WO2022102979A1 - 에어 벤트를 포함하는 듀얼 슬롯 다이 코터 - Google Patents

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WO2022102979A1
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slot
die
air vent
manifold
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이택수
전신욱
최상훈
김만형
김영곤
조영준
조진호
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • B05C5/0254—Coating heads with slot-shaped outlet
    • B05C5/0262—Coating heads with slot-shaped outlet adjustable in width, i.e. having lips movable relative to each other in order to modify the slot width, e.g. to close it
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
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    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a slot die coater for forming a coating layer by discharging a coating solution on a substrate, and more particularly, to a dual slot die coater having two slots so as to simultaneously form two coating layers.
  • This application is an application claiming priority to Korean Patent Application Nos. 10-2020-0152315 and 10-2020-0152337 filed on November 13, 2020, and all contents disclosed in the specification and drawings of the application are cited is 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.
  • the electrode active material slurry discharged from the slot die coater is applied on the current collector transferred by the coating roll.
  • a conventional slot die coater includes two die blocks and forms a slot between the two die blocks, and one type of electrode active material slurry can be discharged through one slot 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 a conventional slot die coater, 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.
  • the inventors of the present application have proposed a dual slot die coater capable of simultaneously coating two types of electrode active material slurries as an upper layer and a lower layer.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a dual slot die coater according to the prior art.
  • two types of electrode active material slurries are discharged from the dual slot die coater 20 while the current collector 15 is driven by rotating the coating roll 10 , and the two-layer electrode is placed on the current collector 15 .
  • the active material layer can be formed at the same time.
  • the electrode active material slurry discharged from the dual slot die coater 20 is widely applied to one surface of the current collector 15 to form an electrode active material layer.
  • the dual slot die coater 20 is configured by assembling three plate members, that is, three die blocks 21 , 22 , and 23 . Since slots are formed between adjacent die blocks, two slots are formed, and the electrode active material slurry applied first by simultaneously discharging two types of electrode active material slurries through the outlets 24 and 25 connected to each slot. By continuously applying an additional electrode active material slurry on the electrode active material layer formed by the two-layer electrode active material layer can be formed at the same time.
  • Reference numerals 26 and 27 denote manifolds in which the electrode active material slurry is contained.
  • the problem with air bubbles is not unique to full-width intermittent coatings.
  • the electrode active material slurry pushes out the air remaining in the empty manifolds 26 and 27 to fill the manifolds 26 and 27,
  • the electrode active material slurry surrounds the air while it is in the manifolds 26 and 27 because the air does not sufficiently escape toward the outlets 24 and 25, it becomes bubbles in the electrode active material slurry. Since these bubbles make the reproducibility of the coating process poor and can affect the aggregation of the electrode active material slurry, it is necessary to supply the electrode active material slurry or provide a structure through which the already formed bubbles can escape so that the bubbles are not formed.
  • the present invention has been devised in consideration of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a dual slot die coater capable of discharging through an outlet after removing air bubbles contained in a coating solution.
  • a dual slot die coater for solving the above technical problem is provided with a lower slot and an upper slot and extrudes a coating solution through at least one of the lower slot and the upper slot on the surface of the substrate that travels continuously
  • a dual slot die coater for applying, a lower die block, a middle die block disposed on the lower die block to form the lower slot with the lower die block, and a middle die block disposed on the middle die block die blocks including an upper die block defining the upper slot therebetween;
  • a dual slot die coater for solving the above technical problem is provided with a lower slot and an upper slot and extrudes the coating solution through at least one of the lower slot and the upper slot on the surface of the substrate that travels continuously
  • a dual slot die coater for applying, a lower die block, a middle die block disposed on the lower die block to form the lower slot with the lower die block, and a middle die block disposed on the middle die block die blocks including an upper die block defining the upper slot therebetween;
  • the lower air vent may be provided through the upper die block and the middle die block, and the upper air vent may be provided through the upper die block.
  • the lower air vent or the upper air vent may have a bent structure.
  • the lower die block, the middle die block and the upper die block each have a lower die lip, a middle die lip and an upper die lip forming a tip portion thereof, and the lower die lip and the middle die lip communicate with the lower slot between the lower die lip and the middle die lip.
  • a lower discharge port is formed, and an upper discharge port communicating with the upper slot is formed between the intermediate die lip and the upper die lip
  • the lower air vent includes a front end placed on the lower discharge port side among ends of the lower manifold and the The upper air vent is installed adjacent to the front end of the lower manifold without being installed in the lower land part, which is a portion where the lower outlet is connected, and the upper air vent is located at the front end of the upper manifold toward the upper outlet and the upper outlet It may be formed adjacent to the front end of the upper manifold without being installed in the upper land portion, which is a connected portion.
  • the lower air vent is installed adjacent to the front end of the lower manifold without being installed in the lower land part, which is a portion where the front end placed on the lower outlet side and the lower outlet port are connected among the ends of the lower manifold
  • the upper air vent may be installed adjacent to a rear end of the upper manifold opposite to the upper outlet.
  • the intermediate die block has a right-angled triangular shape in a cross-section along a direction in which the substrate travels, the lower manifold is provided in the lower die block and the upper manifold is provided in the intermediate die block do.
  • the lower manifold includes a first coating solution supply port communicated with the first coating solution supply chamber, and the upper manifold includes a second coating solution supply port communicated with the second coating solution supply chamber, the first coating solution supply port may be provided on the bottom of the lower die block, and the second coating solution supply port may be provided on the rear surface of the intermediate die block.
  • the dual slot die coater includes a lower spacer interposed between the lower die block and the middle die block to adjust a width of the lower slot, and a lower spacer interposed between the middle die block and the upper die block to increase the width of the upper slot It may further include an upper spacer to adjust.
  • the lower spacer and the upper spacer are provided with an open part by cutting at least one region from the ends of the lower spacer and the upper spacer to determine the coating width of the coating layer applied on the substrate, and the lower air vent is the upper part. It may be installed through the spacer.
  • the intermediate die block includes a first intermediate die block and a second intermediate die block provided to be in face-to-face contact with each other up and down and slid along the contact surface to be movable relative to each other, and the first intermediate die block is attached to the lower die block. It may be fixedly coupled, and the second intermediate die block may be fixedly coupled to the upper die block.
  • the slot die coater including an air vent, it is possible to remove the bubbles included in the coating liquid before the coating liquid is discharged through the outlet. Therefore, when used in the intermittent coating process of the electrode active material for applying the electrode active material slurry, it is possible to prevent the uncoated region from being contaminated with the electrode active material slurry. Since it is possible to coat the electrode active material slurry from which air bubbles have been removed, the reproducibility of the coating process is excellent, and the frequency of side effects such as agglomeration of the electrode active material slurry is reduced.
  • the air vent is constructed in the flow path, positioning is important.
  • flow path interference due to an air vent configuration is minimized by locating the air vent in the manifold region rather than the land portion. Therefore, in addition to the bubble removal by the air vent function, it may be accompanied by the effect of minimizing the loading deviation in the width direction.
  • the air vent provides a passage through which the air in the manifold and the air in the bubbles contained in the coating solution contained in the manifold can escape to the outside. If the air is not smoothly discharged from the air vent and becomes a trap, the effectiveness of the air vent decreases. According to another aspect of the present invention, it is possible to prevent air from being trapped in the pipe by making the height of the valve the highest in the pipe with the valve included in the air vent.
  • the present invention it is possible to effectively remove air bubbles contained in the coating solution and uniformly form a coating layer, particularly an electrode active material layer, and since simultaneous coating of two types of electrode active material slurries is possible, both performance and productivity are excellent.
  • the dual 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 a current collector, there is an advantage that uniform coating is possible even under high-speed or long-width application conditions.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a dual slot die coater according to the prior art.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a slot die coater according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a vertical cross-sectional view taken along the line B-B' of FIG. 2 when viewed from the direction C;
  • FIG. 4 is a plan view illustrating an upper spacer of FIG. 3 .
  • FIG. 5 is a vertical cross-sectional view taken along the line A-A' of FIG. 2 when viewed from the direction C;
  • FIG. 6 is a plan view illustrating the lower spacer of FIG. 5 .
  • FIG. 7 is a plan view illustrating an upper spacer positioned on an intermediate die block.
  • FIG. 8 is a plan view illustrating a lower spacer positioned on a lower die block.
  • FIG. 9 is a plan view of the slot die coater of FIG. 2 ;
  • FIG. 10 is a vertical cross-sectional view illustrating a modified example of FIG. 3 .
  • FIG. 11 is a vertical cross-sectional view illustrating a modified example of FIG. 5 .
  • FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a slot die coater according to a second embodiment of the present invention as a modification of FIG. 2 .
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing a slot die coater according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a vertical cross-sectional view taken along a dotted line A of FIG. 13 when viewed from a direction C;
  • FIG. 15 is a vertical cross-sectional view taken along a dotted line B of FIG. 13 when viewed from a direction C;
  • FIG. 16 is a plan view of the slot die coater of FIG. 13 ;
  • 17 is a diagram of a hypothetical comparative example.
  • FIG. 18 is a schematic diagram illustrating a slot die coater according to a fourth embodiment of the present invention as a modification of FIG. 13 .
  • the dual slot die coater of the present invention 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 dual slot die coater of the present invention is optimized for electrode manufacturing in which two types of electrode active material slurries are applied simultaneously or two types of electrode active material slurries are applied alternately while pattern-coating.
  • 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.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a slot die coater according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a vertical cross-sectional view taken along the line B-B' of FIG. 2 when viewed from the direction C; 4 is a plan view illustrating an upper spacer of FIG. 3 .
  • FIG. 5 is a vertical cross-sectional view taken along the line A-A' of FIG. 2 when viewed from the direction C; 6 is a plan view illustrating the lower spacer of FIG. 5 .
  • 7 is a plan view illustrating an upper spacer positioned on an intermediate die block.
  • 8 is a plan view illustrating a lower spacer positioned on a lower die block.
  • 9 is a plan view of the slot die coater of FIG. 2 ;
  • the dual slot die coater 100 is to extrude and apply a coating solution through at least one of the lower slot 106 and the upper slot 105 on the surface of the substrate 104 that runs continuously.
  • the dual slot die coater 100 has a lower slot 106 and an upper slot 105, and through the lower slot 106 and the upper slot 105, the same or different coating solutions are applied onto the substrate 104. It is a device that can coat simultaneously or alternately.
  • the dual slot die coater 100 includes a lower die block 101C, an intermediate die block 101B disposed on the lower die block 101C, and the intermediate die block 101B. ) and an upper die block 101A disposed on top of it.
  • the die blocks 101A, 101B, and 101C may be assembled with each other through bolts (not shown) as fastening members to constitute the slot die 101 .
  • the dual slot die coater 100 of the present invention is characterized in that it includes an air vent (AIR VENT; 103).
  • the dual slot die coater 100 is installed in a substantially horizontal direction (X direction) in which the electrode active material slurry, which is a coating liquid, is discharged (approximately: ⁇ 5 degrees).
  • the middle die block 101B is a block located in the middle among the blocks constituting the dual slot die coater 100, and is disposed between the lower die block 101C and the upper die block 101A to form a double slot.
  • the intermediate die block 101B of the present embodiment has a right triangle in cross section along the direction in which the substrate 104 travels, but it is not necessarily limited thereto in this form, and for example, the cross section may be provided in an isosceles triangle.
  • the side on which the middle die block 101B faces the upper die block 101A is placed almost horizontally and the opposite side of the side facing the side in the upper die block 101A (i.e., the dual slot die coater 100)
  • the upper surface forming the upper surface of the outer peripheral surface is also placed almost horizontally.
  • the surface opposite to the surface where the lower die block 101C faces the intermediate die block 101B is also placed almost horizontally, and this surface becomes the bottom surface (X-Z plane).
  • the surface opposite to the direction in which the electrode active material slurry is discharged that is, the rear surface, is disposed in a substantially vertical direction (Y direction).
  • the upper surface may be manufactured to be almost perpendicular to the rear surface.
  • An upper surface of the upper die block 101A may be divided into two regions.
  • the upper surface of the upper die block 101A may include a flat portion 130 positioned relatively far from the upper discharge port 105a and an inclined portion 131 extending from the flat portion 130 .
  • the flat portion 130 extends in a direction parallel to the bottom surface (X-Z plane), and the inclined portion 131 forms an angle of approximately 30 to 60 degrees with the flat portion 130 and may have a downwardly inclined shape. there is.
  • the middle die block 101B one made to be almost perpendicular to the rear surface of the face facing the upper die block 101A may be used.
  • the state in which the lower die block 101C, the intermediate die block 101B, and the upper die block 101A 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 104. will have This is advantageous in that the shape after assembly is substantially similar to that of a slot die coater having a single slot, so that a slot die coater pedestal and the like can be shared.
  • the lower die block 101C, the middle die block 101B, and the upper die block 101A are not necessarily limited to the above examples, and for example, the discharge direction of the electrode active material slurry is facing up and the rear side is the bottom surface. It can also be configured as a vertical die.
  • the die blocks 101A, 101B, and 101C are made of a metal material, for example, SUS material.
  • a metal material for example, SUS material.
  • Materials that are easy to process such as SUS420J2, SUS630, SUS440C, SUS304, and SUS316L, can be used.
  • SUS has the advantages of being easy to process, inexpensive, high in corrosion resistance, and capable of being manufactured in a desired shape at low cost.
  • the lower die block 101C is a block located at the bottom of the blocks constituting the dual slot die coater 100, and the surface facing the middle die block 101B is about a horizontal plane (X-Z plane) that is the bottom surface. It has an inclined shape to form an angle of 20 to 60 degrees.
  • a lower slot 106 may be formed between a lower die block 101C and an intermediate die block 101B where they face each other.
  • a lower spacer 113 is interposed between the lower die block 101C and the intermediate die block 101B to provide a gap therebetween, so that the lower slot 106 corresponding to a passage through which the first coating liquid can flow is formed. can be formed.
  • the thickness of the lower spacer 113 determines the vertical width (Y-axis direction, slot gap) of the lower slot 106 .
  • At least one region of the lower spacer 113 is cut off from the end to determine the coating width of the coating layer applied on the substrate 104 to have a first opening 113a (see FIG. 6 ), and a lower die block ( 101C) and the intermediate die block 101B may be interposed in the remaining portions except for one side of the edge region of the opposing surface of each.
  • the lower spacer 113 may have a planar shape of approximately “C”. Accordingly, the lower discharge port 106a through which the first coating liquid can be discharged to the outside is formed only between the front end of the lower die block 101C and the front end of the intermediate die block 101B.
  • the front end of the lower die block 101C and the front end of the intermediate die block 101B are defined as a lower die lip and an intermediate die lip, respectively. It can be said that it is a place formed by separation.
  • the lower spacer 113 is a gasket ( It is preferable that it is made of a material having sealing properties as it functions as a gasket).
  • the lower die block 101C includes a lower manifold 111 having a predetermined depth on a surface facing the intermediate die block 101B and communicating with the lower slot 106 .
  • the lower manifold 111 is a recessed chamber provided in the lower die block 101C, and accommodates the first coating solution.
  • the lower manifold 111 may be provided in the intermediate die block 101B.
  • the lower manifold 111 may be connected to a first coating solution supply chamber (not shown) installed outside through a supply pipe to continuously receive the first coating solution.
  • a first coating solution supply chamber (not shown) installed outside through a supply pipe to continuously receive the first coating solution.
  • the lower manifold 111 includes a first coating solution supply port 112 communicating with a first coating solution supply chamber (not shown), and the first coating solution supply port 112 is at the bottom of the lower die block 101C. can be provided.
  • the upper die block 101A is disposed to face the upper surface of the intermediate die block 101B parallel to the horizontal plane.
  • the upper slot 105 is thus formed between the middle die block 101B and the upper die block 101A facing each other.
  • the contact surface between the lower die block 101C and the intermediate die block 101B is inclined with respect to the horizontal plane.
  • an upper spacer 123 may be interposed between the intermediate die block 101B and the upper die block 101A to provide a gap therebetween. Accordingly, an upper slot 105 corresponding to a passage through which the second coating liquid can flow is formed. In this case, the upper and lower widths (Y-axis direction, slot gap) of the upper slot 105 are determined by the upper spacer 123 .
  • the upper spacer 123 also has a structure similar to the above-described lower spacer 113 .
  • the upper spacer 123 is formed by cutting at least one region from the end to determine the coating width of the coating layer applied on the substrate 104 . It has two openings 123a (refer to FIG. 4 ), and is interposed only in the remaining portions except for one of the edge regions of the opposing surfaces of the intermediate die block 101B and the upper die block 101A.
  • the upper spacer 123 may have a planar shape of approximately “C”.
  • the circumferential direction except for the front of the upper slot 105 is blocked, and the upper discharge port 105a is formed only between the front end of the intermediate die block 101B and the front end of the upper die block 101A.
  • the front end of the upper die block 101A is defined as an upper die lip.
  • the upper discharge port 105a may be formed by being spaced apart between the middle die lip and the upper die lip.
  • a through hole 123b through which the lower air vent 103B passes is formed in the upper spacer 123 .
  • a detailed description of the lower air vent 103B will be described later.
  • the intermediate die block 101B has an upper manifold 121 having a predetermined depth on a surface facing the upper die block 101A and communicating with the upper slot 105 .
  • the upper manifold 121 is a recessed chamber provided in the intermediate die block 101B, and accommodates the second coating solution.
  • the upper manifold 121 may be provided on the upper die block 101A.
  • the upper manifold 121 may be connected to a second coating solution supply chamber and a supply pipe installed outside to continuously receive the second coating solution.
  • the second coating solution flows along the upper slot 105 communicating with the upper manifold 121 , the flow is induced. and is discharged to the outside through the upper discharge port 105a.
  • the upper manifold 121 includes a second coating solution supply port 122 communicating with a second coating solution supply chamber (not shown), and the second coating solution supply port 122 is located on the rear surface of the intermediate die block 101B. can be provided.
  • the upper slot 105 and the lower slot 106 form a constant angle, and the angle may be approximately 30 degrees to 70 degrees.
  • the upper slot 105 and the lower slot 106 may cross each other at one place, and the upper discharge port 105a and the lower discharge port 106a may be provided near the intersection point. Accordingly, the discharge points of the first coating liquid and the second coating liquid may be concentrated in approximately one place.
  • a rotatably provided coating roll 102 is disposed in front of the slot die 101, and the substrate to be coated 104 is rotated by rotating the coating roll 102.
  • the first coating solution and the second coating solution may be continuously contacted with the surface of the substrate 104 to coat the substrate 104 in a double layer.
  • the supply and stop of the first coating solution and the supply and stop of the second coating solution may be alternately performed to form a pattern coating intermittently on the substrate 104 .
  • the dual slot die coater 100 of the present invention is characterized in that it further includes an air vent 103 . 2, 3 and 5 , the air vent 103 includes an upper air vent 103A and a lower air vent 103B.
  • the upper air vent 103A passes through the upper die block 101A to communicate with the upper manifold 121 , and is particularly installed in the upper manifold 121 area. Accordingly, air bubbles included in the electrode active material slurry in the upper manifold 121 may be removed through the upper air vent 103A.
  • the electrode active material slurry is discharged on the substrate 104 through the upper discharge port 105a after the air bubbles are removed in this way.
  • This upper air vent 103A can be installed by simply drilling a hole in the upper die block 101A. Alternatively, the upper air vent 103A may be installed by inserting a hollow pipe into the hole. The figure shows an upper air vent 103A using a pipe.
  • the upper air vent 103A provides a passage through which air in the upper manifold 121 and air in the bubbles included in the electrode active material slurry can escape to the outside. Since the upper discharge port 105a is formed in a direction parallel to the ground, the air bubble contained in the electrode active material slurry is transferred to the upper air vent 103A no matter where the upper air vent 103A communicates with the upper manifold 121 . It can be easily released to the outside through However, in order to efficiently remove air bubbles contained in the electrode active material slurry, the upper air vent 103A is preferably installed in a direction perpendicular to the discharge direction of the electrode active material slurry and opposite to the direction of gravity.
  • the upper air vent 103A is configured in the flow path through which the second coating liquid flows, location selection is important.
  • the upper air vent 103A is installed in the upper manifold 121 area to minimize flow path interference. That is, it is installed in another area outside the upper manifold 121 area so as not to interfere with the flow of the second coating solution. Installation in the upper manifold 121 area means that the front end 121a placed on the upper discharge port 105a side among the ends of the upper manifold 121 and the upper discharge port 105a are connected to the upper land portion SA. It also means that it will not be installed.
  • the upper air vent 103A is installed adjacent to the rear end 121b opposite to the upper discharge port 105a among the ends of the upper manifold 121 .
  • FIG. 7 is a plan view illustrating an upper spacer positioned on an intermediate die block. For convenience of description, the position of the upper air vent 103A is indicated.
  • the upper air vent 103A is formed in the upper manifold 121 in the second opening 123a of the upper spacer 123 when the intermediate die block 101B is viewed from above. may be respectively formed on the rear side portions in the region.
  • “rear” means the opposite direction in which the second electrode active material slurry, which is the second coating liquid, is discharged.
  • “side” refers to both sides of the intermediate die block 101B in the longitudinal direction that is perpendicular to the direction in which the second active material slurry is discharged.
  • the lower air vent 103B passes through the upper die block 101A and the middle die block 101B to communicate with the lower manifold 111 . Therefore, before the first electrode active material slurry, which is the first coating solution in the lower manifold 111, is discharged to the lower discharge port 106a, the bubbles included in the second electrode active material slurry are to be removed through the lower air vent 103B. can
  • This lower air vent 103B can be installed by simply drilling holes in the upper die block 101A and the middle die block 101B. Alternatively, the lower air vent 103B may be installed by inserting a hollow pipe into the hole. The drawing shows a lower air vent 103B using a pipe.
  • the lower air vent 103B provides a passage through which air in the lower manifold 111 and air in the bubbles included in the first electrode active material slurry can escape to the outside. Since the lower air vent 103B is configured in the flow path through which the first coating solution flows, location selection is important. In the present invention, the lower air vent 103B is installed in the lower manifold 111 area to minimize flow path interference. That is, the lower manifold 111 is installed in a different area out of the area so as not to interfere with the flow of the first coating solution. Installation in the lower manifold 111 area means that the front end 111a placed on the lower discharge port 106a side of the lower manifold 111 and the lower discharge port 106a are connected to the lower land portion SB. It also means that it will not be installed.
  • the lower discharge port 106a has a structure inclined at an angle of 30 to 60 degrees with respect to the ground, and the first electrode active material slurry from the lower slurry supply port 112 is supplied to the lower manifold 111 in the opposite direction of gravity. For this reason, the largest number of bubbles is generated in the S portion connected from the lower manifold 111 to the lower discharge port 106a. Therefore, it is preferable to install the lower air vent 103B adjacent to the S portion.
  • the S region is a region between the front end 111a of the lower manifold 111 and the lower land portion SB. Therefore, the lower air vent 103B is installed adjacent to the S portion, but should not be installed in the lower land portion SB. Therefore, preferably, the lower air vent 103B is installed adjacent to the front end 111a of the lower manifold 111 among the ends of the lower manifold 111 . In addition, in consideration of the inclined structure of the lower discharge port 106a, it is preferable to maintain an angle between the lower air vent 103B and the lower discharge port 106a of 80 degrees to 150 degrees.
  • FIG. 8 is a plan view illustrating a lower spacer positioned on a lower die block. For convenience of description, the position of the lower air vent 103B is indicated. 9 is a plan view of the slot die of FIG. 2 ;
  • the lower air vent 103B is preferably installed so as not to pass through the upper outlet 105a and the upper manifold 121 . If the lower air vent 103B passes through the portion where the upper discharge port 105a and the upper manifold 121 are formed, this may interfere with the flow of the second electrode active material slurry and bubbles may be formed in the through portion. . Accordingly, the lower air vent 103B is preferably formed through a position outside the second opening 123a of the upper spacer 123 .
  • the length W1 of the second opening 123a of the upper spacer 123 is smaller than the length W2 of the first opening 113a of the lower spacer 113, so that the lower air vent 103B ) may be formed to pass through the through hole 123b of the upper spacer 123 .
  • the lower air vents 103B may be respectively formed in portions close to the side surface of the upper die block 101A in the longitudinal direction of the upper die block 101A perpendicular to the direction in which the first electrode active material slurry is discharged.
  • the position of the lower air vent 103B has the advantage of facilitating maintenance and repair of the dual slot die coater 100 without interfering with the movement of the operator.
  • the lower air vent 103B may be formed in various directions.
  • the lower air vent 103B may be formed in a rearward direction through the middle die block 101B (see D of FIG. 5 ).
  • the lower air vent 103B since the lower air vent 103B does not pass through the upper spacer 123, there is an advantage that it can be installed at various positions in the lateral direction. Also, the lower air vent 103B may be formed in a lateral direction.
  • FIG. 10 is a vertical cross-sectional view illustrating a modified example of FIG. 3 .
  • the dual slot die coater 200 may have a structure in which the upper air vent 203A is bent in a “L” shape.
  • the air bubbles When removing air bubbles included in the electrode active material slurry having low viscosity, the air bubbles may be discharged together with the electrode active material slurry. At this time, the operator can easily receive the electrode active material slurry flowing down through the bent upper air vent 203A.
  • FIG. 10 shows only a structure bent in a "L" shape, the upper air vent 203A may be bent in various shapes if it can easily receive the flowing electrode active material slurry.
  • the upper air vent 203A may include a valve 240 .
  • the valve 240 is not particularly limited as long as it has a structure capable of opening and closing a hollow pipe.
  • the dual slot die coater 200 has the same structure as the dual slot die coater 100 of FIG. 3 , except that the upper air vent 203A is bent in a “L” shape and has a structure including a valve 240 . can have Accordingly, descriptions of other components will be omitted.
  • FIG. 11 is a vertical cross-sectional view illustrating a modified example of FIG. 5 .
  • the dual slot die coater 200 may have a structure in which the lower air vent 203B is bent in a “L” shape.
  • the air bubbles are discharged together with the electrode active material slurry.
  • the operator can easily receive the second electrode active material slurry flowing down through the bent upper air vent 203B.
  • FIG. 11 shows only a structure bent in a “L” shape, the lower air vent 203B may be bent in various shapes if it can easily receive the flowing electrode active material slurry.
  • the lower air vent 203B may include a valve 240 .
  • the valve 240 is not particularly limited as long as it has a structure capable of opening and closing a hollow pipe.
  • the dual slot die coater 200 has the same structure as the dual slot die coater 100 of FIG. 7 , except that the lower air vent 203B is bent in a “L” shape and has a structure including a valve 240 . can have Accordingly, descriptions of other components will be omitted.
  • the installation structure of the air vents (103, 203A, 203B) according to the present invention can be applied to a single-slot coater having one slot. In this case, it may be formed like the upper air vent 103A of FIG. 3 . Since the related structure has already been described above, it is omitted here.
  • bubbles included in the coating solution can be removed before the coating solution is discharged through the outlet by the dual slot die coaters 100 and 200 including the air vent. Therefore, when used in the intermittent coating process of the electrode active material for applying the electrode active material slurry, it is possible to prevent the uncoated region from being contaminated with the electrode active material slurry. Since it is possible to coat the electrode active material slurry from which air bubbles have been removed, the reproducibility of the coating process is excellent, and the frequency of side effects such as agglomeration of the electrode active material slurry is reduced.
  • the air vent is constructed in the flow path, positioning is important. In the present invention, by locating the air vent in the manifold area rather than the land portion, the flow path interference due to the air vent configuration is minimized. Therefore, in addition to the bubble removal by the air vent function, it may be accompanied by the effect of minimizing the loading deviation in the width direction.
  • the present invention it is possible to effectively remove air bubbles contained in the coating solution and uniformly form a coating layer, particularly an electrode active material layer, and since simultaneous coating of two types of electrode active material slurries is possible, both performance and productivity are excellent.
  • the dual 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 a current collector, there is an advantage that uniform coating is possible even under high-speed or long-width application conditions.
  • the dual slot die coaters 100 and 200 according to the present invention can not only prevent contamination of the uncoated area that occurs during intermittent coating, but also solve the problem of non-coating of the active material that occurs in continuous coating.
  • the continuous coating process when the electrode active material slurry containing air bubbles is applied to the electrode, when the air bubbles surrounded by the slurry burst, the area where the air bubbles were located, such as a crater, is not coated with the active material.
  • bubbles included in the electrode active material slurry are removed through the air vents 103, 203A, and 203B before the electrode active material slurry is discharged to the discharge ports 105a and 106a. It is possible to solve the above active material uncoated problem.
  • the intermediate die block 101B consists of one block, so that the relative positions of the upper discharge port 105a and the lower discharge port 106a cannot be variably adjusted, but in the second embodiment of the present invention Accordingly, the relative positions of the upper discharge port 105a and the lower discharge port 106a can be easily adjusted.
  • the intermediate die block 101B includes the first intermediate die block 101B-1 and the second intermediate die block 101B-2.
  • the first intermediate die block 101B-1 and the second intermediate die block 101B-2 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 101B-1 is fixedly coupled to each other by bolting, etc. with the lower die block 101C
  • the second intermediate die block 101B-2 is connected to the upper die block 101A by bolting, etc. are fixedly coupled to each other. Accordingly, the first intermediate die block 101B-1 and the lower die block block 101C may move integrally, and the second intermediate die block 101B-2 and the upper die block 101A may move integrally.
  • the dual slot die coater 100' further includes first and second fixing parts 140 and 140' provided on a rear surface thereof.
  • the first fixing part 140 fastens the lower die block 101C and the first intermediate die block 101B-1, and the second intermediate die block 101B-2 and the upper die block 101A. thing is provided
  • a plurality of first fixing units 140 may be provided along the width direction of the dual slot die coater 100 ′.
  • the second fixing part 140' fastens the first intermediate die block 101B-1 and the second intermediate die block 101B-2, and fastens the lower die block 101C and the upper die block 101A. it becomes to do
  • the second fixing part 140' has a certain level of assembly tolerance ( Approximately 300 ⁇ m to 500 ⁇ m range) is installed.
  • the first intermediate die block 101B-1 and the second intermediate die block 101B-2 are allowed to move forward or backward to enable sliding while being fixed, the second fixing part 140' is to be fixed so that movement of a certain level or more does not occur between the first intermediate die block 101B-1 and the second intermediate die block 101B-2, but fine movement is allowed due to the assembly tolerance.
  • the two outlets 105a and 106a may be spaced apart from each other in a horizontal direction and disposed in front and rear. That is, a separate device for adjusting the shape of the dual slot die coater 100 ′ may be used, or an operator may make the relative movement of the lower die block 101C and the upper die block 101A manually.
  • the upper die block 101A is moved along the sliding surface by a certain distance to the rear or front opposite to the discharge direction of the coating liquid by a certain distance to the lower discharge port ( A step may be formed between the 106a and the upper discharge port 105a.
  • the sliding surface means opposite surfaces of the first intermediate die block 101B-1 and the second intermediate die block 101B-2.
  • the width of the step thus formed may be determined within the range of approximately several hundred ⁇ m to several mm, which may be determined according to the physical properties, viscosity, or desired thickness of each layer on the substrate of the first and second coating solutions formed on the substrate. there is. For example, as the thickness of the coating layer to be formed on the substrate increases, the width of the step may increase.
  • the second coating solution discharged from the upper outlet 105a flows into the lower outlet 106a. Otherwise, there is no fear that the first coating liquid discharged from the lower discharge port 106a flows into the upper discharge port 105a.
  • the coating liquid discharged through the lower discharge port 106a or the upper discharge port 105a is blocked by the surface forming the step formed between the lower discharge port 106a and the upper discharge port 105a, 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 dual slot die coater 100 ′ according to the second embodiment of the present invention as described above, in a case in which the relative position between the lower outlet 106a and the upper outlet 105a needs to be changed, the lower die block 101C and / or adjustment is possible simply by sliding movement of the upper die block 101A, and there is no need to disassemble and reassemble each of the die blocks 101A, 101B, 101C, so that fairness can be greatly improved.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing a slot die coater according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a vertical cross-sectional view taken along a dotted line A of FIG. 13 when viewed from a direction C;
  • FIG. 15 is a vertical cross-sectional view taken along a dotted line B of FIG. 13 when viewed from a direction C;
  • 16 is a plan view of the slot die coater of FIG. 13 ;
  • 17 is a diagram of a hypothetical comparative example.
  • FIG. 14 As a plan view of the upper spacer of FIG. 14 , reference may be made to FIG. 4 previously reviewed. As a plan view of the lower spacer of FIG. 15 , reference may be made to FIG. 6 previously looked at. 7 is effective as a plan view showing the position of the upper spacer on the intermediate die block. 8 is effective as a plan view showing the position of the lower spacer on the lower die block.
  • the dual slot die coater 300 is characterized in that it includes an air vent 303 .
  • the air vent 103 includes an upper air vent 103A and a lower air vent 103B.
  • the lower air vent 303B passes through the through hole 123b formed in the upper spacer 123 .
  • the upper air vent 303A passes through the upper die block 101A and communicates with the upper manifold 121 , and in particular, may be installed in the upper manifold 121 region. Accordingly, air bubbles included in the second electrode active material slurry as the second coating solution in the upper manifold 121 may be removed through the upper air vent 303A.
  • the second electrode active material slurry is discharged on the substrate 104 through the upper discharge port 105a after air bubbles are removed in this way.
  • an upper air vent 303A including piping can be installed in this hole.
  • the pipe is hollow and is provided with a valve 340 .
  • the pipe may have a bent structure.
  • the pipe itself may be bent, or a plurality of straight pipes may be connected, but a bent connector may be used.
  • the upper air vent 303A may have a structure bent in a “L” shape.
  • the air bubbles may be discharged together with the electrode active material slurry.
  • the operator can easily receive the electrode active material slurry flowing down through the bent upper air vent 303A. 13 and 14, only a structure bent in a "L" shape is illustrated, but if the flowing electrode active material slurry can be easily received, the upper air vent 303A may be bent into various shapes.
  • the upper air vent 303A also includes a valve 340 .
  • the valve 340 is not particularly limited as long as it has a structure capable of opening and closing a hollow pipe.
  • the upper air vent 303A provides a passage through which air in the upper manifold 121 and air in the bubbles included in the second electrode active material slurry can escape to the outside. Since the upper discharge port 105a is formed in a direction parallel to the ground, the upper air vent 303A communicates with the upper manifold 121 at any position of the upper manifold 121 so that the bubbles contained in the slurry of the second electrode active material are transferred to the upper air vent ( 303A) can be easily discharged to the outside. However, in order to efficiently remove air bubbles included in the second electrode active material slurry, the upper air vent 303A is preferably installed in a direction perpendicular to the discharge direction of the second electrode active material slurry and opposite to gravity.
  • the location of the upper air vent 303A is important because it is configured in the flow path through which the second coating liquid flows.
  • the upper air vent 303A is installed in the upper manifold 121 area to minimize flow path interference. That is, it is installed in another area outside the upper manifold 121 area so as not to interfere with the flow of the second coating solution. Installation in the upper manifold 121 area means that the front end 121a placed on the upper discharge port 105a side among the ends of the upper manifold 121 and the upper discharge port 105a are connected to the upper land portion SA. It also means that it will not be installed.
  • the upper air vent 303A is installed adjacent to the rear end 121b opposite to the upper discharge port 105a among the ends of the upper manifold 121 .
  • the portion marked with the upper air vent 103A is the position of the upper air vent 303A in this embodiment
  • the portion marked with the lower air vent 103B is the present embodiment. This is the position of the lower air vent 303B in the example.
  • the lower air vent 303B passes through the upper die block 101A and the middle die block 101B to communicate with the lower manifold 111 . Therefore, before the first electrode active material slurry, which is the first coating solution in the lower manifold 111, is discharged to the lower discharge port 106a, the bubbles included in the first electrode active material slurry are to be removed through the lower air vent 303B. can
  • a lower air vent 303B including piping can be installed in these holes.
  • the pipe is hollow and is provided with a valve 340 .
  • the pipe may have a bent structure.
  • the pipe itself may be bent, or a plurality of straight pipes may be connected, but a bent connector may be used.
  • the lower air vent 303B may have a structure bent in a “L” shape.
  • the air bubbles may be discharged together with the electrode active material slurry.
  • the operator can easily receive the electrode active material slurry flowing down through the bent lower air vent 303B.
  • 13, 14, and 15 show only a structure bent in a "L" shape, but if the flowing electrode active material slurry can be easily received, the lower air vent 303B can be bent into various shapes.
  • the lower air vent 303B includes a valve 340.
  • the valve 340 is not particularly limited as long as it has a structure capable of opening and closing a hollow pipe.
  • the lower air vent 303B provides a passage through which air in the lower manifold 111 and air in the bubbles included in the first electrode active material slurry can escape to the outside. Since the lower air vent 303B is configured in the flow path through which the first coating solution flows, location selection is important. In the present invention, it is preferable that the lower air vent 303B be installed in the lower manifold 111 area to minimize flow path interference. That is, the lower manifold 111 is installed in a different area out of the area so as not to interfere with the flow of the first coating solution. Installation in the lower manifold 111 area means that the front end 111a placed on the lower discharge port 106a side of the lower manifold 111 and the lower discharge port 106a are connected to the lower land portion SB. It also means that it will not be installed.
  • the lower discharge port 106a has a structure inclined at an angle of 30 to 60 degrees with respect to the ground, and the first electrode active material slurry from the lower slurry supply port 112 is supplied to the lower manifold 111 in the opposite direction of gravity. For this reason, the largest number of bubbles is generated in the S portion connected from the lower manifold 111 to the lower discharge port 106a. Therefore, the lower air vent 303B is preferably installed adjacent to the S portion.
  • the S region is a region between the front end 111a of the lower manifold 111 and the lower land portion SB. Therefore, the lower air vent 303B is installed adjacent to the S portion, but should not be installed in the lower land portion SB. Therefore, preferably, the lower air vent 303B is installed adjacent to the front end 111a of the lower manifold 111 among the ends of the lower manifold 111 . In addition, in consideration of the inclined structure of the lower outlet 106a, it is preferable to maintain an angle between the lower air vent 303B and the lower outlet 106a of 80 to 150 degrees.
  • the lower air vent 303B is preferably installed so as not to pass through the upper discharge port 105a and the upper manifold 121 . If the lower air vent 303B passes through the portion where the upper outlet 105a and the upper manifold 121 are formed, it may interfere with the flow of the second electrode active material slurry and bubbles may be formed in the through portion. . Therefore, it is preferable that the lower air vent 303B is formed through a position outside the second opening 123a of the upper spacer 123 .
  • the length W1 of the second opening 123a of the upper spacer 123 is smaller than the length W2 of the first opening 113a of the lower spacer 113, so that the lower air vent 303B ) may be formed to pass through the through hole 123b of the upper spacer 123 .
  • the lower air vents 303B may be respectively formed in portions close to the side surface of the upper die block 101A in the longitudinal direction of the upper die block 101A perpendicular to the direction in which the first electrode active material slurry is discharged.
  • the position of the lower air vent 303B has the advantage of facilitating maintenance and repair of the dual slot die coater 100 without interfering with the movement of the operator.
  • the lower air vent 303B may be formed in various directions.
  • the lower air vent 303B may be formed in a rearward direction through the middle die block 101B (see D of FIG. 15 ).
  • the lower air vent 303B since the lower air vent 303B does not pass through the upper spacer 123, there is an advantage that it can be installed at various positions in the lateral direction. Also, the lower air vent 303B may be formed in a lateral direction.
  • the pipe in the upper air vent (303A) or the lower air vent (303B) is installed such that the height of the highest point among the heights in the direction opposite to the gravity is less than or equal to the height of the valve 340 .
  • both the upper air vent 303A and the lower air vent 303B are installed so that the height of the highest point among the heights in the opposite direction to gravity in the pipe is less than or equal to the height of the valve 340 .
  • the upper air vent 303A is bent in a “L” shape, so that the height h1 of the highest point of the pipe is the same as the height h2 of the valve 340 .
  • the lower air vent 303B is bent in a “L” shape, so that the height h1 ′ of the highest point of the pipe is the same as the height h2 ′ of the valve 340 .
  • FIG. 17 is a diagram of a hypothetical comparative example.
  • the lower air vent 303B' is bent almost in an inverted V shape, so that the height h1' of the highest point of the pipe is greater than the height h2' of the valve 340 .
  • the air vent provides a passage through which the air in the manifold and the air in the bubbles contained in the coating solution contained in the manifold can escape to the outside. If air is not smoothly discharged from such an air vent and becomes a trap, the effectiveness of the air vent decreases. As shown in FIG. 17 , when the height h1 ′ of the highest point of the pipe is greater than the height h2 ′ of the valve 340 , air may be trapped in the pipe bent portion. The air trapped in this way is difficult to remove. It may be possible to remove the air trapped here by momentarily discharging the coating solution with a large pressure and high flow rate, but it is not preferable because the removal conditions are difficult and the loss of the coating solution is large.
  • the upper air vent 303A and the lower air vent 303B are installed such that the height of the highest point among the heights in the opposite direction to gravity in the pipe is less than or equal to the height of the valve 340, that is, in the pipe If the height to the valve 340 is the same as the valve 340 or the valve 340 is located at the highest point, it is possible to prevent air from being trapped in the pipe.
  • a dual slot die coater 300 ′ according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 18 .
  • the same reference numerals as in the above-described first to third embodiments denote the same members, and repeated descriptions of the same members are omitted.
  • the intermediate die block 101B is formed of one block, the relative positions of the upper discharge port 105a and the lower discharge port 106a cannot be variably adjusted, but the fourth embodiment of the present invention Accordingly, the relative positions of the upper discharge port 105a and the lower discharge port 106a can be easily adjusted.
  • This relative position adjustment is the same as the position adjustment in the second embodiment described above.

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Abstract

코팅액에 포함된 기포를 제거한 후에 토출구를 통해 토출할 수 있도록 하는 듀얼 슬롯 다이 코터를 제공한다. 본 발명에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터는 하부 매니폴드 영역에 설치된 하부 에어 벤트와, 상부 매니폴드 영역에 설치된 상부 에어 벤트를 포함한다.

Description

에어 벤트를 포함하는 듀얼 슬롯 다이 코터
본 발명은 기재 상에 코팅액을 토출하여 코팅층을 형성하는 슬롯 다이 코터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 2층의 코팅층을 동시에 형성할 수 있도록 슬롯이 2개인 듀얼 슬롯 다이 코터에 관한 것이다. 본 출원은 2020년 11월 13일자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2020-0152315호 및 제10-2020-0152337호에 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.
슬롯 다이 코터를 이용한 전극 제조 방법에서는, 코팅 롤에 의해 이송되는 집전체 위에 슬롯 다이 코터로부터 토출된 전극 활물질 슬러리를 도포하게 된다. 종래 슬롯 다이 코터는 2개의 다이 블록을 포함하고 2개의 다이 블록 사이에 슬롯을 형성한 것으로, 1개의 슬롯을 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 코터를 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 위하여 본 출원의 발명자들은, 2종의 전극 활물질 슬러리를 상층과 하층으로 동시에 도포할 수 있는 듀얼 슬롯 다이 코터를 제안한 바 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 코팅 롤(10)을 회전시켜 집전체(15)를 주행시키면서 듀얼 슬롯 다이 코터(20)로부터 2종의 전극 활물질 슬러리를 토출시켜 집전체(15) 상에 2층의 전극 활물질층을 동시에 형성할 수가 있다. 듀얼 슬롯 다이 코터(20)에서 토출된 전극 활물질 슬러리는 집전체(15)의 일 면에 넓게 도포되어 전극 활물질층을 형성한다.
듀얼 슬롯 다이 코터(20)는 3개의 판 부재, 즉 3개의 다이 블록들(21, 22, 23)을 조립하여 구성한다. 서로 이웃하는 다이 블록들 사이에 슬롯을 형성하기 때문에 슬롯이 2개 형성되고, 각 슬롯에 연통되어 있는 토출구(24, 25)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. 참조번호 26, 27은 전극 활물질 슬러리가 담기는 매니폴드(manifold)이다.
듀얼 슬롯 다이 코터(20)를 이용하여 전폭 간헐 코팅을 진행할 경우, 집전체(15)에 전극 활물질 슬러리가 도포되지 않는 무지부가 형성된다. 이 때, 전극 활물질 슬러리에 기포가 존재할 경우, 무지부가 형성되는 구간에서 상기 기포가 토출구(24, 25)에서 방출되며 터지게 된다. 이 때 상기 기포를 둘러싼 전극 활물질 슬러리가 무지부에 반점 무늬와 같이 부분적으로 도포되는 오염 현상이 발생한다. 상기 전극 활물질 코팅 공정에서, 토출구(24, 25)와 집전체(15) 사이의 간격인 코팅갭은 일반적으로 100 ㎛ 내지 200 ㎛의 좁은 틈으로 형성되기 때문에, 미세한 기포에 의해서도 상기와 같은 오염 현상이 발생한다.
기포로 인한 문제는 전폭 간헐 코팅에서만 발생되는 것이 아니다. 최초에 비어있는 매니폴드(26, 27)에 전극 활물질 슬러리를 공급해 채울 때에 비어있던 매니폴드(26, 27)에 잔류하는 공기를 전극 활물질 슬러리가 밀어내면서 매니폴드(26, 27)를 채워야 하는데, 공기가 토출구(24, 25) 쪽으로 충분히 빠져나가지 못해 매니폴드(26, 27)에 있는 상태에서 전극 활물질 슬러리가 그러한 공기를 둘러싸게 되면 전극 활물질 슬러리 안의 기포가 되고 만다. 이러한 기포는 코팅 공정의 재현성을 나쁘게 만들고 전극 활물질 슬러리 뭉침에도 영향을 줄 수 있기 때문에 기포가 형성되지 않도록 전극 활물질 슬러리를 공급하거나 이미 형성된 기포가 빠져 나갈 구조를 제공하는 것이 필요해진다.
이와 같이, 전극 활물질 슬러리 내의 기포로 인한 문제점을 해결할 수 있도록 개선된 구조를 갖는 듀얼 슬롯 다이 코터의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 코팅액에 포함된 기포를 제거한 후에 토출구를 통해 토출할 수 있도록 하는 듀얼 슬롯 다이 코터를 제공하고자 하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 구성에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터는 하부 슬롯과 상부 슬롯을 구비하고 연속적으로 주행하는 기재 표면에 상기 하부 슬롯 및 상부 슬롯 중 적어도 어느 하나를 통해 코팅액을 압출해 도포하는 듀얼 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 포함하는 다이 블록들; 상기 하부 다이 블록 또는 중간 다이 블록에 구비되는 만입 형상의 챔버로서 제1 코팅액을 수용하고 상기 하부 슬롯과 연통하는 하부 매니폴드와, 상기 중간 다이 블록 또는 상부 다이 블록에 구비되는 만입 형상의 챔버로서 제2 코팅액을 수용하고 상기 상부 슬롯과 연통하는 상부 매니폴드; 및 상기 하부 매니폴드 영역에 설치된 하부 에어 벤트와, 상기 상부 매니폴드 영역에 설치된 상부 에어 벤트를 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 구성에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터는 하부 슬롯과 상부 슬롯을 구비하고 연속적으로 주행하는 기재 표면에 상기 하부 슬롯 및 상부 슬롯 중 적어도 어느 하나를 통해 코팅액을 압출해 도포하는 듀얼 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 포함하는 다이 블록들; 상기 하부 다이 블록 또는 중간 다이 블록에 구비되는 만입 형상의 챔버로서 제1 코팅액을 수용하고 상기 하부 슬롯과 연통하는 하부 매니폴드와, 상기 중간 다이 블록 또는 상부 다이 블록에 구비되는 만입 형상의 챔버로서 제2 코팅액을 수용하고 상기 상부 슬롯과 연통하는 상부 매니폴드; 및 상기 하부 매니폴드와 연통하도록 상기 다이 블록들 중 적어도 어느 하나를 관통하여 설치되는 하부 에어 벤트와, 상기 상부 매니폴드와 연통하도록 상기 다이 블록들 중 적어도 어느 하나를 관통하여 설치되는 상부 에어 벤트를 포함하고, 상기 하부 에어 벤트 또는 상부 에어 벤트는 중공이 형성되고 밸브가 구비된 배관을 포함하며, 상기 배관은 중력 반대 방향으로의 최고점의 높이가 상기 밸브의 높이 이하인 것이다.
본 발명에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터들에 있어서, 상기 하부 에어 벤트는 상기 상부 다이 블록 및 중간 다이 블록을 관통하여 구비되고, 상기 상부 에어 벤트는 상기 상부 다이 블록을 관통하여 구비될 수 있다.
상기 하부 에어 벤트 또는 상기 상부 에어 벤트는 절곡된 구조를 가진 것일 수 있다.
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 에어 벤트는 상기 하부 매니폴드의 단부 중에서 상기 하부 토출구 쪽에 놓인 앞단과 상기 하부 토출구가 연결되는 부위인 하부 랜드부에 설치되지 않으면서 상기 하부 매니폴드의 앞단에 인접하여 설치되고, 상기 상부 에어 벤트는 상기 상부 매니폴드의 단부 중에서 상기 상부 토출구 쪽에 놓인 앞단과 상기 상부 토출구가 연결되는 부위인 상부 랜드부에 설치되지 않으면서 상기 상부 매니폴드의 앞단에 인접하여 형성될 수 있다.
다른 예로, 상기 하부 에어 벤트는 상기 하부 매니폴드의 단부 중에서 상기 하부 토출구 쪽에 놓인 앞단과 상기 하부 토출구가 연결되는 부위인 하부 랜드부에 설치되지 않으면서 상기 하부 매니폴드의 앞단에 인접하여 설치되고, 상기 상부 에어 벤트는 상기 상부 매니폴드의 단부 중에서 상기 상부 토출구 반대쪽에 놓인 뒷단에 인접하여 설치될 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 중간 다이 블록은 상기 기재가 주행하는 방향을 따르는 단면에서 직각 삼각형 형상을 가지며, 상기 하부 매니폴드는 상기 하부 다이 블록에 구비되고 상기 상부 매니폴드는 상기 중간 다이 블록에 구비된다.
상기 하부 매니폴드는 제1 코팅액 공급 챔버와 연통된 제1 코팅액 공급 포트를 포함하고, 상기 상부 매니폴드는 제2 코팅액 공급 챔버와 연통된 제2 코팅액 공급 포트를 포함하며, 상기 제1 코팅액 공급 포트는 상기 하부 다이 블록의 바닥에 구비되고, 상기 제2 코팅액 공급 포트는 상기 중간 다이 블록의 후면에 구비될 수 있다.
상기 듀얼 슬롯 다이 코터는 상기 하부 다이 블록과 상기 중간 다이 블록 사이에 개재되어 상기 하부 슬롯의 폭을 조절하는 하부 스페이서와, 상기 중간 다이 블록과 상기 상부 다이 블록 사이에 개재되어 상기 상부 슬롯의 폭을 조절하는 상부 스페이서를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 하부 스페이서와 상부 스페이서는 상기 기재 상에 도포되는 코팅층의 코팅폭을 결정하도록 상기 하부 스페이서와 상부 스페이서의 끝단으로부터 적어도 일 영역이 절개되어 개방부를 구비하고, 상기 하부 에어 벤트는 상기 상부 스페이서를 관통하여 설치될 수 있다.
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 제1 중간 다이 블록은 상기 하부 다이 블록에 고정 결합되고, 상기 제2 중간 다이 블록은 상기 상부 다이 블록에 고정 결합되는 것일 수도 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 에어 벤트를 포함하는 슬롯 다이 코터에 의해, 코팅액이 토출구를 통해 토출되기 전에 코팅액에 포함된 기포를 제거할 수 있다. 그러므로, 전극 활물질 슬러리를 도포하는 전극 활물질의 간헐 코팅 공정에 이용할 경우, 무지부 구간이 전극 활물질 슬러리로 오염되는 것을 방지할 수 있다. 기포를 제거한 전극 활물질 슬러리를 코팅할 수 있게 되므로 코팅 공정의 재현성이 우수하고, 전극 활물질 슬러리 뭉침과 같은 부작용 발생 빈도가 줄어든다.
에어 벤트는 유로 중에 구성되기 때문에 위치 선정이 중요하다. 본 발명의 다른 측면에서는 랜드부가 아닌 매니폴드 영역 내에 에어 벤트를 위치시킴으로써 에어 벤트 구성으로 인한 유로 간섭을 최소화한다. 따라서, 에어 벤트 기능에 의한 기포 제거 이외에도 폭방향 로딩 편차 최소화 효과를 동반할 수 있다.
에어 벤트는 매니폴드 내의 공기, 매니폴드 내에 담기는 코팅액에 포함된 기포 안의 공기가 외부로 빠져 나갈 수 있는 통로를 제공한다. 이러한 에어 벤트에서 공기가 원활히 배출되지 못하고 트랩(trap)이 된다면 에어 벤트의 효과가 떨어지게 된다. 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 에어 벤트에 포함되는 밸브 구비된 배관에서 밸브의 높이를 가장 높게 함으로써 배관 내에 공기가 트랩되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면 코팅액에 포함된 기포를 효과적으로 제거하는 동시에, 균일하게 코팅층, 특히 전극 활물질층을 형성할 수 있으며, 2종의 전극 활물질 슬러리 동시 코팅이 가능하기 때문에 성능 및 생산성 모두 우수한 효과가 있다. 본 발명의 듀얼 슬롯 다이 코터를 이용하면 집전체 상에 전극 활물질 슬러리를 도포하여 이차전지의 전극 등을 제조할 때, 고속 또는 장폭 도포 조건 하에서도 균일한 도포가 가능한 이점이 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 코팅 공정 조건에 맞추어 상부 다이 블록과 하부 다이 블록을 상대 이동시켜 상부 토출구와 하부 토출구의 위치를 용이하게 조정함으로써 듀얼 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 듀얼 슬롯 다이 코터의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬롯 다이 코터를 나타낸 모식도이다.
도 3은 도 2의 선 B-B'에 따른 수직 단면을 C 방향에서 바라볼 때의 수직 단면도이다.
도 4는 도 3의 상부 스페이서를 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 2의 선 A-A'에 따른 수직 단면을 C 방향에서 바라볼 때의 수직 단면도이다.
도 6은 도 5의 하부 스페이서를 나타낸 평면도이다.
도 7은 중간 다이 블록 상에 상부 스페이서가 위치하는 것을 나타낸 평면도이다.
도 8은 하부 다이 블록 상에 하부 스페이서가 위치하는 것을 나타낸 평면도이다.
도 9는 도 2의 슬롯 다이 코터의 평면도이다.
도 10은 도 3의 변형예를 나타낸 수직 단면도이다.
도 11은 도 5의 변형예를 나타낸 수직 단면도이다.
도 12는 도 2의 변형예로서 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬롯 다이 코터를 나타낸 모식도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 슬롯 다이 코터를 나타낸 모식도이다.
도 14는 도 13의 점선 A에 따른 수직 단면을 C 방향에서 바라볼 때의 수직 단면도이다.
도 15는 도 13의 점선 B에 따른 수직 단면을 C 방향에서 바라볼 때의 수직 단면도이다.
도 16은 도 13의 슬롯 다이 코터의 평면도이다.
도 17은 가상의 비교예 도면이다.
도 18은 도 13의 변형예로서 본 발명의 제4 실시예에 따른 슬롯 다이 코터를 나타낸 모식도이다.
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 듀얼 슬롯 다이 코터는 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 듀얼 슬롯 다이 코터는 2종의 전극 활물질 슬러리를 동시에 도포하거나 2종의 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.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬롯 다이 코터를 나타낸 모식도이다. 도 3은 도 2의 선 B-B'에 따른 수직 단면을 C 방향에서 바라볼 때의 수직 단면도이다. 도 4는 도 3의 상부 스페이서를 나타낸 평면도이다. 도 5는 도 2의 선 A-A'에 따른 수직 단면을 C 방향에서 바라볼 때의 수직 단면도이다. 도 6은 도 5의 하부 스페이서를 나타낸 평면도이다. 도 7은 중간 다이 블록 상에 상부 스페이서가 위치하는 것을 나타낸 평면도이다. 도 8은 하부 다이 블록 상에 하부 스페이서가 위치하는 것을 나타낸 평면도이다. 도 9는 도 2의 슬롯 다이 코터의 평면도이다.
본 발명에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터(100)는 연속적으로 주행하는 기재(104) 표면에 하부 슬롯(106) 및 상부 슬롯(105) 중 적어도 어느 하나를 통해 코팅액을 압출해 도포하는 것이다. 듀얼 슬롯 다이 코터(100)는 하부 슬롯(106)과 상부 슬롯(105)을 구비하고 하부 슬롯(106)과 상부 슬롯(105)을 통하여 서로 같거나 다른 2종의 코팅액을 기재(104) 상에 동시에 혹은 번갈아 코팅할 수 있는 장치이다.
먼저 도 2 및 도 3을 참조하면, 듀얼 슬롯 다이 코터(100)는 하부 다이 블록(101C), 상기 하부 다이 블록(101C)의 상부에 배치되는 중간 다이 블록(101B), 상기 중간 다이 블록(101B)의 상부에 배치되는 상부 다이 블록(101A)을 포함한다. 다이 블록들(101A, 101B, 101C)은 체결 부재인 볼트(미도시)를 통해 서로 조립되어 슬롯 다이(101)를 구성할 수 있다. 특히 본 발명의 듀얼 슬롯 다이 코터(100)는 에어 벤트(AIR VENT; 103)를 포함하는 것이 특징이다.
도 3에서, 듀얼 슬롯 다이 코터(100)는 코팅액인 전극 활물질 슬러리를 토출하는 방향(X 방향)을 거의 수평으로 해 설치되어 있다(거의 : ± 5도).
중간 다이 블록(101B)은 듀얼 슬롯 다이 코터(100)를 구성하는 블록들 중 중간에 위치하는 블록으로서, 하부 다이 블록(101C)과 상부 다이 블록(101A) 사이에 배치되어 이중 슬롯을 형성하기 위한 블록이다. 본 실시예의 중간 다이 블록(101B)은 기재(104)가 주행하는 방향을 따르는 단면이 직각 삼각형이지만, 이러한 형태로 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니며 예컨대, 단면이 이등변 삼각형으로 마련될 수도 있다.
중간 다이 블록(101B)이 상부 다이 블록(101A)과 대면하고 있는 면은 거의 수평으로 놓이고 상부 다이 블록(101A)에서 그 면과 마주보는 면의 반대면(즉, 듀얼 슬롯 다이 코터(100)의 외주면 상면을 형성하는 상면)도 거의 수평으로 놓인다. 그리고 하부 다이 블록(101C)이 중간 다이 블록(101B)과 대면하고 있는 면의 반대면도 거의 수평으로 놓이며, 이 면은 바닥면(X-Z 평면)이 된다. 상기 하부 다이 블록(101C), 중간 다이 블록(101B) 및 상부 다이 블록(101A)에서 상기 전극 활물질 슬러리를 토출하는 방향에 반대되는 면, 즉 후면은 거의 수직(Y 방향)으로 놓여 있다.
가장 외측 다이 블록인 하부 다이 블록(101C)과 상부 다이 블록(101A)에서 듀얼 슬롯 다이 코터(100)의 외주면을 형성하는 면 중 하부 다이 블록(101C)의 바닥면과 상부 다이 블록(101A)의 상면은 후면에 대해서 거의 수직이 되도록 제작된 것을 사용할 수 있다. 상부 다이 블록(101A)은 상면이 두 개의 영역으로 나누어질 수 있다. 상부 다이 블록(101A)의 상면은 상부 토출구(105a)에서 상대적으로 멀리 위치한 평탄부(130)와 평탄부(130)로부터 연장되는 경사부(131)를 포함할 수 있다. 평탄부(130)는 바닥면(X-Z 평면)과 나란한 방향으로 연장되며, 경사부(131)는 평탄부(130)와 대략 30도 내지 60도의 각도를 이루며 하부로 비스듬하게 경사진 형태를 가질 수 있다. 중간 다이 블록(101B)에서 상부 다이 블록(101A)과 대면하고 있는 면도 후면에 대해서 거의 수직이 되도록 제작된 것을 사용할 수 있다.
이러한 다이 블록들(101A, 101B, 101C)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(101C), 중간 다이 블록(101B) 및 상부 다이 블록(101A)이 조합된 상태는 전체적으로 대략 직육면체 형태를 가지며, 코팅액이 토출되는 전방부만 기재(104)를 향하여 비스듬한 형태를 가지게 된다. 이것은 조립한 후의 형상이 단일 슬롯을 구비하는 슬롯 다이 코터와 대략 유사하게 되어 슬롯 다이 코터 받침대 등을 공용할 수 있는 등의 이점이 있다.
하부 다이 블록(101C), 중간 다이 블록(101B) 및 상부 다이 블록(101A)이 반드시 위에서 예로 든 형태로 한정되어야 하는 것은 아니며, 예컨대, 전극 활물질 슬러리를 토출하는 방향을 위로 하고 후면을 바닥면으로 하는 수직 다이로 구성할 수도 있다.
다이 블록들(101A, 101B, 101C)은 금속 재질, 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(101C)은 듀얼 슬롯 다이 코터(100)를 구성하는 블록들 중 가장 하부에 위치하는 블록으로서, 중간 다이 블록(101B)과 마주보는 면이 바닥면인 수평면(X-Z 평면)에 대하여 대략 20도 내지 60도의 각도를 이루도록 경사진 형태를 갖는다.
도 3을 참조하면, 하부 슬롯(106)은 하부 다이 블록(101C)과 중간 다이 블록(101B)이 서로 대면하는 곳 사이에 형성될 수 있다. 이를테면, 하부 다이 블록(101C)과 중간 다이 블록(101B) 사이에 하부 스페이서(113)가 개재되어 이들 사이에 간극이 마련됨으로써 제1 코팅액이 유동할 수 있는 통로에 해당하는 하부 슬롯(106)이 형성될 수 있다. 이 경우, 하부 스페이서(113)의 두께는 상기 하부 슬롯(106)의 상하 폭(Y축 방향, 슬롯 갭)을 결정한다.
상기 하부 스페이서(113)는 기재(104) 상에 도포되는 코팅층의 코팅폭을 결정하도록 끝단으로부터 적어도 일 영역이 절개되어 제1 개방부(113a)를 구비하며(도 6 참조), 하부 다이 블록(101C)과 중간 다이 블록(101B) 각각의 대향면의 테두리 영역 중 일 측을 제외한 나머지 부분에 개재될 수 있다. 예를 들어 하부 스페이서(113)는 대략 "ㄷ"의 평면 형상을 가질 수 있다. 이에 제1 코팅액이 외부로 토출될 수 있는 하부 토출구(106a)는 하부 다이 블록(101C)의 선단부와 중간 다이 블록(101B)의 선단부 사이에만 형성된다. 상기 하부 다이 블록(101C)의 선단부와 상기 중간 다이 블록(101B)의 선단부를 각각 하부 다이립, 중간 다이립이라 정의하고 다시 말하면, 상기 하부 토출구(106a)는 하부 다이립과 중간 다이립 사이가 이격됨으로써 형성된 곳이라 할 수 있다.
참고로, 하부 스페이서(113)는 하부 토출구(106a)가 형성되는 영역을 제외하고는, 하부 다이 블록(101C)과 중간 다이 블록(101B) 사이의 틈새로 제1 코팅액이 누출되지 않도록 하는 가스켓(gasket)으로서의 기능을 겸함으로 밀봉성을 갖는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 하부 다이 블록(101C)은 중간 다이 블록(101B)과 마주보는 면에 소정의 깊이를 가지며 하부 슬롯(106)과 연통하는 하부 매니폴드(111)를 구비한다. 본 실시예에서 하부 매니폴드(111)는 하부 다이 블록(101C)에 구비되는 만입 형상의 챔버이고, 제1 코팅액을 수용하게 된다. 다른 실시예에서는 하부 매니폴드(111)가 중간 다이 블록(101B)에 구비될 수도 있다.
도면에 도시되어 있지는 않으나, 이러한 하부 매니폴드(111)는 외부에 설치된 제1 코팅액 공급 챔버(미도시)와 공급관으로 연결되어 제1 코팅액을 연속적으로 공급받을 수 있다. 상기 하부 매니폴드(111) 내에 제1 코팅액이 가득 차게 되면, 상기 제1 코팅액이 하부 슬롯(106)을 따라 흐름이 유도되고 하부 토출구(106a)를 통해 외부로 토출되게 된다. 하부 매니폴드(111)는 제1 코팅액 공급 챔버(미도시)와 연통된 제1 코팅액 공급 포트(112)를 포함하고, 상기 제1 코팅액 공급 포트(112)는 하부 다이 블록(101C)의 바닥에 구비될 수 있다.
상부 다이 블록(101A)은 수평면과 평행한 중간 다이 블록(101B)의 상면에 대면하게 배치된다. 상부 슬롯(105)은 이같이 중간 다이 블록(101B)과 상부 다이 블록(101A)이 대면하는 곳 사이에 형성된다. 도 3에 도시한 예에서 하부 다이 블록(101C)과 중간 다이 블록(101B)간 접면이 수평면에 대하여 경사져 있다.
전술한 하부 슬롯(106)과 마찬가지로, 중간 다이 블록(101B)과 상부 다이 블록(101A) 사이에 상부 스페이서(123)가 개재되어 이들 사이에 간극이 마련될 수 있다. 이로써 제2 코팅액이 유동할 수 있는 통로에 해당하는 상부 슬롯(105)이 형성된다. 이 경우, 상기 상부 슬롯(105)의 상하 폭(Y축 방향, 슬롯 갭)은 상부 스페이서(123)에 의해 결정된다.
또한, 상부 스페이서(123)도 전술한 하부 스페이서(113)와 유사한 구조로서, 상부 스페이서(123)는 기재(104) 상에 도포되는 코팅층의 코팅폭을 결정하도록 끝단으로부터 적어도 일 영역이 절개되어 제2 개방부(123a)를 구비하며(도 4 참조), 중간 다이 블록(101B)과 상부 다이 블록(101A) 각각의 대향면의 테두리 영역 중 일 측을 제외한 나머지 부분에만 개재된다. 예를 들어 상부 스페이서(123)는 대략 "ㄷ"의 평면 형상을 가질 수 있다. 하부 스페이서(113)와 마찬가지로 상부 슬롯(105)의 전방을 제외한 둘레 방향은 막히게 되고 중간 다이 블록(101B)의 선단부와 상부 다이 블록(101A)의 선단부 사이에만 상부 토출구(105a)가 형성된다. 상기 상부 다이 블록(101A)의 선단부를 상부 다이립이라 정의하고 다시 말하면, 상기 상부 토출구(105a)는 중간 다이립과 상부 다이립 사이가 이격됨으로써 형성된 곳이라 할 수 있다.
도 4를 더 참조하면, 상부 스페이서(123)에는 하부 에어 벤트(103B)가 관통하는 관통구(123b)가 형성되어 있다. 하부 에어 벤트(103B)에 대한 자세한 설명은 후술한다.
중간 다이 블록(101B)은 도 3에 도시한 바와 같이, 상부 다이 블록(101A)과 마주보는 면에 소정의 깊이를 가지며 상부 슬롯(105)과 연통하는 상부 매니폴드(121)를 구비한다. 본 실시예에서 상부 매니폴드(121)는 중간 다이 블록(101B)에 구비되는 만입 형상의 챔버이고, 제2 코팅액을 수용하게 된다. 다른 실시예에서는 상부 매니폴드(121)가 상부 다이 블록(101A)에 구비될 수도 있다.
도면에 도시되어 있지는 않으나, 이러한 상부 매니폴드(121)는 외부에 설치된 제2 코팅액 공급 챔버와 공급관으로 연결되어 제2 코팅액을 연속적으로 공급받을 수 있다. 파이프 형태의 공급관을 따라 외부에서 제2 코팅액이 공급되어 상부 매니폴드(121) 내에 가득 차게 되면, 상기 제2 코팅액이 상부 매니폴드(121)와 연통되어 있는 상부 슬롯(105)을 따라 흐름이 유도되고 상부 토출구(105a)를 통해 외부로 토출되게 된다. 상부 매니폴드(121)는 제2 코팅액 공급 챔버(미도시)와 연통된 제2 코팅액 공급 포트(122)를 포함하고, 상기 제2 코팅액 공급 포트(122)는 중간 다이 블록(101B)의 후면에 구비될 수 있다.
상부 슬롯(105)과 하부 슬롯(106)은 일정한 각도를 이루는데, 상기 각도는 대략 30도 내지 70도의 각도일 수 있다. 이러한 상부 슬롯(105)과 하부 슬롯(106)은 서로 한 곳에 교차하게 되고 상기 교차 지점 부근에 상기 상부 토출구(105a)와 하부 토출구(106a)가 마련될 수 있다. 이에 제1 코팅액과 제2 코팅액의 토출 지점이 대략 한 곳에 집중될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 듀얼 슬롯 다이 코터(100)에 의하면, 회전 가능하게 마련되는 코팅 롤(102)을 슬롯 다이(101)의 전방에 배치하고, 상기 코팅 롤(102)을 회전시킴으로써 코팅될 기재(104)를 주행시키면서, 제1 코팅액과 제2 코팅액을 연속적으로 상기 기재(104)의 표면에 접촉시켜 상기 기재(104)를 이중층으로 코팅시킬 수 있다. 또는 제1 코팅액의 공급 및 중단, 그리고 제2 코팅액의 공급 및 중단을 번갈아 수행하여 기재(104) 상에 간헐적으로 패턴 코팅을 형성할 수도 있다.
특히 본 발명의 듀얼 슬롯 다이 코터(100)는 에어 벤트(103)를 더 포함하는 것이 특징이다. 도 2, 도 3 및 도 5를 참조하면, 에어 벤트(103)는 상부 에어 벤트(103A)와 하부 에어 벤트(103B)를 포함한다. 상부 에어 벤트(103A)는 상부 다이 블록(101A)을 관통하여 상부 매니폴드(121)와 연통되며, 특히 상부 매니폴드(121) 영역에 설치된다. 이에, 상부 매니폴드(121)에 있는 전극 활물질 슬러리에 포함된 기포는 상부 에어 벤트(103A)를 통해서 제거될 수 있다. 전극 활물질 슬러리는 이와 같이 기포가 제거된 후에 상부 토출구(105a)를 통하여 기재(104) 상에 토출된다. 단순히 상부 다이 블록(101A)에 구멍을 내어 이러한 상부 에어 벤트(103A)를 설치할 수 있다. 아니면 그 구멍에 중공이 형성된 배관을 끼워 넣어 상부 에어 벤트(103A)를 설치할 수 있다. 도면에는 배관을 이용한 상부 에어 벤트(103A)를 도시하였다.
상부 에어 벤트(103A)는 상부 매니폴드(121) 내의 공기, 전극 활물질 슬러리에 포함된 기포 안의 공기가 외부로 빠져 나갈 수 있는 통로를 제공한다. 상부 토출구(105a)는 지면과 나란한 방향으로 형성되어 있기 때문에, 상부 에어 벤트(103A)는 상부 매니폴드(121)의 어느 위치에서 연통이 되더라도 전극 활물질 슬러리에 포함된 기포가 상부 에어 벤트(103A)를 통해서 외부로 용이하게 방출될 수 있다. 다만, 전극 활물질 슬러리에 포함된 기포가 효율적으로 제거되기 위해, 상부 에어 벤트(103A)는 전극 활물질 슬러리가 토출되는 방향에 수직이고 중력이 작용하는 반대 방향으로 설치되는 것이 바람직하다.
특히, 상부 에어 벤트(103A)는 제2 코팅액이 흐르는 유로 중에 구성되는 것이기에 위치 선정이 중요하다. 본 발명에서는 상부 에어 벤트(103A)가 유로 간섭을 최소화할 수 있도록 상부 매니폴드(121) 영역에 설치하도록 한다. 즉, 상부 매니폴드(121) 영역을 벗어나 다른 부위에 설치됨으로써 제2 코팅액의 흐름에 방해를 주지 않도록 하는 것이다. 상부 매니폴드(121) 영역에 설치한다 함은 상부 매니폴드(121)의 단부 중에서 상부 토출구(105a) 쪽에 놓인 앞단(121a)과 상부 토출구(105a)가 연결되는 부위인 상부 랜드부(SA)에 설치되지 않는다는 것을 의미하는 것이기도 하다. 본 실시예에서 상부 에어 벤트(103A)는 상부 매니폴드(121)의 단부 중에서 상부 토출구(105a) 반대쪽에 놓인 뒷단(121b)에 인접하여 설치된다.
도 7은 중간 다이 블록 상에 상부 스페이서가 위치하는 것을 나타낸 평면도이다. 설명의 편의를 위해 상부 에어 벤트(103A)의 위치를 표시하였다.
도 3 및 도 7을 참조하면, 상부 에어 벤트(103A)는, 중간 다이 블록(101B)을 위에서 보았을 때, 상부 스페이서(123)의 제2 개방부(123a) 내에 상부 매니폴드(121)에 형성된 영역에서 후방 측면 부위에 각각 형성될 수 있다. 여기서, "후방"은 제2 코팅액인 제2 전극 활물질 슬러리가 토출되는 반대 방향을 의미한다. 그리고, "측면"은 제2 활물질 슬러리가 토출되는 방향에 수직이며 중간 다이 블록(101B)의 길이 방향의 양측 부위를 의미한다. 이러한 구조를 통해서, 상부 에어 벤트(103A)의 위치가 작업자의 동선을 방해하지 않고 듀얼 슬롯 다이 코터(100)의 유지 및 보수를 용이하게 하는 장점이 있다.
도 5를 참조하면, 하부 에어 벤트(103B)는 상부 다이 블록(101A)과 중간 다이 블록(101B)을 관통하여 하부 매니폴드(111)와 연통되어 있다. 따라서, 하부 매니폴드(111)에 있는 제1 코팅액인 제1 전극 활물질 슬러리가 하부 토출구(106a)로 토출되기 전에, 제2 전극 활물질 슬러리에 포함된 기포는 하부 에어 벤트(103B)를 통해서 제거될 수 있다.
단순히 상부 다이 블록(101A)과 중간 다이 블록(101B)에 구멍을 내어 이러한 하부 에어 벤트(103B)를 설치할 수 있다. 아니면 그 구멍에 중공이 형성된 배관을 끼워 넣어 하부 에어 벤트(103B)를 설치할 수 있다. 도면에는 배관을 이용한 하부 에어 벤트(103B)를 도시하였다.
하부 에어 벤트(103B)는 하부 매니폴드(111) 내의 공기, 제1 전극 활물질 슬러리에 포함된 기포 안의 공기가 외부로 빠져 나갈 수 있는 통로를 제공한다. 하부 에어 벤트(103B)는 제1 코팅액이 흐르는 유로 중에 구성되는 것이기에 위치 선정이 중요하다. 본 발명에서는 하부 에어 벤트(103B)가 유로 간섭을 최소화할 수 있도록 하부 매니폴드(111) 영역에 설치하도록 한다. 즉, 하부 매니폴드(111) 영역을 벗어나 다른 부위에 설치됨으로써 제1 코팅액의 흐름에 방해를 주지 않도록 하는 것이다. 하부 매니폴드(111) 영역에 설치한다 함은 하부 매니폴드(111)의 단부 중에서 하부 토출구(106a) 쪽에 놓인 앞단(111a)과 하부 토출구(106a)가 연결되는 부위인 하부 랜드부(SB)에 설치되지 않는다는 것을 의미하는 것이기도 하다.
하부 토출구(106a)는 지면에 대해 30도 내지 60도의 각도로 경사진 구조이고, 하부 슬러리 공급 포트(112)에서 제1 전극 활물질 슬러리가 중력의 반대 반향으로 하부 매니폴드(111)로 공급되는 구조이기 때문에, 하부 매니폴드(111)에서 하부 토출구(106a)로 연결되는 S 부위에서 가장 많은 기포가 발생하게 된다. 따라서, 하부 에어 벤트(103B)는 S 부위에 인접하여 설치하는 것이 바람직하다.
S 부위는 하부 매니폴드(111)의 앞단(111a)과 하부 랜드부(SB) 사이의 영역이다. 따라서, 하부 에어 벤트(103B)는 S 부위에 인접하여 설치하되, 하부 랜드부(SB)에 설치되지 않도록 해야 한다. 따라서, 바람직하게 하부 에어 벤트(103B)는 하부 매니폴드(111)의 단부 중에서 하부 매니폴드(111)의 앞단(111a)에 인접하여 설치된다. 또한, 하부 토출구(106a)의 경사 구조를 고려하여, 하부 에어 벤트(103B)와 하부 토출구(106a)가 이루는 각이 80도 내지 150도를 유지하는 것이 바람직하다.
도 8은 하부 다이 블록 상에 하부 스페이서가 위치하는 것을 나타낸 평면도이다. 설명의 편의를 위해 하부 에어 벤트(103B)의 위치를 표시하였다. 도 9는 도 2의 슬롯 다이의 평면도이다.
도 5, 도 8 및 도 9를 참조하면, 하부 에어 벤트(103B)는 상부 토출구(105a)와 상부 매니폴드(121)를 관통하지 않도록 설치되는 것이 바람직하다. 만일, 하부 에어 벤트(103B)가 상부 토출구(105a)와 상부 매니폴드(121)가 형성된 부위를 관통할 경우, 이는 제2 전극 활물질 슬러리의 유동을 방해하고 상기 관통 부위에 기포가 형성될 수 있다. 따라서, 하부 에어 벤트(103B)는 상부 스페이서(123)의 제2 개방부(123a)를 벗어난 위치를 관통하여 형성되는 것이 바람직하다. 일 예로, 상부 스페이서(123)의 제2 개방부(123a)의 길이(W1)가 하부 스페이서(113)의 제1 개방부(113a)의 길이(W2)보다 작게 형성하여, 하부 에어 벤트(103B)가 상부 스페이서(123)의 관통구(123b)를 관통하도록 형성될 수 있다.
하부 에어 벤트(103B)는 제1 전극 활물질 슬러리가 토출되는 방향에 수직인 상부 다이 블록(101A)의 길이 방향으로 상부 다이 블록(101A)의 측면에 가까운 부위에 각각 형성될 수 있다. 이러한 하부 에어 벤트(103B)의 위치는 작업자의 동선을 방해하지 않고 듀얼 슬롯 다이 코터(100)의 유지 및 보수를 용이하게 하는 장점이 있다.
도 5에 나타난 실시예 이외에도, 하부 에어 벤트(103B)는 다양한 방향으로 형성될 수 있다. 일 예로, 하부 에어 벤트(103B)는 중간 다이 블록(101B)을 관통하여 후방 방향으로 형성될 수 있다(도 5의 D 참조).
이 경우, 하부 에어 벤트(103B)가 상부 스페이서(123)를 관통하지 않으므로 측면 방향에서 다양한 위치에 설치될 수 있는 장점이 있다. 또한, 하부 에어 벤트(103B)는 측면 방향으로도 형성될 수 있다.
도 10은 도 3의 변형예를 나타낸 수직 단면도이다.
도 3 및 도 10을 참조하면, 듀얼 슬롯 다이 코터(200)는 상부 에어 벤트(203A)가 "ㄱ"자 형으로 절곡된 구조를 가질 수 있다. 점성이 낮은 전극 활물질 슬러리에 포함된 기포를 제거할 때, 상기 기포는 전극 활물질 슬러리와 함께 배출될 수 있다. 이 때, 작업자는 절곡된 상부 에어 벤트(203A)를 통해서 흘러내리는 전극 활물질 슬러리를 용이하게 받아낼 수 있다. 도 10은 "ㄱ"자 형으로 절곡된 구조만을 도시하였으나, 흘러내리는 전극 활물질 슬러리를 용이하게 받아낼 수 있다면 상부 에어 벤트(203A)는 다양한 형상으로 절곡될 수 있다.
또한, 상부 에어 벤트(203A)는 밸브(240)를 포함할 수 있다. 밸브(240)는 중공이 형성된 배관을 개폐할 수 있는 구조이면 특별히 한정되지 않는다.
상부 에어 벤트(203A)가 "ㄱ"자 형으로 절곡되고 밸브(240)를 포함하는 구조인 점을 제외하면, 듀얼 슬롯 다이 코터(200)는 도 3의 듀얼 슬롯 다이 코터(100)와 동일한 구조를 가질 수 있다. 이에, 다른 구성들에 대한 설명은 생략한다.
도 11은 도 5의 변형예를 나타낸 수직 단면도이다.
도 5 및 도 11을 참조하면, 듀얼 슬롯 다이 코터(200)는 하부 에어 벤트(203B)가 "ㄱ"자 형으로 절곡된 구조를 가질 수 있다. 점성이 낮은 전극 활물질 슬러리에 포함된 기포를 제거할 때, 상기 기포는 전극 활물질 슬러리와 함께 배출된다. 이때, 작업자는 절곡된 상부 에어 벤트(203B)를 통해서 흘러내리는 제2 전극 활물질 슬러리를 용이하게 받아낼 수 있다. 도 11은 "ㄱ"자 형으로 절곡된 구조만을 도시하였으나, 흘러내리는 전극 활물질 슬러리를 용이하게 받아낼 수 있다면 하부 에어 벤트(203B)는 다양한 형상으로 절곡될 수 있다.
또한, 하부 에어 벤트(203B)는 밸브(240)를 포함할 수 있다. 밸브(240)는 중공이 형성된 배관을 개폐할 수 있는 구조이면 특별히 한정되지 않는다.
하부 에어 벤트(203B)가 "ㄱ"자 형으로 절곡되고 밸브(240)를 포함하는 구조인 점을 제외하면, 듀얼 슬롯 다이 코터(200)는 도 7의 듀얼 슬롯 다이 코터(100)와 동일한 구조를 가질 수 있다. 이에, 다른 구성들에 대한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 에어 벤트(103, 203A, 203B)의 설치 구조는 슬롯이 1개인 단일 슬롯 코터에도 적용될 수 있다. 이 경우, 도 3의 상부 에어 벤트(103A)와 같이 형성될 수 있다. 관련 구조는 이미 상술하였으므로 여기서는 생략한다.
이상 설명한 본 발명에 따르면, 에어 벤트를 포함하는 듀얼 슬롯 다이 코터(100, 200)에 의해, 코팅액이 토출구를 통해 토출되기 전에 코팅액에 포함된 기포를 제거할 수 있다. 그러므로, 전극 활물질 슬러리를 도포하는 전극 활물질의 간헐 코팅 공정에 이용할 경우, 무지부 구간이 전극 활물질 슬러리로 오염되는 것을 방지할 수 있다. 기포를 제거한 전극 활물질 슬러리를 코팅할 수 있게 되므로 코팅 공정의 재현성이 우수하고, 전극 활물질 슬러리 뭉침과 같은 부작용 발생 빈도가 줄어든다.
에어 벤트는 유로 중에 구성되기 때문에 위치 선정이 중요하다. 본 발명에서는 랜드부가 아닌 매니폴드 영역 내에 에어 벤트를 위치시킴으로써 에어 벤트 구성으로 인한 유로 간섭을 최소화한다. 따라서, 에어 벤트 기능에 의한 기포 제거 이외에도 폭방향 로딩 편차 최소화 효과를 동반할 수 있다.
본 발명에 따르면 코팅액에 포함된 기포를 효과적으로 제거하는 동시에, 균일하게 코팅층, 특히 전극 활물질층을 형성할 수 있으며, 2종의 전극 활물질 슬러리 동시 코팅이 가능하기 때문에 성능 및 생산성 모두 우수한 효과가 있다. 본 발명의 듀얼 슬롯 다이 코터를 이용하면 집전체 상에 전극 활물질 슬러리를 도포하여 이차전지의 전극 등을 제조할 때, 고속 또는 장폭 도포 조건 하에서도 균일한 도포가 가능한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터(100, 200)는 간헐 코팅 시 발생하는 무지부 오염 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 지속 코팅에서 발생하는 활물질 미코팅 문제도 해결할 수 있다. 지속 코팅 공정에서 기포가 포함된 전극 활물질 슬러리가 전극에 도포될 때, 슬러리에 둘러싸인 기포가 터지게 되면, 기포가 있던 자리는 분화구처럼 활물질이 코팅되지 않은 부위가 발생한다. 본 발명에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터(100, 200)는 전극 활물질 슬러리가 토출구(105a, 106a)로 토출되기 전에 전극 활물질 슬러리에 포함된 기포가 에어 벤트(103, 203A, 203B)를 통해서 제거되기 때문에 상기의 활물질 미코팅 문제를 해결할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 코팅액을 2층으로 도포하는 경우, 또는 코팅액을 번갈아 공급하여 패턴 코팅을 하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 개별 슬롯을 통한 토출이 아닌 슬롯의 도중에 2종의 코팅액이 합류하는 경우나, 슬롯을 3개 이상으로 구비하여 3층 이상을 동시 도포하는 경우에도 적용 가능한 것은 따로 설명하지 않아도 알 수 있을 것이다.
다음으로 도 12를 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 설명한다. 전술한 제1 실시예와 동일한 부재 번호는 동일한 부재를 나타내며, 동일한 부재에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하고 전술한 제1 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
전술한 제1 실시예는 중간 다이 블록(101B)이 하나의 블록으로 이루어져 있어 상부 토출구(105a)와 하부 토출구(106a)의 상대적인 위치를 가변적으로 조정할 수 없게 되어 있으나, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 상부 토출구(105a)와 하부 토출구(106a)의 상대적인 위치를 쉽게 조정할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 제2 실시예에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터(100')는, 중간 다이 블록(101B)이 제1 중간 다이 블록(101B-1)과 제2 중간 다이 블록(101B-2)을 포함하며, 상기 제1 중간 다이 블록(101B-1)과 상기 제2 중간 다이 블록(101B-2)은 상하로 서로 대면 접촉하되 접촉면을 따라 슬라이딩 되어 상대 이동 가능하게 마련된다. 그리고 제1 중간 다이 블록(101B-1)은 하부 다이 블록(101C)과 볼트 결합 등에 의해 상호 간 고정 결합되고 제2 중간 다이 블록(101B-2)은 상부 다이 블록(101A)과 볼트 결합 등에 의해 상호 간 고정 결합된다. 따라서 제1 중간 다이 블록(101B-1)과 하부 다이 블록 블록(101C)이 일체형으로 움직이고, 제2 중간 다이 블록(101B-2)과 상부 다이 블록(101A)이 일체형으로 움직일 수 있다.
듀얼 슬롯 다이 코터(100')는, 그 후면에 구비되는 제1 및 제2 고정부(140, 140')를 더 포함한다. 제1 고정부(140)는 하부 다이 블록(101C)과 제1 중간 다이 블록(101B-1)을 체결하는 것과, 제2 중간 다이 블록(101B-2)과 상부 다이 블록(101A)을 체결하는 것이 구비된다. 제1 고정부(140)는 듀얼 슬롯 다이 코터(100')의 폭 방향을 따라 여러 개가 구비될 수 있다. 제2 고정부(140')는 제1 중간 다이 블록(101B-1)과 제2 중간 다이 블록(101B-2)을 체결시키는 것으로, 하부 다이 블록(101C)과 상부 다이 블록(101A)을 체결시키는 것이 된다. 상기 제2 고정부(140')는, 상기 제1 중간 다이 블록(101B-1)과 상기 제2 중간 다이 블록(101B-2)이 상대 이동 가능해야 하는 점을 고려하여 일정 수준의 조립 공차(대략 300㎛ 내지 500㎛ 범위)를 두고 설치된다. 즉, 제1 중간 다이 블록(101B-1)과 제2 중간 다이 블록(101B-2)이 전방 또는 후방으로 움직이는 것을 허용하여 슬라이딩 가능하게 하면서도 고정은 될 수 있게, 제2 고정부(140')는 제1 중간 다이 블록(101B-1)과 제2 중간 다이 블록(101B-2) 사이에 일정 수준 이상의 움직임이 발생하지 않도록 고정을 시키되, 조립 공차로 인해 미세한 움직임을 허용하는 것이다.
이러한 듀얼 슬롯 다이 코터(100')는, 필요에 따라 두 개의 토출구(105a, 106a)를 수평 방향을 따라 서로 이격되어 전후로 배치시킬 수 있다. 즉, 듀얼 슬롯 다이 코터(100')의 형태를 조정하기 위한 별도의 장치를 이용하거나, 작업자가 수작업을 통해 하부 다이 블록(101C) 및 상부 다이 블록(101A)의 상대적인 이동을 만들어낼 수 있다.
예를 들어, 상기 하부 다이 블록(101C)은 움직이지 않고 그대로 둔 상태로, 상부 다이 블록(101A)을 슬라이딩 면을 따라 코팅액의 토출 방향과 반대인 후방 또는 전방으로 일정 거리만큼 이동시켜 하부 토출구(106a)와 상부 토출구(105a) 사이에 단차를 형성할 수 있다. 여기서, 슬라이딩 면이라 함은, 제1 중간 다이 블록(101B-1)과 제2 중간 다이 블록(101B-2)의 대향면을 의미한다.
이와 같이 형성된 단차의 폭은 대략 수백 ㎛ 내지 수 mm의 범위 내에서 결정될 수 있으며, 이는 기재 상에 형성되는 제1 코팅액과 제2 코팅액의 물성, 점성 또는 기재 상에 소망하는 층별 두께에 따라 결정될 수 있다. 예컨대 기재 상에 형성될 코팅층의 두께가 두꺼울수록 단차의 폭은 그 수치가 커질 수 있다.
또한, 이와 같이, 하부 토출구(106a)와 상부 토출구(105a)가 서로 수평 방향을 따라 상호 이격된 위치에 배치됨에 따라, 상부 토출구(105a)에서 토출된 제2 코팅액이 하부 토출구(106a)로 유입되거나, 또는 하부 토출구(106a)에서 토출된 제1 코팅액이 상부 토출구(105a)로 유입될 우려가 없게 된다.
즉, 하부 토출구(106a) 또는 상부 토출구(105a)를 통해 토출된 코팅액은 하부 토출구(106a)와 상부 토출구(105a) 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 제2 실시예에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터(100')는, 하부 토출구(106a)와 상부 토출구(105a) 간의 상대적인 위치에 변경이 필요한 경우에 있어서, 하부 다이 블록(101C) 및/또는 상부 다이 블록(101A)의 슬라이딩 이동에 의해 간단하게 조정이 가능하며, 각각의 다이 블록들(101A, 101B, 101C)을 분해 및 재조립할 필요가 없게 되어 공정성이 크게 향상될 수 있다.
이제 도 13 내지 도 17을 참조하여 본 발명의 제3 실시예와 비교예를 설명한다. 도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 슬롯 다이 코터를 나타낸 모식도이다. 도 14는 도 13의 점선 A에 따른 수직 단면을 C 방향에서 바라볼 때의 수직 단면도이다. 도 15는 도 13의 점선 B에 따른 수직 단면을 C 방향에서 바라볼 때의 수직 단면도이다. 도 16은 도 13의 슬롯 다이 코터의 평면도이다. 도 17은 가상의 비교예 도면이다.
도 14의 상부 스페이서를 나타낸 평면도로서는 앞서 살펴 본 도 4를 참조할 수 있다. 도 15의 하부 스페이서를 나타낸 평면도로서는 앞서 살펴 본 도 6을참조할 수 있다. 중간 다이 블록 상에 상부 스페이서가 위치하는 것을 나타낸 평면도로서는 도 7이 유효하다. 하부 다이 블록 상에 하부 스페이서가 위치하는 것을 나타낸 평면도로서는 도 8이 유효하다.
도면들에서 전술한 제1 실시예와 동일한 부재 번호는 동일한 부재를 나타내며, 동일한 부재에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하고 전술한 제1 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
먼저 도 13, 도 14 및 도 15를 참조하면, 듀얼 슬롯 다이 코터(300)는 에어 벤트(303)를 포함하는 것이 특징이다. 에어 벤트(103)는 상부 에어 벤트(103A)와 하부 에어 벤트(103B)를 포함한다. 도 4를 다시 참조하면, 상부 스페이서(123)에 형성된 관통구(123b)를 통해 하부 에어 벤트(303B)가 관통하게 된다.
먼저, 상부 에어 벤트(303A)는 상부 다이 블록(101A)을 관통하여 상부 매니폴드(121)와 연통되며, 특히 상부 매니폴드(121) 영역에 설치될 수 있다. 이에, 상부 매니폴드(121)에 있는 제2 코팅액인 제2 전극 활물질 슬러리에 포함된 기포는 상부 에어 벤트(303A)를 통해서 제거될 수 있다. 제2 전극 활물질 슬러리는 이와 같이 기포가 제거된 후에 상부 토출구(105a)를 통하여 기재(104) 상에 토출된다. 상부 다이 블록(101A)에 구멍을 낸 후 이러한 구멍에 배관을 포함하는 상부 에어 벤트(303A)를 설치할 수 있다. 배관은 중공이 형성되고 밸브(340)가 구비된 것이다. 배관은 절곡된 구조를 가질 수 있다. 배관 자체가 절곡된 것일 수도 있고, 직선형 파이프를 여러 개 연결하되 연결부가 절곡된 것을 이용할 수도 있다.
예를 들어, 도시한 바와 같이, 상부 에어 벤트(303A)는 "ㄱ"자 형으로 절곡된 구조를 가질 수 있다. 점성이 낮은 전극 활물질 슬러리에 포함된 기포를 제거할 때, 상기 기포는 전극 활물질 슬러리와 함께 배출될 수 있다. 이 때, 작업자는 절곡된 상부 에어 벤트(303A)를 통해서 흘러내리는 전극 활물질 슬러리를 용이하게 받아낼 수 있다. 도 13와 도 14에서 "ㄱ"자 형으로 절곡된 구조만을 도시하였으나, 흘러내리는 전극 활물질 슬러리를 용이하게 받아낼 수 있다면 상부 에어 벤트(303A)는 다양한 형상으로 절곡될 수 있다. 또한, 상부 에어 벤트(303A)는 밸브(340)를 포함한다. 밸브(340)는 중공이 형성된 배관을 개폐할 수 있는 구조이면 특별히 한정되지 않는다.
상부 에어 벤트(303A)는 상부 매니폴드(121) 내의 공기, 제2 전극 활물질 슬러리에 포함된 기포 안의 공기가 외부로 빠져 나갈 수 있는 통로를 제공한다. 상부 토출구(105a)는 지면과 나란한 방향으로 형성되어 있기 때문에, 상부 에어 벤트(303A)는 상부 매니폴드(121)의 어느 위치에서 연통이 되더라도 제2 전극 활물질 슬러리에 포함된 기포가 상부 에어 벤트(303A)를 통해서 외부로 용이하게 방출될 수 있다. 다만, 제2 전극 활물질 슬러리에 포함된 기포가 효율적으로 제거되기 위해, 상부 에어 벤트(303A)는 제2 전극 활물질 슬러리가 토출되는 방향에 수직이고 중력 반대 방향으로 설치되는 것이 바람직하다.
특히, 상부 에어 벤트(303A)는 제2 코팅액이 흐르는 유로 중에 구성되는 것이기에 위치 선정이 중요하다. 본 발명에서는 상부 에어 벤트(303A)가 유로 간섭을 최소화할 수 있도록 상부 매니폴드(121) 영역에 설치하도록 한다. 즉, 상부 매니폴드(121) 영역을 벗어나 다른 부위에 설치됨으로써 제2 코팅액의 흐름에 방해를 주지 않도록 하는 것이다. 상부 매니폴드(121) 영역에 설치한다 함은 상부 매니폴드(121)의 단부 중에서 상부 토출구(105a) 쪽에 놓인 앞단(121a)과 상부 토출구(105a)가 연결되는 부위인 상부 랜드부(SA)에 설치되지 않는다는 것을 의미하는 것이기도 하다. 본 실시예에서 상부 에어 벤트(303A)는 상부 매니폴드(121)의 단부 중에서 상부 토출구(105a) 반대쪽에 놓인 뒷단(121b)에 인접하여 설치된다. 다시 도 7 및 도 8을 참조하면, 상부 에어 벤트(103A)라고 표시한 부분이 본 실시예에서의 상부 에어 벤트(303A)의 위치가 되고, 하부 에어 벤트(103B)라고 표시한 부분이 본 실시예에서의 하부 에어 벤트(303B)의 위치가 된다.
도 15를 참조하면, 하부 에어 벤트(303B)는 상부 다이 블록(101A)과 중간 다이 블록(101B)을 관통하여 하부 매니폴드(111)와 연통되어 있다. 따라서, 하부 매니폴드(111)에 있는 제1 코팅액인 제1 전극 활물질 슬러리가 하부 토출구(106a)로 토출되기 전에, 제1 전극 활물질 슬러리에 포함된 기포는 하부 에어 벤트(303B)를 통해서 제거될 수 있다.
하부 다이 블록(101A)과 중간 다이 블록(101B)에 구멍을 낸 후 이러한 구멍에 배관을 포함하는 하부 에어 벤트(303B)를 설치할 수 있다. 배관은 중공이 형성되고 밸브(340)가 구비된 것이다. 배관은 절곡된 구조를 가질 수 있다. 배관 자체가 절곡된 것일 수도 있고, 직선형 파이프를 여러 개 연결하되 연결부가 절곡된 것을 이용할 수도 있다.
예를 들어, 도시한 바와 같이, 하부 에어 벤트(303B)는 "ㄱ"자 형으로 절곡된 구조를 가질 수 있다. 점성이 낮은 전극 활물질 슬러리에 포함된 기포를 제거할 때, 상기 기포는 전극 활물질 슬러리와 함께 배출될 수 있다. 이 때, 작업자는 절곡된 하부 에어 벤트(303B)를 통해서 흘러내리는 전극 활물질 슬러리를 용이하게 받아낼 수 있다. 도 13, 도 14과 도 15에서 ㄱ"자 형으로 절곡된 구조만을 도시하였으나, 흘러내리는 전극 활물질 슬러리를 용이하게 받아낼 수 있다면 하부 에어 벤트(303B)는 다양한 형상으로 절곡될 수 있다. 또한, 하부 에어 벤트(303B)는 밸브(340)를 포함한다. 밸브(340)는 중공이 형성된 배관을 개폐할 수 있는 구조이면 특별히 한정되지 않는다.
하부 에어 벤트(303B)는 하부 매니폴드(111) 내의 공기, 제1 전극 활물질 슬러리에 포함된 기포 안의 공기가 외부로 빠져 나갈 수 있는 통로를 제공한다. 하부 에어 벤트(303B)는 제1 코팅액이 흐르는 유로 중에 구성되는 것이기에 위치 선정이 중요하다. 본 발명에서는 하부 에어 벤트(303B)가 유로 간섭을 최소화할 수 있도록 하부 매니폴드(111) 영역에 설치하도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 하부 매니폴드(111) 영역을 벗어나 다른 부위에 설치됨으로써 제1 코팅액의 흐름에 방해를 주지 않도록 하는 것이다. 하부 매니폴드(111) 영역에 설치한다 함은 하부 매니폴드(111)의 단부 중에서 하부 토출구(106a) 쪽에 놓인 앞단(111a)과 하부 토출구(106a)가 연결되는 부위인 하부 랜드부(SB)에 설치되지 않는다는 것을 의미하는 것이기도 하다.
하부 토출구(106a)는 지면에 대해 30도 내지 60도의 각도로 경사진 구조이고, 하부 슬러리 공급 포트(112)에서 제1 전극 활물질 슬러리가 중력의 반대 반향으로 하부 매니폴드(111)로 공급되는 구조이기 때문에, 하부 매니폴드(111)에서 하부 토출구(106a)로 연결되는 S 부위에서 가장 많은 기포가 발생하게 된다. 따라서, 하부 에어 벤트(303B)는 S 부위에 인접하여 설치하는 것이 바람직하다.
S 부위는 하부 매니폴드(111)의 앞단(111a)과 하부 랜드부(SB) 사이의 영역이다. 따라서, 하부 에어 벤트(303B)는 S 부위에 인접하여 설치하되, 하부 랜드부(SB)에 설치되지 않도록 해야 한다. 따라서, 바람직하게 하부 에어 벤트(303B)는 하부 매니폴드(111)의 단부 중에서 하부 매니폴드(111)의 앞단(111a)에 인접하여 설치된다. 또한, 하부 토출구(106a)의 경사 구조를 고려하여, 하부 에어 벤트(303B)와 하부 토출구(106a)가 이루는 각이 80도 내지 150도를 유지하는 것이 바람직하다. 특히, 하부 에어 벤트(303B)와 하부 토출구(106a)가 이루는 각도를 조절하여 하부 에어 벤트(303B)가 도시한 바와 같이 바닥면에 대하여 수직으로 설치되게 하면, 상부 에어 벤트(303A)와 나란하게 설치할 수 있어 상부 블록 다이(101A) 위에서 서로간의 간섭을 줄일 수 있어 유지 보수가 용이한 장점이 있다.
도 15, 도 8 및 도 16을 참조하면, 하부 에어 벤트(303B)는 상부 토출구(105a)와 상부 매니폴드(121)를 관통하지 않도록 설치되는 것이 바람직하다. 만일, 하부 에어 벤트(303B)가 상부 토출구(105a)와 상부 매니폴드(121)가 형성된 부위를 관통할 경우, 이는 제2 전극 활물질 슬러리의 유동을 방해하고 상기 관통 부위에 기포가 형성될 수 있다. 따라서, 하부 에어 벤트(303B)는 상부 스페이서(123)의 제2 개방부(123a)를 벗어난 위치를 관통하여 형성되는 것이 바람직하다. 일 예로, 상부 스페이서(123)의 제2 개방부(123a)의 길이(W1)가 하부 스페이서(113)의 제1 개방부(113a)의 길이(W2)보다 작게 형성하여, 하부 에어 벤트(303B)가 상부 스페이서(123)의 관통구(123b)를 관통하도록 형성될 수 있다.
하부 에어 벤트(303B)는 제1 전극 활물질 슬러리가 토출되는 방향에 수직인 상부 다이 블록(101A)의 길이 방향으로 상부 다이 블록(101A)의 측면에 가까운 부위에 각각 형성될 수 있다. 이러한 하부 에어 벤트(303B)의 위치는 작업자의 동선을 방해하지 않고 듀얼 슬롯 다이 코터(100)의 유지 및 보수를 용이하게 하는 장점이 있다.
도 15에 나타난 실시예 이외에도, 하부 에어 벤트(303B)는 다양한 방향으로 형성될 수 있다. 일 예로, 하부 에어 벤트(303B)는 중간 다이 블록(101B)을 관통하여 후방 방향으로 형성될 수 있다(도 15의 D 참조).
이 경우, 하부 에어 벤트(303B)가 상부 스페이서(123)를 관통하지 않으므로 측면 방향에서 다양한 위치에 설치될 수 있는 장점이 있다. 또한, 하부 에어 벤트(303B)는 측면 방향으로도 형성될 수 있다.
특히, 상부 에어 벤트(303A) 또는 하부 에어 벤트(303B)에서 배관은 중력 반대 방향으로의 높이 중 최고점의 높이가 밸브(340)의 높이 이하가 되도록 설치한다. 바람직하게 상부 에어 벤트(303A) 및 하부 에어 벤트(303B) 모두 배관에서 중력 반대 방향으로의 높이 중 최고점의 높이가 밸브(340)의 높이 이하가 되도록 설치한다.
다시 도 14를 참조하면, 상부 에어 벤트(303A)가 "ㄱ"자 형으로 절곡되어 있어, 배관의 최고점의 높이(h1)가 밸브(340)의 높이(h2)와 동일하다. 도 15를 참조하면 하부 에어 벤트(303B)가 "ㄱ"자 형으로 절곡되어 있어, 배관의 최고점의 높이(h1')가 밸브(340)의 높이(h2')와 동일하다.
도 17은 가상의 비교예 도면이다. 도 17에서, 하부 에어 벤트(303B')가 거의 역 V자로 절곡되어 있어, 배관의 최고점의 높이(h1')가 밸브(340)의 높이(h2')보다 크다.
에어 벤트는 매니폴드 내의 공기, 매니폴드 내에 담기는 코팅액에 포함된 기포 안의 공기가 외부로 빠져 나갈 수 있는 통로를 제공한다. 이러한 에어 벤트에서 공기가 원활히 배출되지 못하고 트랩이 된다면 에어 벤트의 효과가 떨어지게 된다. 도 17과 같이 배관의 최고점의 높이(h1')가 밸브(340)의 높이(h2')보다 크게 되면 배관 절곡 부위에서 공기가 트랩될 수 있다. 이렇게 트랩된 공기는 제거되기 힘든 구조이다. 큰 압력과 높은 유량으로 순간적으로 코팅액을 배출하면 여기에 트랩된 공기를 제거 가능할 수 있겠으나 제거하는 조건이 까다롭고 코팅액 손실이 커서 바람직하지 않다.
본 발명에서 제안하는 바와 같이 상부 에어 벤트(303A) 및 하부 에어 벤트(303B) 모두 배관에서 중력 반대 방향으로의 높이 중 최고점의 높이가 밸브(340)의 높이 이하가 되도록 설치하면, 즉, 배관에서 밸브(340)까지의 높이가 밸브(340)와 같거나 밸브(340)가 가장 높은 곳에 위치하게 하면, 배관에 공기가 트랩되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로 도 18을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터(300')를 설명한다. 전술한 제1 내지 제3 실시예에서와 동일한 부재 번호는 동일한 부재를 나타내며, 동일한 부재에 대한 중복된 설명은 생략한다.
전술한 제3 실시예는 중간 다이 블록(101B)이 하나의 블록으로 이루어져 있어 상부 토출구(105a)와 하부 토출구(106a)의 상대적인 위치를 가변적으로 조정할 수 없게 되어 있으나, 본 발명의 제4 실시예에 따르면, 상부 토출구(105a)와 하부 토출구(106a)의 상대적인 위치를 쉽게 조정할 수 있다. 이러한 상대적인 위치 조정은 전술한 제2 실시예에서의 위치 조정과 동일하다.
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.

Claims (12)

  1. 하부 슬롯과 상부 슬롯을 구비하고 연속적으로 주행하는 기재 표면에 상기 하부 슬롯 및 상부 슬롯 중 적어도 어느 하나를 통해 코팅액을 압출해 도포하는 듀얼 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 포함하는 다이 블록들;
    상기 하부 다이 블록 또는 중간 다이 블록에 구비되는 만입 형상의 챔버로서 제1 코팅액을 수용하고 상기 하부 슬롯과 연통하는 하부 매니폴드와, 상기 중간 다이 블록 또는 상부 다이 블록에 구비되는 만입 형상의 챔버로서 제2 코팅액을 수용하고 상기 상부 슬롯과 연통하는 상부 매니폴드; 및
    상기 하부 매니폴드 영역에 설치된 하부 에어 벤트와, 상기 상부 매니폴드 영역에 설치된 상부 에어 벤트를 포함하는 듀얼 슬롯 다이 코터.
  2. 하부 슬롯과 상부 슬롯을 구비하고 연속적으로 주행하는 기재 표면에 상기 하부 슬롯 및 상부 슬롯 중 적어도 어느 하나를 통해 코팅액을 압출해 도포하는 듀얼 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 포함하는 다이 블록들;
    상기 하부 다이 블록 또는 중간 다이 블록에 구비되는 만입 형상의 챔버로서 제1 코팅액을 수용하고 상기 하부 슬롯과 연통하는 하부 매니폴드와, 상기 중간 다이 블록 또는 상부 다이 블록에 구비되는 만입 형상의 챔버로서 제2 코팅액을 수용하고 상기 상부 슬롯과 연통하는 상부 매니폴드; 및
    상기 하부 매니폴드와 연통하도록 상기 다이 블록들 중 적어도 어느 하나를 관통하여 설치되는 하부 에어 벤트와, 상기 상부 매니폴드와 연통하도록 상기 다이 블록들 중 적어도 어느 하나를 관통하여 설치되는 상부 에어 벤트를 포함하고,
    상기 하부 에어 벤트 또는 상부 에어 벤트는 중공이 형성되고 밸브가 구비된 배관을 포함하며, 상기 배관은 중력 반대 방향으로의 최고점의 높이가 상기 밸브의 높이 이하인 것인 듀얼 슬롯 다이 코터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하부 에어 벤트 또는 상기 상부 에어 벤트는 밸브를 구비한 것을 특징으로 하는 듀얼 슬롯 다이 코터.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하부 에어 벤트는 상기 상부 다이 블록 및 중간 다이 블록을 관통하여 구비되고, 상기 상부 에어 벤트는 상기 상부 다이 블록을 관통하여 구비되는 것을 특징으로 하는 듀얼 슬롯 다이 코터.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하부 에어 벤트 또는 상기 상부 에어 벤트는 절곡된 구조를 가진 것을 특징으로 하는 듀얼 슬롯 다이 코터.
  6. 제1항 또는 제2항에 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 에어 벤트는 상기 하부 매니폴드의 단부 중에서 상기 하부 토출구 쪽에 놓인 앞단과 상기 하부 토출구가 연결되는 부위인 하부 랜드부에 설치되지 않으면서 상기 하부 매니폴드의 앞단에 인접하여 설치되고, 상기 상부 에어 벤트는 상기 상부 매니폴드의 단부 중에서 상기 상부 토출구 쪽에 놓인 앞단과 상기 상부 토출구가 연결되는 부위인 상부 랜드부에 설치되지 않으면서 상기 상부 매니폴드의 앞단에 인접하여 형성되는 것을 특징으로 하는 듀얼 슬롯 다이 코터.
  7. 제1항 또는 제2항에 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 에어 벤트는 상기 하부 매니폴드의 단부 중에서 상기 하부 토출구 쪽에 놓인 앞단과 상기 하부 토출구가 연결되는 부위인 하부 랜드부에 설치되지 않으면서 상기 하부 매니폴드의 앞단에 인접하여 설치되고, 상기 상부 에어 벤트는 상기 상부 매니폴드의 단부 중에서 상기 상부 토출구 반대쪽에 놓인 뒷단에 인접하여 설치되는 것을 특징으로 하는 듀얼 슬롯 다이 코터.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중간 다이 블록은 상기 기재가 주행하는 방향을 따르는 단면에서 직각 삼각형 형상을 가지며, 상기 하부 매니폴드는 상기 하부 다이 블록에 구비되고 상기 상부 매니폴드는 상기 중간 다이 블록에 구비된 것을 특징으로 하는 듀얼 슬롯 다이 코터.
  9. 제7항에 있어서, 상기 하부 매니폴드는 제1 코팅액 공급 챔버와 연통된 제1 코팅액 공급 포트를 포함하고, 상기 상부 매니폴드는 제2 코팅액 공급 챔버와 연통된 제2 코팅액 공급 포트를 포함하며, 상기 제1 코팅액 공급 포트는 상기 하부 다이 블록의 바닥에 구비되고, 상기 제2 코팅액 공급 포트는 상기 중간 다이 블록의 후면에 구비되는 것을 특징으로 하는 듀얼 슬롯 다이 코터.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 듀얼 슬롯 다이 코터는 상기 하부 다이 블록과 상기 중간 다이 블록 사이에 개재되어 상기 하부 슬롯의 폭을 조절하는 하부 스페이서와, 상기 중간 다이 블록과 상기 상부 다이 블록 사이에 개재되어 상기 상부 슬롯의 폭을 조절하는 상부 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 슬롯 다이 코터.
  11. 제10항에 있어서, 상기 하부 스페이서와 상부 스페이서는 상기 기재 상에 도포되는 코팅층의 코팅폭을 결정하도록 상기 하부 스페이서와 상부 스페이서의 끝단으로부터 적어도 일 영역이 절개되어 개방부를 구비하고, 상기 하부 에어 벤트는 상기 상부 스페이서를 관통하여 설치되는 것을 특징으로 하는 듀얼 슬롯 다이 코터.
  12. 제1항 또는 제2항에 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 제1 중간 다이 블록은 상기 하부 다이 블록에 고정 결합되고, 상기 제2 중간 다이 블록은 상기 상부 다이 블록에 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 듀얼 슬롯 다이 코터.
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