die
  • the angle of the second intermediate die block 124 is 70 degrees and the first intermediate
  • the slot gap deviation of the lower slot in each case was calculated and shown in Table 5 below.
  • the target value of the slot gap was set to 1 mm
  • the discharge pressure of the slurry was 94 kPa
  • the extent to which the slot gap increased in the center compared to the side in the width direction was calculated and summarized.
  • the multi-slot die coater used for the simulation was assumed to have an overall width of 1500 cm along the TD direction, a total height of 190 cm from the upper surface of the upper die block to the lower surface of the lower die block, and a front and back length of 190 cm along the MD direction. It was assumed that the width along the TD direction in the manifold containing the slurry was 1390 cm, and the land length, which is the distance from the end of the manifold to the discharge port, was 50 cm. It was assumed that the lower die block and the first intermediate die block were fastened with 14 M14 bolts, and the second intermediate die block and the upper die block were also fastened with 14 M14 bolts.
  • the permissible level is based on a deviation of the slot gap of 10 ⁇ m.
  • Comparative Example 2-1 and Comparative Example 2-2 had slot gap deviations of 11.6 ⁇ m and 13.5 ⁇ m, respectively, which were out of 10 ⁇ m.
  • the angle of the first intermediate die block 122 and the second intermediate die block 124 is 14 degrees (Example 2-1), and the angle of the second intermediate die block is 14 degrees (Example 2-1). is the maximum angle of 62 degrees (Example 2-2)
  • the slot gap deviations are 8.8 ⁇ m and 9,3 ⁇ m, respectively, and therefore fall within 10 ⁇ m. Therefore, when the angle between the upper slot 102 and the surface of the substrate 300 is fixed at 90 degrees, the angle of the second intermediate die block 124 must be at least 14 to 62 degrees so that the slot gap is managed within an acceptable level of deformation. can be

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Abstract

다중 슬롯 다이 코터에서 얇은 다이 블록을 포함하는 구조적인 특징으로 인해 발생하는 슬롯 갭의 폭 방향 편차를 개선한 것이다. 본 발명에 따른 다중 슬롯 다이 코터는, 하부 슬롯과 상부 슬롯을 구비하는 다중 슬롯 다이 코터로서, 하부 다이 블록; 상기 하부 다이 블록의 상부에 배치되어 상기 하부 다이 블록과의 사이에 상기 하부 슬롯을 형성하는 중간 다이 블록; 및 상기 중간 다이 블록의 상부에 배치되어 상기 중간 다이 블록과의 사이에 상기 상부 슬롯을 형성하는 상부 다이 블록을 포함하고, 상기 중간 다이 블록이 상기 상부 다이 블록과 대면하고 있는 제1 면과 상기 중간 다이 블록이 상기 하부 다이 블록과 대면하고 있는 제2 면이 이루는 각도가 20도 이상인 것을 특징으로 한다.

Description

다중 슬롯 다이 코터
본 발명은 2층 이상의 층을 습식으로 동시에 형성할 수 있는 다중 슬롯 다이 코터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 얇은 다이 블록을 포함하는 구조적인 특징으로 인해 발생하는 슬롯 갭의 폭 방향 편차를 개선한 다중 슬롯 다이 코터에 관한 것이다. 본 출원은 2020년 8월 3일자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2020-0097073호 및 2021년 7월 22일자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2021-0096692호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 이러한 이차전지는 발전 요소인 전극조립체를 필수적으로 포함하고 있다. 전극조립체는, 양극, 분리막 및 음극이 적어도 1회 이상 적층된 형태를 가지며, 양극과 음극은 각각 알루미늄 호일과 구리 호일로 이루어진 집전체에 양극 활물질 슬러리 및 음극 활물질 슬러리가 도포 및 건조되어 제조된다. 이차전지의 충방전 특성을 균일하게 하기 위해서는, 이러한 양극 활물질 슬러리 및 음극 활물질 슬러리가 집전체에 고르게 코팅되어야 하며, 종래부터 슬롯 다이 코터를 이용하고 있다.
도 1은 종래 슬롯 다이 코터를 이용한 코팅 방법의 일 예를 도시한다.
도 1을 참조하면, 슬롯 다이 코터를 이용한 전극 제조 방법에서는, 코팅 롤(10)에 의해 이송되는 집전체(20) 위에 슬롯 다이 코터(30)로부터 토출된 전극 활물질 슬러리를 도포하게 된다. 슬롯 다이 코터(30)에서 토출된 전극 활물질 슬러리는 집전체(20)의 일 면에 넓게 도포되어 전극 활물질층을 형성한다. 슬롯 다이 코터(30)는 2개의 다이 블록(31, 32)를 포함하고 2개의 다이 블록(31, 32) 사이에 슬롯(35)을 형성한 것으로, 1개의 슬롯(35)과 연통된 토출구(37)를 통해 1종의 전극 활물질 슬러리를 토출하여 1층의 전극 활물질층을 형성할 수가 있다.
고에너지 밀도의 이차전지를 제조하기 위하여, 130 ㎛ 정도이던 전극 활물질층의 두께는 점점 증가하여 300 ㎛에 달하고 있다. 두꺼운 전극 활물질층을 종래 슬롯 다이 코터(30)를 가지고 형성하고 나면 건조시 활물질 슬러리 안의 바인더와 도전재 마이그레이션(migration)이 심화되어 최종 전극이 불균일하게 제조된다. 이러한 문제를 해결한다고 전극 활물질층을 얇게 도포 후 건조하고 그 위에 다시 도포 후 건조하는 것과 같이 두 번에 걸쳐 코팅한다면 시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 전극 성능과 생산성을 동시에 향상시키기 위하여는 2종의 전극 활물질 슬러리를 동시에 도포할 수 있는 듀얼 슬롯 다이 코터가 필요하다.
도 2는 종래 듀얼 슬롯 다이 코터에서 집전체의 주행 방향(MD 방향)을 따른 단면도이다.
도 2를 참조하면, 듀얼 슬롯 다이 코터(40)는 3개의 다이 블록들(41, 42, 43)을 조립하여 구성한다. 서로 이웃하는 다이 블록들(41, 42, 43) 사이에 슬롯을 형성하기 때문에 2개의 슬롯(45, 46)을 구비한다. 각 슬롯(45, 46)에 연통되어 있는 토출구(47, 48)를 통해 2종의 전극 활물질 슬러리를 동시에 토출함으로써 먼저 도포된 전극 활물질 슬러리에 의해 형성된 전극 활물질층 상에 추가적인 전극 활물질 슬러리를 연속적으로 도포해 2층의 전극 활물질층을 동시에 형성할 수 있는 것이다.
이러한 듀얼 슬롯 다이 코터(40)를 이용하는 공정은, 서로 다른 토출구(47, 48)로부터 동시에 토출되는 전극 활물질 슬러리를 이용하여야 하기 때문에, 소망하는 두께로 각 전극 활물질층을 형성하는 것이 상당히 까다로운 면이 있다.
일반적으로, 각 전극 활물질층의 두께는 토출구(47, 48)를 통한 전극 활물질 슬러리의 토출량에 의해 영향을 받으며, 이러한 전극 활물질 슬러리의 토출량은 각 토출구(47, 48)의 크기(슬롯 갭)에 의해 크게 영향을 받기 때문에, 소망하는 두께를 만들어내기 위해서는 시험적으로 수 차례 코팅 공정을 수행하면서 각 다이 블록을 분해 후 재조립하여 슬롯 갭을 조정하고, 토출량을 다시 확인하는 작업을 반복할 것이 요구된다. 그런데 이 슬롯 갭은 다이 블록(41, 42, 43)간 조립에 사용하는 볼트의 체결강도에 따라서도 크게 변화될 만큼 민감하게 조정이 되는 변수일 뿐 아니라, 전극 활물질 슬러리가 토출되는 힘에 의해서도 변화될 수 있는 소지가 있다. 특히 MD 방향에 대해서 수직인 듀얼 슬롯 다이 코터(40)의 폭 방향 혹은 집전체의 폭 방향(TD 방향)으로 균일한 도포를 안정적으로 수행하기 위해서는 폭 방향으로 균일한 치수 정밀도가 필요한데, 생산량 증가를 위해 장폭의 집전체를 사용하기 위해 듀얼 슬롯 다이 코터(40)의 폭도 커지면 폭 방향으로 균일한 슬롯 갭 제어를 하는 것이 더욱 어려워진다.
슬롯 다이 코터는 다이 블록들의 결합면에 슬롯을 구성하기 때문에 듀얼 슬롯 다이 코터(40)처럼 2개의 슬롯(45, 46)을 구비하려면 기본적으로 3개의 다이 블록들(41, 42, 43)이 필요하다. 1개의 슬롯을 구비하는 기존 슬롯 다이 코터(30)와 유사한 풋 프린트(foot print)와 볼륨을 가지는 장치로 구성하려면 각 다이 블록들(41, 42, 43)의 두께가 얇아야 하고, 이 때문에 필연적으로 구조적으로 변형과 비틀림에 취약한 문제가 있다. 변형이나 비틀림이 발생하면 애써 조정한 슬롯 갭이 틀어지게 되어 전극 공정의 불량을 야기하는 심각한 문제가 된다. 뿐만 아니라 두 개 이상의 슬롯들을 포함하게 되어 다이 블록들의 개수가 더 늘어나게 되는 다중 슬롯 다이 코터에서는 이러한 문제가 더욱 심각해질 것이다.
이를 해결하고자 각 다이 블록(41, 42, 43)들의 크기를 막연히 키우거나(각도 변경)하면, 토출 방향이 바뀌어 코팅 공정성의 저하를 야기하게 된다. 그리고, 3개의 다이 블록들(41, 42, 43) 중 외곽에 위치한 다이 블록(41, 43)의 두께를 증가시켜 변형과 비틀림을 개선한다 하더라도 구조적으로 제일 취약한 중간에 위치한 다이 블록(42)의 변형에 대한 보완은 여전히 어려운 문제가 있다.
본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 기본적으로 3개 이상의 다이 블록을 포함하게 되는 다중 슬롯 다이 코터에서 구조적으로 변형과 비틀림에 취약한 문제를 개선할 수 있도록 한 다중 슬롯 다이 코터를 제공하고자 하는 것이다.
특히 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 얇은 다이 블록을 포함하는 구조적인 특징으로 인해 발생하는 슬롯 갭의 폭 방향 편차를 개선한 다중 슬롯 다이 코터를 제공하고자 하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 다중 슬롯 다이 코터는, 하부 슬롯과 상부 슬롯을 구비하는 다중 슬롯 다이 코터로서, 하부 다이 블록; 상기 하부 다이 블록의 상부에 배치되어 상기 하부 다이 블록과의 사이에 상기 하부 슬롯을 형성하는 중간 다이 블록; 및 상기 중간 다이 블록의 상부에 배치되어 상기 중간 다이 블록과의 사이에 상기 상부 슬롯을 형성하는 상부 다이 블록을 포함하고, 상기 중간 다이 블록이 상기 상부 다이 블록과 대면하고 있는 제1 면과 상기 중간 다이 블록이 상기 하부 다이 블록과 대면하고 있는 제2 면이 이루는 각도가 20도 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 중간 다이 블록이 상기 상부 다이 블록과 대면하고 있는 제1 면과 상기 중간 다이 블록이 상기 하부 다이 블록과 대면하고 있는 제2 면이 이루는 각도는 70도 이하일 수 있다.
상기 상부 다이 블록에서 상기 제1 면과 마주보는 면과 이 면과 이웃해 인접한 다른 면이 이루는 각도를 상부 다이 블록의 각도라고 하고, 상기 하부 다이 블록에서 상기 제2 면과 마주보는 면, 그리고 이 면과 이웃해 인접한 다른 면이 이루는 각도를 하부 다이 블록의 각도라고 하며, 상기 중간 다이 블록이 상기 상부 다이 블록과 대면하고 있는 제1 면과 상기 중간 다이 블록이 상기 하부 다이 블록과 대면하고 있는 제2 면이 이루는 각도를 중간 다이 블록의 각도라고 하면, 상기 상부 다이 블록의 각도, 중간 다이 블록의 각도 및 하부 다이 블록의 각도를 전부 합해 최대 180도가 될 수 있다.본 발명의 실시예에 따른 다중 슬롯 다이 코터에 있어서, 상기 하부 다이 블록, 중간 다이 블록 및 상부 다이 블록은 각각 그 선단부를 형성하는 하부 다이립, 중간 다이립 및 상부 다이립을 구비하고, 상기 하부 다이립과 상기 중간 다이립 사이에는 상기 하부 슬롯과 연통하는 하부 토출구가 형성되고, 상기 중간 다이립과 상기 상부 다이립 사이에는 상기 상부 슬롯과 연통하는 상부 토출구가 형성되며, 상기 다중 슬롯 다이 코터는 연속적으로 주행하는 기재 표면에 상기 하부 슬롯 및 상부 슬롯 중 적어도 어느 하나를 통해 전극 활물질 슬러리를 압출해 도포하는 것이며, 상기 하부 토출구와 상기 상부 토출구가 이루는 각도가 상기 상부 토출구에서 토출되는 전극 활물질 슬러리와 상기 하부 토출구에서 토출되는 전극 활물질 슬러리가 동시 토출 직후 와류를 형성하지 않는 범위 내가 되도록 상기 제1 면과 상기 제2 면이 이루는 각도를 결정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 다중 슬롯 다이 코터에 있어서, 상기 하부 슬롯과 상기 상부 슬롯은 20도 내지 70도의 각도를 이룰 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 다중 슬롯 다이 코터에 있어서, 상기 다중 슬롯 다이 코터의 폭 방향을 따라 위치별로 상기 하부 슬롯의 슬롯 갭과 상기 상부 슬롯의 슬롯 갭을 측정한 각 슬롯 갭의 편차가 10 ㎛ 이내가 되도록 상기 제1 면과 상기 제2 면이 이루는 각도를 결정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 다중 슬롯 다이 코터에 있어서, 상기 다중 슬롯 다이 코터는 연속적으로 주행하는 기재 표면에 상기 하부 슬롯 및 상부 슬롯 중 적어도 어느 하나를 통해 전극 활물질 슬러리를 압출해 도포하는 것이며, 상기 전극 활물질 슬러리를 토출하는 방향을 거의 수평으로 해 상기 다중 슬롯 다이 코터를 설치하고, 상기 제1 면이 거의 수평으로 놓이고 상기 상부 다이 블록에서 상기 제1 면과 마주보는 반대면도 거의 수평으로 놓이며, 상기 하부 다이 블록, 중간 다이 블록 및 상부 다이 블록에서 상기 전극 활물질 슬러리를 토출하는 방향에 반대되는 면은 거의 수직으로 놓일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 다중 슬롯 다이 코터에 있어서, 상기 중간 다이 블록은 상하로 서로 대면 접촉하고 접촉면을 따라 슬라이딩 되어 상대 이동 가능하게 마련되는 제1 중간 다이 블록과, 제2 중간 다이 블록을 포함하고, 상기 제2 중간 다이 블록이 상기 상부 다이 블록과 대면하고 있는 면과 상기 제2 중간 다이 블록이 상기 제1 중간 다이 블록과 대면하고 있는 면이 이루는 각도는 14도 이상일 수 있다.
여기에서, 상기 제2 중간 다이 블록이 상기 상부 다이 블록과 대면하고 있는 면과 상기 제2 중간 다이 블록이 상기 제1 중간 다이 블록과 대면하고 있는 면이 이루는 각도는 62도 이하일 수 있다.
또한, 상기 제1 중간 다이 블록이 상기 하부 다이 블록과 대면하고 있는 면과 상기 제1 중간 다이 블록이 상기 제2 중간 다이 블록과 대면하고 있는 면이 이루는 각도는 14도 이상 62도 이하일 수 있다.그리고, 여기에서, 상기 제1 중간 다이 블록은 상기 하부 다이 블록에 고정 결합되고, 상기 제2 중간 다이 블록은 상기 상부 다이 블록에 고정 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 다중 슬롯 다이 코터에 있어서, 상기 하부 다이 블록, 중간 다이 블록 및 상부 다이 블록은 각각 그 선단부를 형성하는 하부 다이립, 중간 다이립 및 상부 다이립을 구비하고, 상기 하부 다이립과 상기 중간 다이립 사이에는 상기 하부 슬롯과 연통하는 하부 토출구가 형성되고, 상기 중간 다이립과 상기 상부 다이립 사이에는 상기 상부 슬롯과 연통하는 상부 토출구가 형성되며, 상기 하부 토출구와 상기 상부 토출구 사이에는 소정의 단차가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 다중 슬롯 다이 코터에 있어서, 상기 하부 다이 블록과 상기 중간 다이 블록 사이에 개재되어 상기 하부 슬롯의 폭을 조절하는 제1 스페이서와, 상기 중간 다이 블록과 상기 상부 다이 블록 사이에 개재되어 상기 상부 슬롯의 폭을 조절하는 제2 스페이서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 다중 슬롯 다이 코터에 있어서, 상기 하부 다이 블록은 제1 코팅액을 수용하고 상기 하부 슬롯과 연통하는 제1 매니폴드를 구비하고, 상기 중간 다이 블록은 제2 코팅액을 수용하고 상기 상부 슬롯과 연통하는 제2 매니폴드를 구비할 수 있다.
본 발명에 의하면, 얇은 두께를 가지기 때문에 구조적으로 취약할 수 밖에 없는 다이 블록의 변형이나 뒤틀림을 개선할 수 있도록, 다이 블록의 각도를 제한한다. 본 발명에서는 허용 수준의 변형까지만 발생시키는, 다이 블록의 최소 각도, 특히 중간 다이 블록의 최소 각도를 제안한다. 이러한 본 발명에 따르면 체결 볼트의 힘, 토출되는 전극 활물질 슬러리의 압력에 의해 다이 블록이 변형되는 것을 감안하더라도 균일한(±2%) 슬롯 갭을 유지하여 코팅량을 균일하게 제어할 수 있는 효과가 있다.
다이 블록 변형을 최소화하고자 볼트 힘을 줄여 볼트 체결 압력이 낮아지게 되면 다이 블록간 결합면에서 전극 활물질 슬러리가 새어나올 수 있다. 본 발명의 다이 블록은 변형을 최소화한 각도를 가지고 있으므로, 볼트 힘을 충분히 주어 전극 활물질 슬러리의 리키지(leakage)없이 사용할 수 있다.
종래에는 전극 활물질 슬러리의 압력에 의해서도 슬롯 갭이 변화하고 특히 TD 방향을 따라 사이드와 센터간 슬롯 갭 차이가 심하였다. 본 발명의 다이 블록은 변형을 최소화한 각도를 가지고 있으므로, 공급되는 전극 활물질 슬러리 압력에 의해 변형이 발생하더라도 허용 수준 이내에서 발생하기 때문에 균일한 슬롯 갭을 가진 다중 슬롯 다이 코터를 이용하여 균일한 품질의 코팅품, 특히 이차전지용 전극을 얻을 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 다이 블록 각도를 제어함으로써 변형 및 뒤틀림의 최소 허용 범위를 제한할 수 있다. 전극 활물질 슬러리의 토출 압력이 커져도, 한번 조정해 둔 슬롯 갭을 유지하는 효과가 탁월하다. 이를 통해 코팅 공정성을 확보하고 재현성 확보하는 효과가 있다.
이러한 다중 슬롯 다이 코터를 이용하면 소망하는 두께로 균일하게 코팅층, 특히 전극 활물질층을 형성할 수 있으며, 바람직하게는 2종 이상의 전극 활물질 슬러리 동시 코팅이 가능하기 때문에 성능 및 생산성 모두 우수한 효과가 있다.
본 발명의 다중 슬롯 다이 코터를 이용하면 집전체를 주행시키면서 집전체 상에 전극 활물질 슬러리를 도포하여 이차전지의 전극 등을 제조할 때, 고속 주행 또는 장폭 도포 조건 하에서도 균일한 도포가 가능한 이점이 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 코팅 공정 조건에 맞추어 상부 다이 블록과 하부 다이 블록을 상대 이동시켜 상부 토출구와 하부 토출구의 위치를 용이하게 조정함으로써 다중 슬롯 코팅의 공정성을 향상시키는 효과도 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 슬롯 다이 코터의 이용 예를 도시한 모식도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 슬롯 다이 코터의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 슬롯 다이 코터의 개략적인 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 슬롯 다이 코터의 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 5의 다중 슬롯 다이 코터에 있어서, 하부 다이 블록과 상부 다이 블록 간의 상대적인 이동에 의해 상부 토출구와 하부 토출구의 위치 차이가 발생된 경우를 나타내는 도면이다.
도 7은 비교예에서 다이 블록 각도 변경에 따른 코팅 양상을 도시한 것이다.
도 8은 비교예에서 폭 방향 사이드와 센터 부분의 단면도이다.
도 9는 비교예에서 체결강도에 따른 TD 방향 슬롯 갭 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 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.
본 발명의 실시예에 따른 다중 슬롯 다이 코터는 슬롯이 2개 이상일 수 있다. 기본적으로는 하부 슬롯과 상부 슬롯을 구비하고 기재 상에 코팅액을 이중층으로 코팅하는 장치이다. 이하의 설명하는 '기재'는 집전체이고 코팅액은 '전극 활물질 슬러리'이다. 제1 코팅액과 제2 코팅액은 모두 전극 활물질 슬러리로서, 조성(활물질, 도전재, 바인더의 종류)이나 함량(활물질, 도전재, 바인더의 양)이나 물성이 서로 동일하거나 다른 전극 활물질 슬러리를 의미할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 다중 슬롯 다이 코터는 2종 이상의 전극 활물질 슬러리를 동시에 도포하거나 2종 이상의 전극 활물질 슬러리를 교번적으로 도포하면서 패턴 코팅하는 전극 제조에 최적화되어 있다. 다만, 본 발명의 권리범위가 이에 반드시 제한되는 것은 아니다. 예컨대 상기 기재는 분리막을 구성하는 다공성 지지체이고 제1 코팅액과 제2 코팅액은 조성이나 물성이 서로 다른 유기물일 수 있다. 즉, 박막 코팅이 요구되는 경우라면 상기 기재와 제1 코팅액과 제2 코팅액은 어떠한 것이어도 좋다.
다중 슬롯 다이 코터에서는 블록 다이 체결에 사용되는 볼트의 힘, 코팅할 때 공급되는 코팅액의 압력에 의해서도 다이 블록의 변형이나 비틀림이 발생하게 된다. 본 발명자들은 허용 수준의 변형 이상으로 변형을 발생시키는 각도로 다이 블록을 제조하게 되면 변형량이 커져 불균일한 코팅량을 코팅하게 됨을 발견하여, 최적의 각도를 정할 수 있는 연구를 하여 본 발명에 이르게 되었다.
본 발명에서는 허용 수준의 변형까지만 발생시키는, 다이 블록의 최소 각도, 특히 중간 다이 블록의 최소 각도를 제안한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 슬롯 다이 코터의 개략적인 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 슬롯 다이 코터의 개략적인 분해 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 다중 슬롯 다이 코터(100)는 하부 슬롯(101)과 상부 슬롯(102)을 구비하는 듀얼 슬롯 다이 코터이고 하부 슬롯(101)과 상부 슬롯(102)을 통하여 서로 같거나 다른 2종의 코팅액을 기재(300) 상에 동시에 혹은 번갈아 코팅할 수 있는 장치이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 다중 슬롯 다이 코터(100)는 하부 다이 블록(110), 상기 하부 다이 블록(110)의 상부에 배치되는 중간 다이 블록(120), 상기 중간 다이 블록(120)의 상부에 배치되는 상부 다이 블록(130)을 포함한다.
도 3에서, 다중 슬롯 다이 코터(100)는 코팅액인 전극 활물질 슬러리를 토출하는 방향(X 방향)을 거의 수평으로 해 설치되어 있다(거의 : ± 5도).
중간 다이 블록(120)은 다중 슬롯 다이 코터(100)를 구성하는 블록들 중 중간에 위치하는 블록으로서, 하부 다이 블록(110)과 상부 다이 블록(130) 사이에 배치되어 듀얼 슬롯을 형성하기 위한 블록이다. 본 실시예의 중간 다이 블록(120)은 단면이 직각 삼각형이지만 이러한 형태로 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니며 예컨대, 단면이 이등변 삼각형으로 마련될 수도 있다.
중간 다이 블록(120)이 상부 다이 블록(130)과 대면하고 있는 제1 면(120a)은 거의 수평으로 놓이고 상부 다이 블록(130)에서 제1 면(120a)과 마주보는 면(130b)의 반대면(130d, 즉, 다중 슬롯 다이 코터(100)의 외주면 상면을 형성하는 면)도 거의 수평으로 놓인다. 이와 같이 제1 면(120a)과 반대면(130d)이 거의 평행하게 되어 있다. 그리고 하부 다이 블록(110)이 중간 다이 블록(120)과 대면하고 있는 면(110b)의 반대면(110d, 즉 다중 슬롯 다이 코터(100)의 외주면 하면을 형성하는 면)도 거의 수평으로 놓이며, 이 면은 바닥면(110d, X-Z 평면)이 된다.
상기 하부 다이 블록(110), 중간 다이 블록(120) 및 상부 다이 블록(130)에서 상기 전극 활물질 슬러리를 토출하는 방향에 반대되는 면, 즉 후면(110c, 120c, 130c)은 거의 수직(Y 방향)으로 놓여 있다.
가장 외측 다이 블록인 하부 다이 블록(110)과 상부 다이 블록(130)에서 다중 슬롯 다이 코터(100)의 외주면을 형성하는 면 중 하부 다이 블록(110)의 바닥면(110d)과 상부 다이 블록(130)의 상면(130d)은 후면(110c, 130c)에 대해서 거의 수직이 되도록 제작된 것을 사용할 수 있다. 그리고 중간 다이 블록(120)의 제1 면(120a)은 후면(120c)에 대해서 거의 수직이 되도록 제작된 것을 사용할 수 있다. 이러한 다이 블록들(110, 120, 130)에서는 면과 면이 이루는 모서리가 직각으로 구성되기 때문에 단면상 직각부가 존재하고 수직 또는 수평면을 기준이 되는 면으로 할 수 있기 때문에 그 제작이나 취급이 쉽고 정밀도가 보장된다. 또한, 하부 다이 블록(110), 중간 다이 블록(120) 및 상부 다이 블록(130)이 조합된 상태는 전체적으로 대략 직육면체 형태를 가지며, 코팅액이 토출되는 전방부만 기재(300)를 향하여 비스듬한 형태를 가지게 된다. 이것은 조립한 후의 형상이 단일 슬롯을 구비하는 슬롯 다이 코터(예를 들어 도 1의 30)와 대략 유사하게 되어 슬롯 다이 코터 받침대 등을 공용할 수 있는 등의 이점이 있다.
다중 슬롯 다이 코터(100)는, 그 후면(110c, 120c, 130c)에 구비되는 둘 이상의 고정부(140)를 더 포함할 수 있다. 고정부(140)는 하부 다이 블록(110)과 중간 다이 블록(120) 사이를 체결하는 것과, 중간 다이 블록(120)과 상부 다이 블록(130) 사이를 체결하는 것이 구비된다. 고정부(140)는 다중 슬롯 다이 코터(100)의 폭 방향을 따라 여러 개가 구비될 수 있다. 고정부(140)에는 볼트가 체결되고, 이를 통해 하부 다이 블록(110), 중간 다이 블록(120) 및 상부 다이 블록(130)이 서로 조립된다.
하부 다이 블록(110), 중간 다이 블록(120) 및 상부 다이 블록(130)이 반드시 위에서 예로 든 형태로 한정되어야 하는 것은 아니며, 예컨대, 전극 활물질 슬러리를 토출하는 방향을 위로 하고 후면(110c, 120c, 130c)을 바닥면으로 하는 수직 다이로 구성할 수도 있다.
다이 블록들(110, 120, 130)은 예컨대 SUS 재질이다. SUS420J2, SUS630, SUS440C, SUS304, SUS316L 등의 가공이 용이한 재질을 이용할 수 있다. SUS는 가공이 용이하고 저렴하며 내식성이 높고 저비용으로 원하는 형상으로 제작할 수 있는 이점이 있다.
하부 다이 블록(110)은 다중 슬롯 다이 코터(100)를 구성하는 블록들 중 가장 하부에 위치하는 블록으로서, 중간 다이 블록(120)과 마주보는 면(110b)이 바닥면(110d)에 대해 대략 20도 내지 60도의 각도를 이루도록 경사진 형태를 갖는다.
하부 슬롯(101)은 하부 다이 블록(110)과 중간 다이 블록(120)이 서로 대면하는 곳 사이에 형성될 수 있다. 이를테면, 하부 다이 블록(110)과 중간 다이 블록(120) 사이에 제1 스페이서(113)가 개재되어 이들 사이에 간극이 마련됨으로써 제1 코팅액(50)이 유동할 수 있는 통로에 해당하는 하부 슬롯(101)이 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 스페이서(113)의 두께는 상기 하부 슬롯(101)의 상하 폭(Y축 방향, 슬롯 갭)을 결정한다. 하지만 종래에 다이 블록들은 변형 및 비틀림에 취약하여 슬롯 갭이 유지되기가 어려웠다.
상기 제1 스페이서(113)는 도 4에 도시한 바와 같이, 일 영역이 절개되어 제1 개방부(113a)를 구비하며, 하부 다이 블록(110)과 중간 다이 블록(120) 각각의 대향면의 테두리 영역 중 일 측을 제외한 나머지 부분에 개재될 수 있다. 이에 제1 코팅액(50)이 외부로 토출될 수 있는 하부 토출구(101a)는 하부 다이 블록(110)의 선단부와 중간 다이 블록(120)의 선단부 사이에만 형성된다. 상기 하부 다이 블록(110)의 선단부와 상기 중간 다이 블록(120)의 선단부를 각각 하부 다이립(111), 중간 다이립(121)이라 정의하고 다시 말하면, 상기 하부 토출구(101a)는 하부 다이립(111)과 중간 다이립(121) 사이가 이격됨으로써 형성된 곳이라 할 수 있다.
참고로, 제1 스페이서(113)는 하부 토출구(101a)가 형성되는 영역을 제외하고는, 하부 다이 블록(110)과 중간 다이 블록(120) 사이의 틈새로 제1 코팅액(50)이 누출되지 않도록 하는 가스켓(gasket)으로서의 기능을 겸하므로 밀봉성을 갖는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 하부 다이 블록(110)은 중간 다이 블록(120)과 마주보는 면(110b)에 소정의 깊이를 가지며 하부 슬롯(101)과 연통하는 제1 매니폴드(112)를 구비한다. 도면에 도시되어 있지는 않으나, 이러한 제1 매니폴드(112)는 외부에 설치된 제1 코팅액 공급 챔버(미도시)와 공급관으로 연결되어 제1 코팅액(50)을 공급받는다. 상기 제1 매니폴드(112) 내에 제1 코팅액(50)이 가득 차게 되면, 상기 제1 코팅액(50)이 하부 슬롯(101)을 따라 흐름이 유도되고 하부 토출구(101a)를 통해 외부로 토출되게 된다.
다른 예로, 제1 매니폴드(112)는 상기 중간 다이 블록(120)에 하부 다이 블록(110)과 마주보는 면(120b)에 구비될 수도 있다.
상부 다이 블록(130)은 바닥면에 대해 수평한 중간 다이 블록(120)의 상면인 제1 면(120a)에 대면하게 배치된다. 상부 슬롯(102)은 이같이 중간 다이 블록(120)과 상부 다이 블록(130)이 대면하는 곳 사이에 형성된다.
전술한 하부 슬롯(101)과 마찬가지로, 중간 다이 블록(120)과 상부 다이 블록(130) 사이에 제2 스페이서(133)가 개재되어 이들 사이에 간극이 마련될 수 있다. 이로써 제2 코팅액(60)이 유동할 수 있는 통로에 해당하는 상부 슬롯(102)이 형성된다. 이 경우, 상기 상부 슬롯(102)의 상하 폭(Y축 방향, 슬롯 갭)은 제2 스페이서(133)에 의해 결정된다. 하지만 종래에 다이 블록들은 변형 및 비틀림에 취약하여 슬롯 갭이 유지되기가 어려웠다.
또한, 제2 스페이서(133)도 전술한 제1 스페이서(113)와 유사한 구조로서 일 영역이 절개되어 제2 개방부(133a)를 구비하며, 중간 다이 블록(120)과 상부 다이 블록(130) 각각의 대향면의 테두리 영역 중 일 측을 제외한 나머지 부분에만 개재된다. 마찬가지로 상부 슬롯(102)의 전방을 제외한 둘레 방향은 막히게 되고 중간 다이 블록(120)의 선단부와 상부 다이 블록(130)의 선단부 사이에만 상부 토출구(102a)가 형성된다. 상기 상부 다이 블록(130)의 선단부를 상부 다이립(131)이라 정의하고 다시 말하면, 상기 상부 토출구(102a)는 중간 다이립(121)과 상부 다이립(131) 사이가 이격됨으로써 형성된 곳이라 할 수 있다.
또한, 중간 다이 블록(120)은 상부 다이 블록(130)과 마주보는 면인 제1 면(120a)에 소정의 깊이를 가지며 상부 슬롯(102)과 연통하는 제2 매니폴드(132)를 구비한다. 도면에 도시되어 있지는 않으나, 이러한 제2 매니폴드(132)는 외부에 설치된 제2 코팅액(60) 공급 챔버와 공급관으로 연결되어 제2 코팅액(60)을 공급받는다. 파이프 형태의 공급관을 따라 외부에서 제2 코팅액(60)이 공급되어 제2 매니폴드(132) 내에 가득 차게 되면, 상기 제2 코팅액(60)이 제2 매니폴드(132)와 연통되어 있는 상부 슬롯(102)을 따라 흐름이 유도되고 상부 토출구(102a)를 통해 외부로 토출되게 된다.
다른 예로, 제2 매니폴드(132)는 상부 다이 블록(130)에서 중간 다이 블록(120)과 마주보는 면(130b)에 구비될 수도 있다.
상부 슬롯(102)과 하부 슬롯(101)은 일정한 각도를 이루는데, 상기 각도는 대략 20도 내지 70도의 각도일 수 있다. 이러한 상부 슬롯(102)과 하부 슬롯(101)은 서로 한 곳에 교차하게 되고 상기 교차 지점 부근에 상기 상부 토출구(102a)와 하부 토출구(101a)가 마련될 수 있다. 이에 제1 코팅액(50)과 제2 코팅액(60)의 토출 지점이 대략 한 곳에 집중될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 다중 슬롯 다이 코터(100)에 의하면, 회전 가능하게 마련되는 코팅 롤(200)을 다중 슬롯 다이 코터(100)의 전방에 배치하고, 상기 코팅 롤(200)을 회전시킴으로써 코팅될 기재(300)를 주행시키면서, 제1 코팅액(50)과 제2 코팅액(60)을 연속적으로 상기 기재(300)의 표면에 접촉시켜 상기 기재(300)를 이중층으로 코팅시킬 수 있다. 또는 제1 코팅액(50)의 공급 및 중단, 그리고 제2 코팅액(60)의 공급 및 중단을 번갈아 수행하여 기재(300) 상에 간헐적으로 패턴 코팅을 형성할 수가 있다.
여기에서, 중간 다이 블록(120)이 상부 다이 블록(130)과 대면하고 있는 제1 면(120a)과 중간 다이 블록(120)이 하부 다이 블록(110)과 대면하고 있는 제2 면(120b)이 이루는 각도(θ), 즉 중간 다이 블록(120)의 각도는 20도 이상으로 한다.
여기서 20도는 최소 각도이다. 각도(θ)는 20도 이상이면 된다. 20도 미만인 경우에는 중간 다이 블록(120)이 너무 얇아져 변형 및 비틀림에 매우 취약하게 된다. 본 발명에서는 최소 각도로서 20도를 제안하여 허용 수준의 변형까지만 발생시키도록 한다. 각도(θ)가 커질수록 중간 다이 블록(120)이 두꺼워지기 때문에 변형 및 비틀림 측면에서는 유리할 것이다.
각도(θ)의 상한은 다음과 같이 결정될 수 있다. 상부 다이 블록(130)에서 상기 제1 면(120a)과 마주보는 면(130b)과 이 면(130b)과 이웃해 인접한 다른 면(130a)이 이루는 각도, 즉 상부 다이 블록(130)의 각도와, 하부 다이 블록(110)에서 상기 제2 면(120b)과 마주보는 면(110b), 그리고 이 면(110b)과 이웃해 인접한 다른 면(110a)이 이루는 각도인 하부 다이 블록(110)의 각도와, 중간 다이 블록(120)의 각도를 전부 합하면 최대 180도가 되도록 할 수 있다. 그러면 중간 다이 블록(120)의 각도의 상한은 180도에서 상부 다이 블록(130)의 각도와 하부 다이 블록(110)의 각도를 뺀 값이 된다. 상부 다이 블록(130)의 각도와 하부 다이 블록(110)의 각도는 다양하게 결정될 수 있다.
하지만 각도(θ)는 하부 토출구(101a)와 상부 토출구(102a)가 이루는 각도에도 영향을 주기 때문에 마냥 크게 만들 수는 없다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 상부 토출구(102a)에서 토출되는 전극 활물질 슬러리와 하부 토출구(101a)에서 토출되는 전극 활물질 슬러리가 동시 토출 직후 와류를 형성하지 않는 범위 내가 되도록 하부 토출구(101a)와 상부 토출구(102a)가 이루는 각도를 결정하고 이에 따라 제1 면(120a)과 제2 면(120b)이 이루는 각도(θ)의 상한이 결정되도록 할 수 있다.
또한, 각도(θ)는 다중 슬롯 다이 코터(100)의 폭 방향을 따라 위치별로 하부 슬롯(101)의 슬롯 갭과 상부 슬롯(102)의 슬롯 갭을 측정한 각 슬롯 갭의 편차가 10 ㎛ 이내가 되도록 결정한다. 슬롯 갭의 편차는 가장 큰 슬롯 갭과 가장 작은 슬롯 갭의 차이를 가리킬 수 있다. 보통 폭 방향 센터에서 슬롯 갭이 가장 크고 폭 방향 사이드로 갈수록 슬롯 갭이 작아진다. 각 슬롯 갭의 편차가 10 ㎛보다 커지면 폭방향 로딩이 불균일한 것으로 판단한다. 폭방향 로딩 불균일은 향후 전극을 이차전지로 제조하였을 때 용량 불균일로 귀결되기 때문에 이차전지 특성상 바람직하지 않다. 이에 본 발명의 실시예에서는 허용 수준을 슬롯 갭의 편차가 10 ㎛인 것을 기준으로 하여 슬롯 갭의 편차가 10 ㎛ 이내로 들어오게 관리한다. 각도(θ)의 최소 값인 20도는 이러한 슬롯 갭의 편차를 고려하여 결정된 것일 수 있다.
각도(θ)의 하한은 20도이다. 각도(θ)의 상한은 앞서 언급한 바와 같이, 두 개의 토출구(101a, 102a)의 각도를 고려하여 상부 다이 블록(130) 및 하부 다이 블록(110)의 각도까지 고려해 180도 이하의 범위에서 결정할 수 있다. 특히, 본 실시예에서처럼 하부 슬롯(101)과 상부 슬롯(102)이 20도 내지 70도의 각도를 이루는 경우를 고려한다면 각도(θ)의 상한은 70도이다. 따라서, 바람직하게 각도(θ)의 범위는 20도 내지 70도이다.
각도(θ)는 중간 다이 블록(120)에서 제1 면(120a)과 제2 면(120b)이 이루는 각도이고 본 발명에서는 이러한 각도(θ)의 최소 각도를 관리할 것을 제안하지만, 상부 다이 블록(130)의 각도도 최소 20도로 제한할 수 있다. 마찬가지로, 하부 다이 블록(110)의 각도도 최소 20도로 제한할 수 있다. 이를 통해 하부 다이 블록(110)과 중간 다이 블록(120) 사이에 형성되는 하부 슬롯(101) 및 중간 다이 블록(120)과 상부 다이 블록(130) 사이에 형성되는 상부 슬롯(102)의 슬롯 갭이 허용 수준의 변형 안에서 관리될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 얇은 두께를 가지기 때문에 구조적으로 취약할 수 밖에 없는 다이 블록의 변형이나 뒤틀림을 개선할 수 있도록, 다이 블록, 특히 중간 다이 블록(120)이 다른 다이 블록(110, 130)과 대면하고 있는 면 사이의 각도(θ)를 제한한다. 본 발명에서는 허용 수준의 변형까지만 발생시키는, 다이 블록의 최소 각도, 특히 중간 다이 블록(120)의 최소 각도(θ)를 20도로 제안한다. 이러한 본 발명에 따르면 체결 볼트의 힘, 토출되는 전극 활물질 슬러리의 압력에 의해 다이 블록이 변형되는 것을 감안하더라도 균일한(±2%) 슬롯 갭을 유지하여 코팅량을 균일하게 제어할 수 있는 효과가 있다.
다이 블록 변형을 최소화하고자 볼트 힘을 줄여 볼트 체결 압력이 낮아지게 되면 다이 블록간 결합면에서 전극 활물질 슬러리가 새어나올 수 있다. 본 발명의 다이 블록은 변형을 최소화한 각도를 가지고 있으므로, 볼트 힘을 충분히 주어 전극 활물질 슬러리의 리키지없이 사용할 수 있다.
종래에는 전극 활물질 슬러리의 압력에 의해서도 슬롯 갭이 변화하고 특히 TD 방향을 따라 사이드와 센터간 슬롯 갭 차이가 심하였다. 본 발명의 다이 블록은 변형을 최소화한 각도를 가지고 있으므로, 공급되는 전극 활물질 슬러리 압력에 의해 변형이 발생하더라도 허용 수준 이내에서 발생하기 때문에 균일한 슬롯 갭을 가진 다중 슬롯 다이 코터를 이용하여 균일한 품질의 코팅품, 특히 이차전지용 전극을 얻을 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 다이 블록 각도를 제어함으로써 변형 및 뒤틀림의 최소 허용 범위를 제한할 수 있다. 전극 활물질 슬러리의 토출 압력이 커져도, 한번 조정해 둔 슬롯 갭을 유지하는 효과가 탁월하다. 이를 통해 코팅 공정성을 확보하고 재현성 확보하는 효과가 있다.
이러한 다중 슬롯 다이 코터를 이용하면 소망하는 두께로 균일하게 코팅층, 특히 전극 활물질층을 형성할 수 있으며, 바람직하게는 2종의 전극 활물질 슬러리 동시 코팅이 가능하기 때문에 성능 및 생산성 모두 우수한 효과가 있다.
본 발명의 다중 슬롯 다이 코터를 이용하면 집전체를 주행시키면서 집전체 상에 전극 활물질 슬러리를 도포하여 이차전지의 전극 등을 제조할 때, 고속 주행 또는 장폭 도포 조건 하에서도 균일한 도포가 가능한 이점이 있다.
한편, 본 실시예에서는 코팅액을 2층으로 도포하는 경우, 또는 코팅액을 번갈아 공급하여 패턴 코팅을 하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 슬롯을 3개 이상으로 구비하여 3층 이상을 동시 도포하는 경우에도 적용 가능한 것은 따로 설명하지 않아도 알 수 있을 것이다. 슬롯을 3개 이상으로 구비하려면 다이 블록들이 4개 이상 필요하다는 것을 자세히 설명하지 않아도 알 수 있을 것이다.
이어서 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 전술한 실시예와 동일한 부재 번호는 동일한 부재를 나타내며, 동일한 부재에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하고 전술한 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
전술한 실시예는 중간 다이 블록(120)이 하나의 블록으로 이루어져 있어 상부 토출구(102a)와 하부 토출구(101a)의 상대적인 위치를 가변적으로 조정할 수 없게 되어 있으나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상부 토출구(102a)와 하부 토출구(101a)의 상대적인 위치를 쉽게 조정할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 슬롯 다이 코터(100')는, 중간 다이 블록(120)이 제1 중간 다이 블록(122)과 제2 중간 다이 블록(124)을 포함하며, 상기 제1 중간 다이 블록(122)과 상기 제2 중간 다이 블록(124)은 상하로 서로 대면 접촉하되 접촉면을 따라 슬라이딩 되어 상대 이동 가능하게 마련된다. 그리고 제1 중간 다이 블록(122)은 하부 다이 블록(110)과 볼트 결합 등에 의해 상호 간 고정 결합되고 제2 중간 다이 블록(124)은 상부 다이 블록(130)과 볼트 결합 등에 의해 상호 간 고정 결합된다. 따라서 제1 중간 다이 블록(122)과 하부 다이 블록 블록(110)이 일체형으로 움직이고, 제2 중간 다이 블록(124)과 상부 다이 블록(130)이 일체형으로 움직일 수 있다.
즉, 다중 슬롯 다이 코터(100)처럼 다중 슬롯 다이 코터(100')는, 그 후면(110c, 120c, 130c)에 구비되는 둘 이상의 제1 고정부(140')를 더 포함한다. 제1 고정부(140')는 하부 다이 블록(110)과 제1 중간 다이 블록(122)을 체결하는 것과, 제2 중간 다이 블록(124)과 상부 다이 블록(130)을 체결하는 것이 구비된다. 제2 고정부(140”)는 제1 중간 다이 블록(122)과 제2 중간 다이 블록(124)을 체결시키는 것으로, 하부 다이 블록(110)과 상부 다이 블록(130)을 체결시키는 것이 된다. 상기 제2 고정부(140”)는, 상기 제1 중간 다이 블록(122)과 상기 제2 중간 다이 블록(124)이 상대 이동 가능해야 하는 점을 고려하여 일정 수준의 조립 공차(대략 300 ㎛ 내지 500 ㎛ 범위)를 두고 설치된다. 즉, 제1 중간 다이 블록(122)과 제2 중간 다이 블록(124)이 전방 또는 후방으로 움직이는 것을 허용하여 슬라이딩 가능하게 하면서도 고정은 될 수 있게, 제2 고정부(140”)는 제1 중간 다이 블록(122)과 제2 중간 다이 블록(124) 사이에 일정 수준 이상의 움직임이 발생하지 않도록 고정을 시키되, 조립 공차로 인해 미세한 움직임을 허용하는 것이다.
이러한 다중 슬롯 다이 코터(100')는, 필요에 따라 두 개의 토출구(101a, 102a)를 수평 방향을 따라 서로 이격되어 전후로 배치시킬 수 있다. 즉, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 다중 슬롯 다이 코터(100')의 형태를 조정하기 위한 별도의 장치를 이용하거나, 작업자가 수작업을 통해 하부 다이 블록(110) 및 상부 다이 블록(130)의 상대적인 이동을 만들어낼 수 있다(도 6에서 제2 고정부(140”)의 도시는 편의를 위해 생략하였음).
예를 들어, 상기 하부 다이 블록(110)은 움직이지 않고 그대로 둔 상태로, 상부 다이 블록(130)을 슬라이딩 면을 따라 코팅액(50, 60)의 토출 방향과 반대인 후방 또는 전방으로 일정 거리(D)만큼 이동시켜 하부 토출구(101a)와 상부 토출구(102a) 사이에 단차를 형성할 수 있다. 여기서, 슬라이딩 면이라 함은, 제1 중간 다이 블록(122)과 제2 중간 다이 블록(124)의 대향면을 의미한다.
이와 같이 형성된 단차의 폭(D)은 대략 수백 마이크로미터 내지 수 밀리미터의 범위 내에서 결정될 수 있으며, 이는 기재(300) 상에 형성되는 제1 코팅액(50)과 제2 코팅액(60)의 물성, 점성 또는 기재(300) 상에 소망하는 층별 두께에 따라 결정될 수 있다. 예컨대 기재(300) 상에 형성될 코팅층의 두께가 두꺼울수록 단차의 폭(D)은 그 수치가 커질 수 있다.
또한, 이와 같이, 하부 토출구(101a)와 상부 토출구(102a)가 서로 수평 방향을 따라 상호 이격된 위치에 배치됨에 따라, 상부 토출구(102a)에서 토출된 제2 코팅액(60)이 하부 토출구(101a)로 유입되거나, 또는 하부 토출구(101a)에서 토출된 제1 코팅액(50)이 상부 토출구(102a)로 유입될 우려가 없게 된다.
즉, 하부 토출구(101a) 또는 상부 토출구(102a)를 통해 토출된 코팅액은 하부 토출구(101a)와 상부 토출구(102a) 사이에 형성된 단차를 이루는 면에 가로막혀 다른 토출구쪽으로 유입될 우려가 없게 되는 것이며, 이로써 더욱 원활한 다층 활물질 코팅 공정이 진행될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다중 슬롯 다이 코터(100')는, 하부 토출구(101a)와 상부 토출구(102a) 간의 상대적인 위치에 변경이 필요한 경우에 있어서, 하부 다이 블록(110) 및/또는 상부 다이 블록(130)의 슬라이딩 이동에 의해 간단하게 조정이 가능하며, 각각의 다이 블록(110, 120, 130)를 분해 및 재조립할 필요가 없게 되어 공정성이 크게 향상될 수 있다.
4개의 다이 블록을 가지게 되는 다중 슬롯 다이 코터(100')에서도 제1 중간 다이 블록(122)과 제2 중간 다이 블록(124)의 최소 각도를 제안한다.
특히 제2 중간 다이 블록(124)이 상부 다이 블록(130)과 대면하고 있는 면(124a)과 제2 중간 다이 블록(124)이 제1 중간 다이 블록(122)과 대면하고 있는 면(124b)이 이루는 각도(θ')를 14도 이상으로 한다.
본 실시예의 다중 슬롯 다이 코터(100')는 전술한 실시예인 다중 슬롯 다이 코터(100)에 비하여 다이 블록의 개수가 1개 증가하므로 전체적인 볼륨을 유지하는 경우 다이 블록의 두께는 더 얇아진다. 제2 중간 다이 블록(124)의 각도(θ')는 최소 14도로 한다. 각도(θ')는 14도 이상이면 된다. 14도 미만인 경우에는 제2 중간 다이 블록(124)이 너무 얇아져 변형 및 비틀림에 매우 취약하게 된다. 본 발명의 실시예에서는 최소 각도로서 14도를 제안하여 허용 수준의 변형까지만 발생시키도록 한다. 각도(θ')가 커질수록 제2 중간 다이 블록(124)이 두꺼워지기 때문에 변형 및 비틀림 측면에서는 유리할 것이다. 하지만 앞서 설명한 바와 같이 각도(θ')는 하부 토출구(101a)와 상부 토출구(102a)가 이루는 각도에도 영향을 주기 때문에 마냥 크게 만들 수는 없다. 따라서, 여기에서도 상부 토출구(102a)에서 토출되는 전극 활물질 슬러리와 하부 토출구(101a)에서 토출되는 전극 활물질 슬러리가 동시 토출 직후 와류를 형성하지 않는 범위 내가 되도록 하부 토출구(101a)와 상부 토출구(102a)가 이루는 각도를 결정하고 이에 따라 각도(θ')의 상한이 결정되도록 할 수 있다.
또한, 앞서 설명한 바와 마찬가지로, 각도(θ')는 다중 슬롯 다이 코터(100')의 폭 방향을 따라 위치별로 하부 슬롯(101)의 슬롯 갭과 상부 슬롯(102)의 슬롯 갭을 측정한 각 슬롯 갭의 편차가 10 ㎛ 이내가 되도록 결정한다. 각 슬롯 갭의 편차가 10 ㎛보다 커지면 폭방향 로딩이 불균일한 것으로 판단한다. 최소 각도인 14도는 이와 같이 다이 블록 개수가 4개인 다중 슬롯 다이 코터(100')에서 슬롯 갭의 편차를 고려하여 결정된 것일 수 있다.
각도(θ')는 제2 중간 다이 블록(124)이 인접한 다른 다이 블록(130, 122)과 대면하고 있는 면끼리 이루는 각도이고 본 발명에서는 이러한 각도(θ')의 최소 각도를 관리할 것을 제안하지만, 상부 다이 블록(130)에서 제2 중간 다이 블록(124)의 면(124a)과 마주보는 면(130b), 그리고 이 면(130b)과 이웃해 인접한 다른 면(130a)이 이루는 각도인 상부 다이 블록(130)의 각도도 최소 14도로 제한할 수 있다. 마찬가지로, 제1 중간 다이 블록(122)에서 제2 중간 다이 블록(124)과 마주보는 면(122a) 및 하부 다이 블록(110)과 마주보는 면(122b)이 이루는 각도인 제1 중간 다이 블록(122)의 각도도 최소 14도로 제한할 수 있다. 또한, 하부 다이 블록(110)에서 제1 중간 다이 블록(122)과 마주보는 면(110b), 그리고 이 면(110b)과 이웃해 인접한 다른 면(110a)이 이루는 각도인 하부 다이 블록(110)의 각도도 최소 14도로 제한할 수 있다. 이를 통해 하부 다이 블록(110)과 중간 다이 블록(120) 사이에 형성되는 하부 슬롯(101) 및 중간 다이 블록(120)과 상부 다이 블록(130) 사이에 형성되는 상부 슬롯(102)의 슬롯 갭이 허용 수준의 변형 안에서 관리될 수 있다.
각도(θ')의 하한은 14도이다. 각도(θ')의 상한은 앞서 언급한 바와 같이, 두 개의 토출구(101a, 102a)의 각도를 고려하여 상부 다이 블록(130), 제1 중간 다이 블록(122) 및 하부 다이 블록(110)의 각도까지 고려해 180도 이하의 범위에서 결정할 수 있다.
특히 도면에 도시한 예에서와 같이 상부 토출구(102a)의 각도를 거의 90도로하는 경우라면 다음과 같이 하한을 결정할 수가 있다. 예를 들어, 다중 슬롯 다이 코터(100')에서 상부 슬롯(102)이 기재(300) 표면에 대하여 90도의 각도를 가진 경우를 가정하면, 제2 중간 다이 블록(124)의 면(124a)과 하부 다이 블록(110)의 면(110a)이 이루는 각도(제2 중간 다이 블록(124)의 각도 + 제1 중간 다이 블록(122)의 각도 + 하부 다이 블록(110)의 각도)는 최대 90도이다(180도에서 90도를 뺀 값). 제1 중간 다이 블록(122)의 최소 각도가 14도, 하부 다이 블록(110)의 최소 각도까지도 14도라고 한다면, 제2 중간 다이 블록(124)의 최대 각도는 62도가 된다. 따라서, 상부 슬롯(102)의 토출 방향이 기재(300) 표면에 대하여 90도의 각도를 가지도록 다중 슬롯 다이 코터(100')를 사용하는 경우에 제2 중간 다이 블록(124)의 각도(θ')는 14도 이상 62도 이하의 범위에서 관리될 수 있다. 따라서, 다중 슬롯 다이 코터(100')에서 상부 슬롯(102)이 기재(300) 표면에 대하여 90도의 각도를 가진 경우를 가정하면, 바람직하게 각도(θ')의 범위는 14도 내지 62도이다.
다른 예로, 상부 슬롯(102)과 하부 슬롯(101)이 대략 20도 내지 70도의 각도를 가지게 하는 경우만 고려한다면, 제2 중간 다이 블록(124)의 각도와 제1 중간 다이 블록(122)의 각도를 합한 최대 각도는 70도일 수 있다. 그러한 경우 제2 중간 다이 블록(124)과 제1 중간 다이 블록(122)의 각도 하한이 각각 14도라고 하면 70도에서 14도를 뺀 값인 56도가 각도(θ')의 하한이 된다. 따라서, 이 경우에는 바람직하게 각도(θ')의 범위는 14도 내지 56도이다.
이와 같이 각도(θ')의 하한은 14도로 고정이지만, 각도(θ')의 상한은 상부 슬롯(102)의 각도라든지 상부 슬롯(102)과 하부 슬롯(101)이 이루는 각도라든지 기타 다른 조건을 만족하면서 변경될 수 있다.
상부 슬롯 각도와 하부 슬롯 각도 고찰
이하, 종래 기술에 의한 듀얼 슬롯 다이 코터를 비교예로 설명하여, 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터의 효과를 설명한다.
앞서 언급한 바와 같이, 본래 듀얼 슬롯 다이 코터는 각 다이 블록의 두께가 얇아 구조적으로 변형과 비틀림에 취약하다. 다이 블록의 크기를 막연히 키우거나(각도 변경)하면, 토출 방향이 바뀌어 코팅 공정성의 저하를 야기하는 문제가 있다.
종래 듀얼 슬롯 다이 코터에서, 다이 블록 각도 변경에 의한 슬롯 경사가 전극 활물질 슬러리 코팅 안정성에 미치는 영향 확인을 위해, 상부 슬롯과 하부 슬롯을 각각 중간 다이 블록과 멀어지는 방향으로 30도씩 기울여 해석하였다.
도 7은 비교예에서 다이 블록 각도 변경에 따른 코팅 양상을 도시한 것이다.
상부 슬롯을 중간 다이 블록과 멀어지는 방향으로 30도 기울임으로써, 상부 슬롯은 기재 표면에 대하여 120도 각도이고 하부 슬롯은 기재 표면에 대하여 90도 각도를 갖는 경우가 case 1, 모든 슬롯이 기재 표면에 대하여 직립이어서 상부 슬롯 및 하부 슬롯이 기재 표면에 대하여 각각 90도 각도를 갖는 경우가 case 2, 그리고 하부 슬롯을 중간 다이 블록과 멀어지는 방향으로 30도 기울임으로써, 상부 슬롯은 기재 표면에 대하여 90도 각도이고 하부 슬롯은 기재 표면에 대하여 60도 각도를 갖는 경우가 case 3이다. 각각의 전극 활물질 슬러리 코팅층 상태는 도 7에 나타낸 바와 같다. 코팅 비드(coating bead)와 경계면(separation point) 위치를 도 7에 나타내었다. 도 7은 비교예에서 다이 블록 각도 변경에 따른 코팅 양상을 도시한 것이다. 도 7에서 (a), (b), (c)는 각각 case 1, case 2, case 3를 나타낸다.
표 1은 각 경우에 대해 코팅 비드 위치와 경계면 위치를 정리한 것이다.
[표 1]
Figure PCTKR2021010019-appb-img-000001
코팅 안정성은 코팅 비드 위치와 경계면 위치로 판단할 수 있다.
상기와 같이 상부 슬롯, 하부 슬롯의 각도 변경한 결과, 코팅 안정성은 case 2가 case 3와 같거나 더 좋고 case 1이 가장 나빴다(case 2 ≥ case 3 > case 1). 모든 슬롯이 직립인 경우가 case 2에 비해, case 1과 case 2는 어느 한쪽 슬롯에 경사를 주어 V자 형태의 액 공급 방식이 된다. 이러한 액 공급 방식은 상, 하층 슬러리가 만나는 영역에서 와류 형성으로 인터믹싱(inter mixing)이 발생하기 때문에 이중층을 형성하기 어려운 문제가 있다. 이와 같이 다이 블록의 크기를 키워 각도 변경하면, 토출 방향이 바뀌어 코팅 공정성의 저하를 야기하게 된다.
변형 취약성은 case 1과 case 3이 유사하며 case 2에 비하여 매우 취약했다(case 1 = case 3 >> case 2). 즉, case 1과 case 3처럼 각도 변경을 하면 중간 다이 블록이 너무 얇아지게 되어 취약해지는 것이다. 즉 3개의 다이 블록들 중 외곽에 위치한 상부/하부 다이 블록의 두께를 증가시켜 변형과 비틀림을 개선한다 하더라도 구조적으로 제일 취약한 중간 다이 블록의 변형에 대한 보완은 여전히 어렵다는 것이다. 따라서, 단순 각도 변경을 통해 변형과 비틀림을 원천 차단하는 것은 어렵다는 것을 알 수 있다. 본 발명에서는 다이 블록 각도를 제어함으로써 변형 및 뒤틀림의 최소 허용 범위를 제한하도록 한다. 종래에는 다이 블록 각도에 대한 이해도 명확한 기준도 제시되지 못했다.
종래 듀얼 슬롯 다이 코터의 슬롯 갭 편차 문제 확인
도 8은 비교예 중 case 3에서 폭 방향 사이드와 센터 부분의 단면도이다.
도 8의 (a)는 사이드 부분, (b)는 센터 부분의 듀얼 슬롯 다이 코터 단면을 보여준다. 도면에서 다이 블록 내의 위치별로 변형의 정도를 나타내었는데 변형도는 ① < ② < ③이다.
도 8의 (a)를 참조하면 사이드 부분에서 제2 중간 다이 블록에 해당하는 부분의 변형도가 ②로 약간 변형이 일어난 것을 볼 수 있다. 이러한 변형은 도 8의 (b)를 참조하면 센터 부분에서는 더 심화되어 제2 중간 다이 블록의 립 근처는 변형도가 ③에 이르는 것을 볼 수 있다. 그리고, 센터 부분에서는 제1 중간 다이 블록의 립 근처에 해당하는 부분도 변형도 ②의 변형이 발생된 것을 볼 수 있다. 이처럼 다이 블록의 변형이 센터 부분에서 더 심하므로, 센터 부분에서는 상부 슬롯의 슬롯 갭이 사이드 부분에서의 상부 슬롯의 슬롯 갭과 크게 차이가 남을 확인할 수 있다. 또한, 사이드 부분에서는 제1 중간 다이 블록의 변형은 적어 상부 슬롯의 슬롯 갭 변화에 비하여 하부 슬롯의 슬롯 갭의 변화가 적기는 하지만, 센터 부분에서는 제1 중간 다이 블록도 변형이 되어 하부 슬롯의 슬롯 갭 변화도 무시하지 못할 수준에 이르게 됨을 확인할 수 있다.
이와 같이 종래 듀얼 슬롯 다이 코터에서는 폭 방향을 따라 사이드 부분과 센터 부분에서 슬롯 갭의 차이가 발생해 슬롯 갭의 편차가 발생하며, 이러한 슬롯 갭의 편차를 줄이기 어려웠다. 하지만 본 발명에서는 제2 중간 다이 블록의 최소 각도를 제한함으로써 슬롯 갭 편차를 허용 가능한 수준 안에서 관리할 수 있게 된다.
종래 듀얼 슬롯 다이 코터에서 상부 다이 블록과 중간 다이 블록 조립시의 각 볼트 체결강도에 따른 슬롯 갭(상부 다이 블록과 중간 다이 블록 사이의 토출구 크기, 즉 상부 슬롯의 갭)을 주행 방향에 수직인 다이 블록의 폭 방향인 TD 방향을 따라 가며 측정하여 도 9 및 표 2에 정리하였다. 도 9는 비교예에서 체결강도에 따라 나타낸, TD 방향을 따르는 슬롯 갭 변화 그래프이다. 그래프에서 X축은 다이 블록 한쪽 끝에서부터 측정한 TD 방향으로의 편차(TD Direction Displacement)이고 Y축은 슬롯 갭 크기를 나타낸다.
[표 2]
Figure PCTKR2021010019-appb-img-000002
샘플 1과 같이 상부 다이 블록과 중간 다이 블록 조립시 볼트 토크 350N 체결강도를 이용하면 슬롯 갭의 최대-최소 차이가 39 ㎛나 된다. 샘플 2, 3 순으로 체결강도를 150N, 200N으로 변화시키면 최대-최소 차이가 13 ㎛, 12 ㎛로 감소한다. 이와 같이 종래에는 체결강도에 따라서도 슬롯 갭의 변화가 쉽다. 종래에는 하는 수없이 200N 정도로 체결강도를 정해 타이트하게 관리하며 조립하더라도, 12 ㎛라는 최대-최소 차이를 감내하여야 했다. 하지만 본 발명의 실시예에서는 다중 슬롯 다이 코터의 슬롯 갭의 편차가 10 ㎛ 이내가 되도록 다이 블록의 각도(θ 또는 θ')를 결정한다. 각 슬롯 갭의 편차가 10 ㎛보다 커지면 폭방향 로딩이 불균일한 것으로 판단한다. 폭방향 로딩 불균일은 향후 전극을 이차전지로 제조하였을 때 용량 불균일로 귀결되기 때문에 이차전지 특성상 바람직하지 않다. 이에 본 발명의 실시예에서는 허용 수준을 슬롯 갭의 편차가 10 ㎛인 것을 기준으로 하여 슬롯 갭의 편차가 10 ㎛ 이내로 들어오게 관리한다. 다이 블록이 3개인 경우 중간 다이 블록의 최소 각도인 20도, 다이 블록이 4개인 경우 제2 중간 다이 블록의 최소 각도인 14도는 이러한 슬롯 갭의 편차를 고려하여 결정된 것이다.
다이 블록이 4개인 다중 슬롯 다이 코터에서의 제2 중간 다이 블록의 각도 하한 효과 확인
도 5를 참조하여 설명한 다중 슬롯 다이 코터(100')와 같은 구조에서 제2 중간 다이 블록의 각도를 10도로 한 경우(비교예)와 14도로 한 경우(실시예)에 대하여 상부 슬롯의 슬롯 갭 편차, 하부 슬롯의 슬롯 갭 편차를 측정하여 아래 표 3에 나타내었다. 여기서 슬롯 갭의 목표값은 1mm로 하였으며, 슬러리의 다양한 토출 압력에 따라 폭 방향 사이드 대비 센터에서 슬롯 갭이 늘어난 정도를 구해 정리하였다.
[표 3]
Figure PCTKR2021010019-appb-img-000003
본 발명의 실시예에서는 허용 수준을 슬롯 갭의 편차가 10 ㎛인 것을 기준으로 한다. 표 3에서 압력이 34, 54 kPa까지는 제2 중간 다이 블록의 각도가 10도이어도 편차가 10 ㎛ 이내로 들어오므로 별 문제가 없다. 슬러리 토출 압력은 코팅 조건(로딩량, 코팅 속도)에 따라 달라질 수 있는데, 일반적으로 이차전지에서는 100 kPa 이하의 압력을 사용하고 있다. 이러한 100 kPa에 근접한 74 kPa부터는 제2 중간 다이 블록의 각도가 10도일 때에 상부 슬롯의 슬롯 갭 편차가 허용 수준을 넘어간다. 특히 100 kPa에 매우 근접한 94 kPa에서는 제2 중간 다이 블록의 각도가 10도일 때에 상부 슬롯의 슬롯 갭 편차와 하부 슬롯의 슬롯 갭 편차 모두가 10 ㎛를 크게 벗어난다. 이에 비해 제2 중간 다이 블록의 각도가 14도인 경우에는 상부 슬롯의 슬롯 갭 편차와 하부 슬롯의 슬롯 갭 편차 모두 10 ㎛ 이내로 들어온다. 그러므로 제2 중간 다이 블록의 각도의 최소값을 14도로 해야만 슬롯 갭이 허용 수준의 변형 안에서 관리될 수 있다.
다이 블록이 3개인 다중 슬롯 다이 코터에서의 중간 다이 블록의 각도 범위 효과 확인
'상부 슬롯 각도와 하부 슬롯 각도 고찰'에서 본 바와 같이, case 1처럼 상부 슬롯을 중간 다이 블록과 멀어지는 방향으로 기울이는 경우, 즉 상부 슬롯이 기재 표면과 이루는 각도가 90도보다 커지는 경우에는 상부 슬롯으로부터 토출되는 전극 활물질 슬러리(상층 슬러리)와 하부 슬롯으로부터 토출되는 전극 활물질 슬러리(하층 슬러리)가 만날 때의 와류 형성으로 적합하지 않다. 따라서, 도 3을 참조하여 설명한 다중 슬롯 다이 코터(100)와 같은 구조에서, 상부 슬롯(102)과 기재(300) 표면이 이루는 각도, 즉 상부 토출구(102a)의 각도는 90도로 고정하고, 중간 다이 블록(120)의 각도를 15도로 한 경우(비교예 1-1), 20도로 한 경우(실시예 1-1), 70도로 한 경우(실시예 1-2) 및 75도로 한 경우(비교예 1-2)에 대하여 하부 슬롯의 슬롯 갭 편차를 각각 구하여 아래 표 4에 나타내었다. 각 경우에서 하부 토출구(101a)의 각도는 75도, 70도, 20도, 15도가 된다. 여기서 슬롯 갭의 목표값은 1mm로 하였으며, 슬러리의 토출 압력은 100kPa이었고, 폭 방향 사이드 대비 센터에서 슬롯 갭이 늘어난 정도를 구해 정리하였다. 모사에 이용한 다중 슬롯 다이 코터는 TD 방향을 따르는 전체 폭이 1500cm, 상부 다이 블록 상면에서부터 하부 다이 블록 하면까지 이르는 전체 높이는 190cm, MD 방향을 따르는 앞 뒤 길이는 190cm라고 가정하였다. 슬러리가 담기는 매니폴드에서 TD 방향을 따르는 폭은 1390cm이고, 매니폴드 끝단에서부터 토출구까지의 거리인 랜드부 길이는 50cm라고 가정하였다. 하부 다이 블록과 중간 다이 블록 사이는 14개의 M14 볼트로 체결되고, 중간 다이 블록과 상부 다이 블록 사이도 14개의 M14 볼트로 체결된다고 가정하였다.
[표 4]
Figure PCTKR2021010019-appb-img-000004
본 발명의 실시예에서는 허용 수준을 슬롯 갭의 편차가 10 ㎛인 것을 기준으로 한다. 표 4에서 비교예 1-1과 비교예 1-2는 슬롯 갭 편차가 각각 12.1 ㎛, 11.7 ㎛로서 10 ㎛를 벗어난다. 하지만 본 발명에서 제안하는 바와 같이 중간 다이 블록의 각도를 20도(실시예 1-1)나 70도(실시예 1-2)로 하는 경우, 그 슬롯 갭 편차는 각각 8.8 ㎛, 8 ㎛이므로, 10 ㎛ 이내에 들어온다. 그러므로 상부 슬롯(102)과 기재(300) 표면이 이루는 각도, 즉 상부 토출구(102a)의 각도를 90도로 고정하는 경우, 중간 다이 블록(120)의 각도를 적어도 20도에서 70도 사이로 해야만 슬롯 갭이 허용 수준의 변형 안에서 관리될 수 있다.
다이 블록이 4개인 다중 슬롯 다이 코터에서의 중간 다이 블록의 각도 범위 효과 확인
도 5를 참조하여 설명한 다중 슬롯 다이 코터(100')와 같은 구조에서, 상부 슬롯(102)과 기재(300) 표면이 이루는 각도, 즉 상부 토출구(102a)의 각도는 90도로 고정하고, 제1 중간 다이 블록(122)의 각도와 제2 중간 다이 블록(124)의 각도를 각각 10도로 한 경우(비교예 2-1), 각각 14도로 한 경우(실시예 2-1), 제2 중간 다이 블록(124)의 각도는 62도로 하고 제1 중간 다이 블록(122)의 각도는 62도로 한 경우(실시예 2-2), 제2 중간 다이 블록(124)의 각도는 70도로 하고 제1 중간 다이 블록(122)의 각도는 10도로 한 경우(비교예 2-2)에 대하여, 각 경우의 하부 슬롯의 슬롯 갭 편차를 구하여 아래 표 5에 나타내었다. 여기서도 슬롯 갭의 목표값은 1mm로 하였으며, 슬러리의 토출 압력은 94kPa이었고, 폭 방향 사이드 대비 센터에서 슬롯 갭이 늘어난 정도를 구해 정리하였다. 여기서도 모사에 이용한 다중 슬롯 다이 코터는 TD 방향을 따르는 전체 폭이 1500cm, 상부 다이 블록 상면에서부터 하부 다이 블록 하면까지 이르는 전체 높이는 190cm, MD 방향을 따르는 앞 뒤 길이는 190cm라고 가정하였다. 슬러리가 담기는 매니폴드에서 TD 방향을 따르는 폭은 1390cm이고, 매니폴드 끝단에서부터 토출구까지의 거리인 랜드부 길이는 50cm라고 가정하였다. 하부 다이 블록과 제1 중간 다이 블록 사이는 14개의 M14 볼트로 체결되고, 제2 중간 다이 블록과 상부 다이 블록 사이도 14개의 M14 볼트로 체결된다고 가정하였다.
[표 5]
Figure PCTKR2021010019-appb-img-000005
본 발명의 실시예에서는 허용 수준을 슬롯 갭의 편차가 10 ㎛인 것을 기준으로 한다. 표 5에서 비교예 2-1과 비교예 2-2는 슬롯 갭 편차가 각각 11.6 ㎛, 13.5 ㎛로서 10 ㎛를 벗어난다. 하지만 본 발명의 실시예에서 제안하는 바와 같이 제1 중간 다이 블록(122)과 제2 중간 다이 블록(124)의 각도를 14도(실시예 2-1)로 하고, 제2 중간 다이 블록의 각도를 최대 각도인 62도(실시예 2-2)로 하는 경우, 그 슬롯 갭 편차는 각각 8.8 ㎛, 9,3 ㎛이므로, 10 ㎛ 이내에 들어온다. 그러므로 상부 슬롯(102)과 기재(300) 표면이 이루는 각도를 90도로 고정하는 경우, 제2 중간 다이 블록(124)의 각도를 적어도 14도에서 62도 사이로 해야만 슬롯 갭이 허용 수준의 변형 안에서 관리될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.

Claims (14)

  1. 하부 슬롯과 상부 슬롯을 구비하는 다중 슬롯 다이 코터로서,
    하부 다이 블록;
    상기 하부 다이 블록의 상부에 배치되어 상기 하부 다이 블록과의 사이에 상기 하부 슬롯을 형성하는 중간 다이 블록; 및
    상기 중간 다이 블록의 상부에 배치되어 상기 중간 다이 블록과의 사이에 상기 상부 슬롯을 형성하는 상부 다이 블록을 포함하고,
    상기 중간 다이 블록이 상기 상부 다이 블록과 대면하고 있는 제1 면과 상기 중간 다이 블록이 상기 하부 다이 블록과 대면하고 있는 제2 면이 이루는 각도가 20도 이상인 것을 특징으로 하는 다중 슬롯 다이 코터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중간 다이 블록이 상기 상부 다이 블록과 대면하고 있는 제1 면과 상기 중간 다이 블록이 상기 하부 다이 블록과 대면하고 있는 제2 면이 이루는 각도는 70도 이하인 것을 특징으로 하는 다중 슬롯 다이 코터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 상부 다이 블록에서 상기 제1 면과 마주보는 면과 이 면과 이웃해 인접한 다른 면이 이루는 각도를 상부 다이 블록의 각도라고 하고, 상기 하부 다이 블록에서 상기 제2 면과 마주보는 면, 그리고 이 면과 이웃해 인접한 다른 면이 이루는 각도를 하부 다이 블록의 각도라고 하며, 상기 중간 다이 블록이 상기 상부 다이 블록과 대면하고 있는 제1 면과 상기 중간 다이 블록이 상기 하부 다이 블록과 대면하고 있는 제2 면이 이루는 각도를 중간 다이 블록의 각도라고 하면, 상기 상부 다이 블록의 각도, 중간 다이 블록의 각도 및 하부 다이 블록의 각도를 전부 합해 최대 180도가 되는 것을 특징으로 하는 다중 슬롯 다이 코터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하부 다이 블록, 중간 다이 블록 및 상부 다이 블록은 각각 그 선단부를 형성하는 하부 다이립, 중간 다이립 및 상부 다이립을 구비하고, 상기 하부 다이립과 상기 중간 다이립 사이에는 상기 하부 슬롯과 연통하는 하부 토출구가 형성되고, 상기 중간 다이립과 상기 상부 다이립 사이에는 상기 상부 슬롯과 연통하는 상부 토출구가 형성되며,
    상기 다중 슬롯 다이 코터는 연속적으로 주행하는 기재 표면에 상기 하부 슬롯 및 상부 슬롯 중 적어도 어느 하나를 통해 전극 활물질 슬러리를 압출해 도포하는 것이며,
    상기 하부 토출구와 상기 상부 토출구가 이루는 각도가 상기 상부 토출구에서 토출되는 전극 활물질 슬러리와 상기 하부 토출구에서 토출되는 전극 활물질 슬러리가 동시 토출 직후 와류를 형성하지 않는 범위 내가 되도록 상기 제1 면과 상기 제2 면이 이루는 각도를 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 슬롯 다이 코터.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하부 슬롯과 상기 상부 슬롯은 20도 내지 70도의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 다중 슬롯 다이 코터.
  6. 제1항에 있어서, 상기 다중 슬롯 다이 코터의 폭 방향을 따라 위치별로 상기 하부 슬롯의 슬롯 갭과 상기 상부 슬롯의 슬롯 갭을 측정한 각 슬롯 갭의 편차가 10 ㎛ 이내가 되도록 상기 제1 면과 상기 제2 면이 이루는 각도를 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 슬롯 다이 코터.
  7. 제1항에 있어서, 상기 다중 슬롯 다이 코터는 연속적으로 주행하는 기재 표면에 상기 하부 슬롯 및 상부 슬롯 중 적어도 어느 하나를 통해 전극 활물질 슬러리를 압출해 도포하는 것이며, 상기 전극 활물질 슬러리를 토출하는 방향을 거의 수평으로 해 상기 다중 슬롯 다이 코터를 설치하고, 상기 제1 면이 거의 수평으로 놓이고 상기 상부 다이 블록에서 상기 제1 면과 마주보는 반대면도 거의 수평으로 놓이며, 상기 하부 다이 블록, 중간 다이 블록 및 상부 다이 블록에서 상기 전극 활물질 슬러리를 토출하는 방향에 반대되는 면은 거의 수직으로 놓이는 것을 특징으로 하는 다중 슬롯 다이 코터.
  8. 제1항에 있어서, 상기 중간 다이 블록은 상하로 서로 대면 접촉하고 접촉면을 따라 슬라이딩 되어 상대 이동 가능하게 마련되는 제1 중간 다이 블록과, 제2 중간 다이 블록을 포함하고,
    상기 제2 중간 다이 블록이 상기 상부 다이 블록과 대면하고 있는 면과 상기 제2 중간 다이 블록이 상기 제1 중간 다이 블록과 대면하고 있는 면이 이루는 각도는 14도 이상인 특징으로 하는 다중 슬롯 다이 코터.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2 중간 다이 블록이 상기 상부 다이 블록과 대면하고 있는 면과 상기 제2 중간 다이 블록이 상기 제1 중간 다이 블록과 대면하고 있는 면이 이루는 각도는 62도 이하인 것을 특징으로 하는 다중 슬롯 다이 코터.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1 중간 다이 블록이 상기 하부 다이 블록과 대면하고 있는 면과 상기 제1 중간 다이 블록이 상기 제2 중간 다이 블록과 대면하고 있는 면이 이루는 각도는 14도 이상 62도 이하인 특징으로 하는 다중 슬롯 다이 코터.
  11. 제8항에 있어서, 상기 제1 중간 다이 블록은 상기 하부 다이 블록에 고정 결합되고, 상기 제2 중간 다이 블록은 상기 상부 다이 블록에 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 다중 슬롯 다이 코터.
  12. 제1항에 있어서, 상기 하부 다이 블록, 중간 다이 블록 및 상부 다이 블록은 각각 그 선단부를 형성하는 하부 다이립, 중간 다이립 및 상부 다이립을 구비하고, 상기 하부 다이립과 상기 중간 다이립 사이에는 상기 하부 슬롯과 연통하는 하부 토출구가 형성되고, 상기 중간 다이립과 상기 상부 다이립 사이에는 상기 상부 슬롯과 연통하는 상부 토출구가 형성되며, 상기 하부 토출구와 상기 상부 토출구 사이에는 소정의 단차가 형성되는 것을 특징으로 하는 다중 슬롯 다이 코터.
  13. 제1항에 있어서, 상기 하부 다이 블록과 상기 중간 다이 블록 사이에 개재되어 상기 하부 슬롯의 폭을 조절하는 제1 스페이서와, 상기 중간 다이 블록과 상기 상부 다이 블록 사이에 개재되어 상기 상부 슬롯의 폭을 조절하는 제2 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 슬롯 다이 코터.
  14. 제1항에 있어서, 상기 하부 다이 블록은 제1 코팅액을 수용하고 상기 하부 슬롯과 연통하는 제1 매니폴드를 구비하고, 상기 중간 다이 블록은 제2 코팅액을 수용하고 상기 상부 슬롯과 연통하는 제2 매니폴드를 구비하는 것을 특징으로 하는 다중 슬롯 다이 코터.
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