WO2022149764A1 - 전극 슬러리의 유량 제어가 가능한 전극 슬러리 코팅 시스템 및 이를 이용한 전극 슬러리 코팅 방법 - Google Patents

전극 슬러리의 유량 제어가 가능한 전극 슬러리 코팅 시스템 및 이를 이용한 전극 슬러리 코팅 방법 Download PDF

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flow rate
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center
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송동헌
최현우
최상훈
전신욱
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to an electrode slurry coating system capable of controlling the flow rate of an electrode slurry and an electrode slurry coating method using the same.
  • a lithium secondary battery is widely used as an energy source for various electronic products as well as various mobile devices because of its high energy density and operating voltage and excellent preservation and lifespan characteristics.
  • Electrodes for secondary batteries are manufactured through drying and rolling processes after coating the electrode slurry on a current collector.
  • a higher level of coating uniformity is required.
  • FIG. 1 is a view showing a conventional electrode manufacturing process. 1 illustrates a process of discharging an electrode slurry through an electrode slurry slot die on an electrode current collector positioned on a coating roller.
  • the electrode slurry slot die 20 discharges the electrode slurry onto the electrode current collector 10 passing over the coating roller 30 rotating in one direction (R).
  • the electrode current collector 10 is transferred in the MD direction (Mechanical Direction, F) while passing through the coating roller 30 rotating in one direction (R).
  • the electrode slurry slot die 20 has a specific width D on the electrode current collector 10 by discharging and drying the electrode slurry on the electrode current collector 10 through the electrode slurry discharging part 21 .
  • the electrode mixture layer 31 coated with the electrode slurry is formed.
  • the temperature change of the electrode slurry discharged from the electrode slurry slot die 20 is induced within a certain range due to a variable such as a process step or a heating time.
  • This temperature change of the electrode slurry induces a minute displacement or deformation of the electrode slurry discharge part 21 , which causes the thickness of the electrode mixture layer 31 to be non-uniform.
  • FIGS. 2 to 3 are diagrams schematically showing the deformation of the electrode slurry slot die according to the temperature of the electrode slurry during the conventional electrode manufacturing.
  • the temperature of the electrode slurry is lower than the reference temperature (23° C.) during electrode manufacturing, both sides of the discharge part are shrunk to a greater width than the center (see FIG. 2 ).
  • the temperature of the electrode slurry discharged from the slot die is higher than the reference temperature (23° C.)
  • both sides of the discharge portion expand to a greater width than the center (see FIG. 3 ).
  • the distance between the discharge part 21 of the electrode slurry and the coating roller 30 is not constant based on the TD direction of the coating roll.
  • the loading amount of the slurry to be coated on the current collector 10 is also not constant. Specifically, as the distance between the discharge part 21 of the electrode slurry and the coating roller 30 increases, the loading amount of the slurry coated on the current collector 10 may increase. Referring to FIG. 3 , based on the coating roller 30 , the amount of loading of the slurry at the center compared to the side is greater.
  • the present invention was devised to solve the above problems, and in response to the temperature of the electrode slurry discharged from the slot die during electrode slurry coating, the electrode slurry flow rate control capable of controlling the loading amount of the electrode slurry electrode
  • An object of the present invention is to provide a slurry coating system and an electrode manufacturing method using the same.
  • the present invention provides an electrode slurry coating system.
  • the electrode slurry coating system according to the present invention, a supply tank for supplying the electrode slurry; A supply line of a branched structure to supply the electrode slurry supplied from the supply tank to the manifold side of the electrode slurry slot die, n in the TD direction (Traverse Direction) (n is an integer greater than or equal to 3); an electrode slurry slot die for discharging the electrode slurry supplied through the supply line; a coating roll for supporting and transferring the current collector layer; a current collector layer on which the electrode slurry discharged from the electrode slurry slot die is coated on one side or both sides but transferred along the coating roll; and a temperature sensor for measuring the temperature of the electrode slurry discharged from the electrode slurry slot die.
  • each supply line is characterized in that it includes a control valve for controlling the flow rate of the electrode slurry by receiving the temperature value of the electrode slurry measured by the temperature sensor.
  • the control valve is controlled so that the flow rate of the electrode slurry supplied to each supply line satisfies Equation 1 below.
  • F center represents the electrode slurry flow rate discharged from the supply line installed in the center with respect to the TD direction
  • F side represents the electrode slurry flow rate discharged from the supply line installed on the side with respect to the TD direction.
  • the control valve is controlled so that the flow rate of the electrode slurry supplied to each supply line satisfies Equation 2 below:
  • F center represents the electrode slurry flow rate discharged from the sub-supply line installed in the center with respect to the TD direction
  • F side represents the electrode slurry flow rate discharged from the sub-supply line installed on the side with respect to the TD direction.
  • the electrode slurry slot die of the electrode slurry coating system according to the present invention further includes k (k is an integer greater than or equal to 3) distance sensors arranged in the TD direction to the electrode slurry discharge part from which the electrode slurry is discharged.
  • the distance sensor may measure the separation distance between the electrode slurry discharge part and the surface of the coating roll.
  • the plurality of distance sensors may be arranged in the electrode slurry discharge unit, and may be located in an upstream direction with respect to the traveling direction of the current collector.
  • each The control valve is controlled so that the flow rate of the electrode slurry supplied to the supply line satisfies Equation 1:
  • F center represents the electrode slurry flow rate discharged from the supply line installed in the center with respect to the TD direction
  • F side represents the electrode slurry flow rate discharged from the supply line installed on the side with respect to the TD direction.
  • the separation distance (G center ) measured by the distance sensor installed at the center of the slurry discharge unit is smaller than the separation distance (G side ) measured by the distance sensor installed at the side of the slurry discharge unit
  • the control valve is controlled so that the flow rate of the electrode slurry supplied to each supply line satisfies Equation 1:
  • F center represents the electrode slurry flow rate discharged from the supply line installed in the center with respect to the TD direction
  • F side represents the electrode slurry flow rate discharged from the supply line installed on the side with respect to the TD direction.
  • the supply line of the electrode slurry coating system has a structure in which a single line flows out from the supply tank, and the single line is branched into n sub-supply lines and is fastened with the manifold of the electrode slurry slot die.
  • the supply line may include at least one pump for pumping the electrode slurry from the supply tank to the electrode slurry slot die.
  • the present invention provides an electrode slurry coating method using the electrode slurry coating system described above.
  • the electrode slurry coating method according to the present invention controls the flow rate of the electrode slurry supplied to each supply line according to the temperature of the electrode slurry measured by a temperature sensor.
  • the control valve is controlled so that the flow rate of the electrode slurry supplied to each supply line satisfies Equation 1 below.
  • F center represents the electrode slurry flow rate discharged from the supply line installed in the center with respect to the TD direction
  • F side represents the electrode slurry flow rate discharged from the supply line installed on the side with respect to the TD direction.
  • the control valve is controlled so that the flow rate of the electrode slurry supplied to each supply line satisfies Equation 2 below:
  • F center represents the electrode slurry flow rate discharged from the sub-supply line installed in the center with respect to the TD direction
  • F side represents the electrode slurry flow rate discharged from the sub-supply line installed on the side with respect to the TD direction.
  • the step of controlling the flow rate of the electrode slurry supplied to each supply line includes the process of setting a reference temperature, and the reference temperature is set within the range of 20 to 26 °C.
  • the electrode slurry coating system capable of controlling the flow rate of the electrode slurry of the present invention and the electrode slurry coating method using the same, in response to the temperature of the electrode slurry discharged from the slot die during electrode slurry coating, the electrode is supplied to the supply line of each region By controlling the slurry flow rate, the loading amount of the electrode slurry can be easily controlled.
  • the present invention has the advantage that uniform electrode slurry coating is possible.
  • FIG. 1 is a view illustrating a process of discharging an electrode slurry through an electrode slurry slot die on an electrode current collector positioned on a coating roller in a conventional manner.
  • FIGS. 2 and 3 are diagrams schematically showing the deformation of the electrode slurry slot die according to the temperature of the electrode slurry during the conventional electrode manufacturing.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an electrode slurry coating system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a front view of an electrode slurry coating system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a front view of an electrode slurry coating system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a front view of an electrode slurry coating system according to another embodiment of the present invention.
  • the electrode slurry system includes a supply tank for supplying the electrode slurry; A supply line of a branched structure to supply the electrode slurry supplied from the supply tank to the manifold side of the electrode slurry slot die, n in the TD direction (Traverse Direction) (n is an integer greater than or equal to 3); an electrode slurry slot die for discharging the electrode slurry supplied through the supply line; a coating roll for supporting and transferring the current collector layer; a current collector layer on which the electrode slurry discharged from the electrode slurry slot die is coated on one side or both sides but transferred along the coating roll; and a temperature sensor for measuring the temperature of the electrode slurry discharged from the electrode slurry slot die.
  • each supply line includes a control valve for controlling the flow rate of the electrode slurry by receiving the temperature value of the electrode slurry measured by the temperature sensor.
  • the present invention it was confirmed that the electrode slurry discharge part from which the electrode slurry was discharged was displaced or deformed according to the temperature of the electrode slurry discharged from the electrode slurry slot die.
  • the loading amount of the electrode slurry coated on the current collector based on the TD direction is also not constant.
  • the present invention controls the flow rate of the electrode slurry supplied to the corresponding region to correspond to the displacement or deformation of the electrode slurry discharge part according to the temperature of the electrode slurry.
  • the electrode slurry slot die is designed based on a case where the temperature of the electrode slurry is a specific temperature, for example, 23°C.
  • the discharge temperature of the electrode slurry varies in the range of, for example, 20 to 26 °C. This change in the discharge temperature of the electrode slurry causes a slight deformation or displacement of the discharge portion of the electrode slurry slot die. More specifically, depending on the temperature of the electrode slurry, the electrode slurry discharge portion of the electrode slurry slot die shows different degrees of thermal expansion due to structural differences between the central portion and both sides.
  • the loading amount of the electrode slurry coated on the current collector based on the TD direction according to the thermal expansion of the central portion and both side portions in the electrode slurry discharge portion is changed.
  • the temperature of the electrode slurry is designed based on a case of 23 °C
  • the discharge temperature of the electrode slurry exceeds 23 °C
  • both sides of the electrode slurry slot die are thermally expanded.
  • the spacing between both sides of the slot die and the coating roller is narrowed, so that the loading amount of the electrode slurry in the TD direction is greater in the center than the sides.
  • the electrode slurry coating system includes an electrode slurry slot die to which n (n is 3 or more) branched supply lines in the TD direction are connected, and the flow rate is controlled according to the slurry temperature in each of the supply lines.
  • n may be selected within the range of 3 to 50, 3 to 25, 3 to 15, and 3 to 9.
  • the present invention in response to the temperature of the electrode slurry discharged from the slot die during electrode slurry coating, by controlling the flow rate of the electrode slurry supplied to the supply line in each region, the loading amount of the electrode slurry can be easily controlled.
  • the inventors of the present invention confirmed that, through various and repeated experiments and observations, when the temperature of the electrode slurry discharged from the slot die was lower than the reference value, both sides of the discharge part contracted to a greater width than the center. Conversely, when the temperature of the electrode slurry discharged from the slot die was higher than the reference value, it was confirmed that both sides of the discharge part expanded to a greater extent in the center.
  • 'center' refers to an intermediate point based on the width direction or TD direction length of the electrode slurry slot die or coating roll.
  • 'side' means a 10% point and/or a 90% point based on the width direction or the TD direction length of the electrode slurry slot die or coating roll.
  • the distance or temperature of the 'side' of the roller represents an average value of values measured at 10% and 90%, respectively, based on the width or TD length of the roller.
  • F center represents the electrode slurry flow rate discharged from the supply line installed in the center with respect to the TD direction
  • F side represents the electrode slurry flow rate discharged from the supply line installed in the side side based on the TD direction.
  • the flow rate value of the control valve installed in the center and the side can be controlled within 10%.
  • the control valve is controlled so that the flow rate of the side portion is greater than the center portion of the electrode slurry slot die based on the TD direction, but when the number of supply lines exceeds three, the flow rate increases sequentially or gradually from the center to the side You can control the valve to make it bigger.
  • the control valve is controlled so that the flow rate of the electrode slurry supplied to each supply line satisfies Equation 2 below:
  • F center represents the electrode slurry flow rate discharged from the sub-supply line installed in the center in the TD direction
  • F side represents the electrode slurry flow rate discharged from the sub-supply line installed in the side in the TD direction.
  • the flow rate value of the control valve installed in the center and the side can be controlled within 10%. However, it is not limited now. Furthermore, the control valve is controlled so that the flow rate of the center compared to the side of the electrode slurry slot die is larger based on the TD direction, but when the number of supply lines exceeds three, the flow rate increases sequentially or gradually from the side to the center. You can control the valve to make it bigger.
  • the electrode slurry slot die includes k distance sensors (k is an integer greater than or equal to 3) arranged in the TD direction to the electrode slurry discharge part from which the electrode slurry is discharged. include more At this time, the distance sensor measures the separation distance between the electrode slurry discharge part and the surface of the coating roll.
  • the plurality of distance sensors may include a number corresponding to the number of branched supply lines, and may be located on the same level.
  • the plurality of distance sensors are arranged in the electrode slurry discharge unit, and may be located in an upstream direction with respect to the traveling direction of the current collector.
  • the region where the electrode slurry is not coated may be referred to as the upstream direction.
  • the distance sensor may be an infrared or ultrasonic type distance sensor that measures the distance between the measurement area and the coating roll.
  • each supply The control valve is controlled so that the flow rate of the electrode slurry supplied to the line satisfies Equation 1:
  • F center represents the electrode slurry flow rate discharged from the supply line installed at the center with respect to the TD direction
  • F side represents the electrode slurry flow rate discharged from the supply line installed at the side side based on the TD direction.
  • each supply line Control the control valve so that the flow rate of the electrode slurry supplied to the electrode satisfies Equation 2:
  • F center represents the electrode slurry flow rate discharged from the supply line installed in the center with respect to the TD direction
  • F side represents the electrode slurry flow rate discharged from the supply line installed in the side side based on the TD direction.
  • the flow rate value of the control valve installed in the center and the side can be controlled within 10%. However, it is not limited now. Through this, the present invention can control the difference in the loading amount of the electrode slurry in the width direction to 5 (mg/25cm 2 ) or less.
  • the present invention provides an electrode slurry coating method using the electrode slurry coating system described above.
  • the electrode slurry coating method according to the present invention controls the flow rate of the electrode slurry supplied to each supply line according to the temperature of the electrode slurry measured by a temperature sensor.
  • the control valve is controlled so that the flow rate of the electrode slurry supplied to each supply line satisfies Equation 1 above.
  • the control valve is controlled so that the flow rate of the electrode slurry supplied to each supply line satisfies Equation 2.
  • the preset reference temperature described above is in the range of 22 to 24°C, for example, 23°C.
  • the reference value 23° C.
  • both sides of the discharge portion are shrunk to a greater width than the central portion.
  • the spacing between the center of the slot die and the coating roller becomes narrower, so that the loading amount of the electrode slurry in the TD direction is greater at the side than at the center.
  • the present invention controls each flow rate of the control valve located in each area. For example, when the electrode slurry is supplied, the flow rate of the center compared to the side is increased based on the TD direction.
  • both sides of the discharge portion expand to a greater extent in the center portion.
  • the flow rate of the side portion compared to the center portion is increased based on the TD direction.
  • the preset reference temperature may be set within the range of 20 to 26 °C. In a specific example, the preset reference temperature may be in the range of 22 to 24 °C, for example, 23 °C.
  • the electrode to be manufactured in the present invention is an electrode for a pouch-type secondary battery.
  • the electrode slurry refers to a composition of a slurry state including an electrode active material.
  • the positive electrode or negative electrode means an electrode for a secondary battery, specifically, an electrode for a lithium secondary battery.
  • the electrode means a positive electrode and/or a negative electrode of a lithium secondary battery.
  • the positive electrode has a structure in which a positive electrode active material layer having a two-layer structure is laminated on a positive electrode current collector.
  • the positive electrode active material layer includes a positive electrode active material, a conductive material, and a binder polymer, and if necessary, may further include a positive electrode additive commonly used in the art.
  • the positive active material may be a lithium-containing oxide, and may be the same or different.
  • a lithium-containing transition metal oxide may be used as the lithium-containing oxide.
  • the positive active material may be included in an amount of 94.0 to 98.5 wt % in the positive active material layer.
  • the content of the positive electrode active material satisfies the above range, it is advantageous in terms of manufacturing a high-capacity battery and providing sufficient positive electrode conductivity or adhesion between electrode materials.
  • the current collector used for the positive electrode is a metal with high conductivity, and any metal that can be easily adhered to the positive electrode active material slurry and has no reactivity in the voltage range of the electrochemical device may be used.
  • the current collector for the positive electrode include a foil made of aluminum, nickel, or a combination thereof.
  • the positive active material layer further includes a conductive material.
  • the conductive material is typically added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the positive active material.
  • the conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the secondary battery.
  • graphite such as natural graphite or artificial graphite
  • carbon black such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black
  • conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers
  • metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder
  • conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate
  • conductive metal oxides such as titanium oxide
  • At least one selected from the group consisting of polyphenylene derivatives and the like may be used.
  • the negative electrode has a structure in which a negative active material layer having a two-layer structure is laminated on a negative electrode current collector.
  • the anode active material layer includes an anode active material, a conductive material, a binder polymer, and the like, and if necessary, may further include an anode additive commonly used in the art.
  • the negative active material may include a carbon material, lithium metal, silicon or tin.
  • a carbon material is used as the negative electrode active material, both low crystalline carbon and high crystalline carbon may be used.
  • low crystalline carbon soft carbon and hard carbon are representative, and as high crystalline carbon, natural graphite, Kish graphite, pyrolytic carbon, and liquid crystal pitch-based carbon fiber are representative.
  • meophase pitch based carbon fiber carbon microspheres (mesocarbon microbeads), liquid crystal pitches (Mesophase pitches), and at least one type of high-temperature calcined carbon selected from the group consisting of petroleum and coal-based cokes (petroleum orcoal tar pitch derived cokes) is representative to be.
  • Non-limiting examples of the current collector used for the negative electrode include a foil made of copper, gold, nickel, or a copper alloy, or a combination thereof.
  • the current collector may be used by stacking substrates made of the above materials.
  • the negative electrode may include a conductive material and a binder commonly used in the art.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an electrode slurry coating system according to an embodiment of the present invention.
  • the electrode slurry coating system 100 includes a supply tank 110 for supplying an electrode slurry;
  • the electrode slurry supplied from the supply tank 110 is supplied to the manifold 121 side of the electrode slurry slot die 120, but in the TD direction (Traverse Direction) n pieces (n is an integer of 3 or more) branched supply line (130); an electrode slurry slot die 120 for discharging the electrode slurry supplied through the supply line 130;
  • Coating roll 140 for supporting and transporting the current collector layer 150;
  • the current collector layer 150 is transferred along the coating roll 140 but coated with the electrode slurry discharged from the electrode slurry slot die 120 on one or both sides; and a temperature sensor 160 for measuring the temperature of the electrode slurry discharged from the electrode slurry slot die 120 .
  • the temperature sensor 160 is a non-contact temperature sensor.
  • the temperature sensor 160 may measure the temperature of the electrode slurry discharged in a non-contact manner in real time. For example, the temperature sensor 160 measures the temperature of the discharged electrode slurry continuously or at regular time intervals.
  • a commercially available infrared temperature sensor or a thermal imaging camera may be used.
  • the supply line 130 includes a control valve 133 for controlling the flow rate of the electrode slurry by receiving the temperature value of the electrode slurry measured by the temperature sensor 160 .
  • the supply line 130 flows out from the supply tank 110 into a single line 131 and is branched into n sub-supply lines 132 , but is not limited thereto.
  • the supply line 130 has a structure in which a single line 131 flows out from the supply tank 110, and the single line 131 is branched into n sub-supply lines 132 to form an electrode slurry slot die ( It may have a structure coupled to the manifold 121 of the 120 .
  • the supply line 130 includes at least one pump 134 for pumping the electrode slurry from the supply tank 110 to the electrode slurry slot die 120 side.
  • a control valve 133 is installed in each of the n supply lines 130 or sub-supply lines 132 having a branched structure in the TD direction of the electrode slurry slot die 120 , and each supply line 130 .
  • the flow rate of the electrode slurry supplied to the can be individually controlled.
  • the supply line 130 or the sub-supply line 132 is illustrated as being branched into five, but is not limited thereto.
  • each control valve 133 receives the temperature value of the electrode slurry measured by the temperature sensor 160 to control the flow rate for each section.
  • 5 is a front view of an electrode slurry coating system according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a case in which the temperature of the discharged electrode slurry is 26°C higher than 23°C, which is a design reference value of the electrode slurry slot die 220 .
  • 23°C the temperature of the electrode slurry discharged from the electrode slurry slot die 220
  • both sides of the electrode slurry discharge unit 222 expand to a greater width in the center.
  • the distance between the electrode slurry slot die 220 and the coating roll 240 is further apart from the center compared to the side of the slot die 220 in the TD direction,
  • the amount of slurry loading at the center of the entire layer is greater than at the sides of the entire layer.
  • the flow rate of the electrode slurry supplied to the supply line of each region is controlled by controlling a control valve installed on the supply line of each region. Specifically, the control valve is controlled so that the flow rate of the electrode slurry supplied to each supply line satisfies Equation 1 below.
  • F center represents the electrode slurry flow rate discharged from the supply line installed in the center with respect to the TD direction
  • F side represents the electrode slurry flow rate discharged from the supply line installed in the side side based on the TD direction.
  • the flow rate value of the control valve installed in the center and the side can be controlled within 10%. However, it is not limited now. Furthermore, the control valve is controlled so that the flow rate of the side portion of the electrode slurry slot die 220 is greater than the center portion of the electrode slurry slot die 220 based on the TD direction, but specifically, the control valve is controlled such that the flow rate increases sequentially or gradually from the center to the side. can control the valve.
  • FIG. 6 is a front view of an electrode slurry coating system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a case in which the temperature of the discharged electrode slurry is 20° C. lower than the 23° C. design reference value of the electrode slurry slot die 320 .
  • the temperature of the electrode slurry discharged from the electrode slurry slot die 320 is lower than the reference value (23° C.)
  • both sides of the electrode slurry discharge portion are shrunk to a greater width than the center portion.
  • the gap between the electrode slurry slot die 320 and the coating roll 340 in the side (side) compared to the center (center) of the slot die 320 based on the TD direction becomes farther apart based on the TD direction.
  • the amount of loading of the slurry at the side of the entire layer is greater than at the center of the entire layer.
  • the flow rate of the electrode slurry supplied to the supply line of each region is controlled by controlling a control valve installed on the supply line of each region. Specifically, the control valve is controlled so that the flow rate of the electrode slurry supplied to each supply line satisfies Equation 2 below.
  • F center represents the electrode slurry flow rate discharged from the supply line installed in the center with respect to the TD direction
  • F side represents the electrode slurry flow rate discharged from the supply line installed in the side side based on the TD direction.
  • the flow rate value of the control valve installed in the center and the side can be controlled within 10%. However, it is not limited now. Furthermore, the control valve is controlled so that the flow rate of the center compared to the side of the electrode slurry slot die 320 is larger based on the TD direction, but specifically, the control valve is controlled so that the flow rate increases sequentially or gradually from the side to the center. can control the valve.
  • FIG. 7 is a front view of an electrode slurry coating system according to another embodiment of the present invention.
  • the electrode slurry slot die 420 includes k pieces (k is an integer greater than or equal to 3) arranged in the TD direction to the electrode slurry discharge portion to which the electrode slurry is discharged. ) of the distance sensor 470 .
  • the distance sensor 470 measures the separation distance between the electrode slurry discharge part 422 and the surface of the coating roll 440 .
  • the plurality of distance sensors 470 may include a number corresponding to the number of branched supply lines, and may be located on the same level.
  • the plurality of distance sensors 470 may be arranged in the electrode slurry discharge unit 422 and located in an upstream direction with respect to the traveling direction of the current collector.
  • a region in the electrode current collector 450 on which the electrode slurry is not coated may be referred to as an upstream direction.
  • the distance sensor 470 may be an infrared or ultrasonic distance sensor that measures the distance between the measurement area and the coating roll 440 .
  • the separation distance (G center ) measured by the distance sensor 470 installed at the center of the slurry discharge unit 422 is measured from the distance sensor 470 installed at the side of the slurry discharge unit 422 .
  • the control valve is controlled so that the flow rate of the electrode slurry supplied to each supply line satisfies Equation 1 below:
  • F center represents the electrode slurry flow rate discharged from the supply line installed at the center with respect to the TD direction
  • F side represents the electrode slurry flow rate discharged from the supply line installed at the side side based on the TD direction.
  • each supply line Control the control valve so that the flow rate of the electrode slurry supplied to the electrode satisfies Equation 2:
  • F center represents the electrode slurry flow rate discharged from the supply line installed in the center with respect to the TD direction
  • F side represents the electrode slurry flow rate discharged from the supply line installed in the side side based on the TD direction.
  • the flow rate value of the control valve 433 installed at the center and the side can be controlled within 10%. However, it is not limited now. Through this, the present invention can control the difference in the loading amount of the electrode slurry in the width direction to 5 (mg/25cm 2 ) or less.

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Abstract

본 발명은 전극 슬러리의 유량 제어가 가능한 전극 슬러리 코팅 시스템 및 이를 이용한 전극 슬러리 코팅 방법에 관한 것으로, 전극 슬러리 코팅시 슬롯 다이로부터 토출되는 전극 슬러리의 온도에 대응하여, 전극 슬러리의 로딩양을 제어할 수 있다.

Description

전극 슬러리의 유량 제어가 가능한 전극 슬러리 코팅 시스템 및 이를 이용한 전극 슬러리 코팅 방법
본 출원은 2021.01.11.자 한국 특허 출원 제10-2021-0003160호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 전극 슬러리의 유량 제어가 가능한 전극 슬러리 코팅 시스템 및 이를 이용한 전극 슬러리 코팅 방법에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있다. 그 중에서도, 리튬 이차전지는 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수하다는 점에서, 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자 제품들의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.
이차전지에 대한 적용 분야가 넓어짐에 따라 보다 고용량의 이차전지에 대한 수요가 급증하고 있다. 이차전지의 용량을 높이는 방법으로, 전극 합제층의 로딩량을 높이는 기술에 대한 연구가 진행되고 있다. 이차전지용 전극은 집전체 상에 전극 슬러리를 코팅한 후 건조 및 압연 과정을 거쳐 제조한다. 그러나, 전극 합제층의 로딩량을 높이기 위해서는, 집전체 상에 다량의 전극 슬러리를 코팅해야 한다. 전극 슬러리의 코팅량을 증가시키기 위해서는, 보다 높은 수준의 코팅 균일성이 요구된다.
도 1은 종래의 전극 제조 과정을 도시한 도면이다. 도 1은 코팅 롤러 상에 위치한 전극 집전체 상에 전극 슬러리 슬롯 다이를 통해 전극 슬러리를 토출하는 과정을 도시한 것이다. 도 1에서, 전극 슬러리 슬롯 다이(20)는 일방향(R)으로 회전하는 코팅 롤러(30) 상을 경유하는 전극 집전체(10) 상에 전극 슬러리를 토출한다. 전극 집전체(10)는 일방향(R)으로 회전하는 코팅 롤러(30)를 경유하면서 MD 방향(Mechanical Direction, F)으로 이송된다. 전극 슬러리 슬롯 다이(20)는 전극 슬러리 토출부(21)를 통해 전극 집전체(10) 상에 전극 슬러리를 토출 및 건조하는 과정을 거쳐, 전극 집전체(10) 상에 특정 폭(D)의 전극 슬러리가 코팅된 전극 합제층(31)을 형성한다.
한편, 전극 슬러리 슬롯 다이(20)로부터 토출되는 전극 슬러리는 공정 단계별로 혹은 가열 시점 등의 변수로 인해 일정 범위 내에서 온도 변화가 유발된다. 이러한 전극 슬러리의 온도 변화는 전극 슬러리 토출부(21)의 미세한 변위 내지 변형을 유도하고 이는 전극 합제층(31)의 두께를 불균일하게 하는 원인이 된다.
도 2 내지 도 3은 종래의 전극 제조시 전극 슬러리의 온도에 따른 전극 슬러리 슬롯 다이의 변형 형태를 개략적으로 나타낸 도면이다. 일반적으로, 전극 제조시 전극 슬러리의 온도가 기준 온도(23 ℃) 보다 낮은 경우에는, 토출부의 양 측부가 중심부 보다 큰 폭으로 수축된다(도 2 참조). 반면, 슬롯 다이에서 토출되는 전극 슬러리의 온도가 기준 온도(23 ℃) 보다 높은 경우에는, 토출부의 양 측부가 중심부 보다 큰 폭으로 팽창한다(도 3 참조).
상술한 바와 같이 전극 슬러리 슬롯 다이(20)의 형태가 변형되면, 코팅 롤의 TD 방향을 기준으로, 전극 슬러리의 토출부(21)와 코팅 롤러(30) 사이 간격이 일정하지 않게 된다. 이러한 경우, 코팅 롤의 TD 방향을 기준으로, 집전체(10)에 코팅되는 슬러리의 로딩양 또한 일정하지 않은 문제가 있다. 구체적으로, 전극 슬러리의 토출부(21)와 코팅 롤러(30) 사이 간격이 먼 영역일수록 집전체(10)에 코팅되는 슬러리의 로딩양이 많아질 수 있다. 도 3을 참조하면, 코팅 롤러(30)를 기준으로, 측부 대비 중심부에서의 슬러리 로딩양이 더 많게 된다.
따라서, 전극 슬러리 코팅시 슬롯 다이로부터 토출되는 전극 슬러리의 온도에 대응하여, 전극 슬러리의 로딩양을 제어할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전극 슬러리 코팅시 슬롯 다이로부터 토출되는 전극 슬러리의 온도에 대응하여, 전극 슬러리의 로딩양을 제어할 수 있는 전극 슬러리의 유량 제어가 가능한 전극 슬러리 코팅 시스템 및 이를 이용한 전극 제조 방법을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명은 전극 슬러리 코팅 시스템을 제공한다. 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 시스템은, 전극 슬러리를 공급하는 공급탱크; 공급탱크로부터 공급받은 전극 슬러리를 전극 슬러리 슬롯 다이의 매니폴드 측으로 공급하되, TD 방향(Traverse Direction)으로 n 개(n 은 3 이상의 정수) 분기된 구조의 공급 라인; 공급 라인을 통해 공급된 전극 슬러리를 토출하는 전극 슬러리 슬롯 다이; 집전체층을 지지 및 이송하는 코팅 롤; 코팅 롤을 따라 이송하되 일면 또는 양면에 전극 슬러리 슬롯 다이로부터 토출되는 전극 슬러리가 코팅되는 집전체층; 및 전극 슬러리 슬롯 다이에서 토출되는 전극 슬러리의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함하여 구성된다. 이때, 각 공급 라인에는 온도 센서에서 측정된 전극 슬러리의 온도 값을 전달받아 전극 슬러리의 유량을 제어하는 컨트롤 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적인 예에서, 온도 센서에 의해 측정된 전극 슬러리의 온도가 미리 설정된 기준 온도를 초과하는 경우, 각 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량이 하기 식 1을 만족하도록 컨트롤 밸브를 제어한다.
[식 1]
Fcenter < FSide
식 1 에서,
Fcenter 는 TD 방향을 기준으로, 중심부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타내고,
Fside 는 TD 방향을 기준으로, 측부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타낸다.
다른 하나의 구체적인 예에서, 온도 센서에 의해 측정된 전극 슬러리의 온도가 미리 설정된 기준 온도 미만인 경우, 각 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량이 하기 식 2을 만족하도록 컨트롤 밸브를 제어한다:
[식 2]
Fcenter > FSide
식 2 에서,
Fcenter 는 TD 방향을 기준으로, 중심부에 설치된 서브 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타내고,
Fside 는 TD 방향을 기준으로, 측부에 설치된 서브 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타낸다.
다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 시스템의 전극 슬러리 슬롯 다이는, 전극 슬러리가 토출되는 전극 슬러리 토출부에 TD 방향으로 배열되는 k개(k은 3 이상의 정수)의 거리 센서를 더 포함한다. 이때, 상기 거리 센서는, 전극 슬러리 토출부와 코팅 롤의 표면 사이의 이격거리를 측정할 수 있다. 아울러, 상기 다수개의 거리 센서는, 전극 슬러리 토출부에 배열되되, 집전체의 진행 방향에 대하여 상류 방향에 위치할 수 있다.
구체적인 예에서, TD 방향을 기준으로, 슬러리 토출부의 중심부에 설치된 거리 센서에서 측정된 이격거리(Gcenter)가 슬러리 토출부의 측부에 설치된 거리 센서에서 측정된 이격거리(Gside) 대비 큰 경우, 각 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량이 하기 식 1을 만족하도록 컨트롤 밸브를 제어한다:
[식 1]
Fcenter < FSide
식 1 에서,
Fcenter 은 TD 방향을 기준으로, 중심부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타내고,
Fside 은 TD 방향을 기준으로, 측부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타낸다.
다른 하나의 구체적인 예에서, TD 방향을 기준으로, 슬러리 토출부의 중심부에 설치된 거리 센서에서 측정된 이격거리(Gcenter)가 슬러리 토출부의 측부에 설치된 거리 센서에서 측정된 이격거리(Gside) 대비 작은 경우, 각 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량이 하기 식 1을 만족하도록 컨트롤 밸브를 제어한다:
[식 2]
Fcenter > FSide
식 2 에서,
Fcenter 는 TD 방향을 기준으로, 중심부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타내고,
Fside 는 TD 방향을 기준으로, 측부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타낸다.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 시스템의 공급 라인은 공급탱크로부터 단일 라인이 유출되는 구조이며, 상기 단일 라인이 n 개의 서브 공급 라인으로 분기되어 전극 슬러리 슬롯 다이의 매니폴드와 체결된 구조이다. 아울러, 상기 공급 라인은 공급탱크로부터 전극 슬러리 슬롯 다이 측으로 전극 슬러리를 펌핑하는 적어도 하나의 펌프를 포함할 수 있다.
나아가, 본 발명은 앞서 설명한 전극 슬러리 코팅 시스템을 이용한 전극 슬러리 코팅 방법을 제공한다. 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 방법은 온도 센서에 의해 측정된 전극 슬러리의 온도에 따라 각 공급 라인에 공급되는 전극 슬러리의 유량을 제어한다.
구체적인 예에서, 온도 센서에 의해 측정된 전극 슬러리의 온도가 미리 설정된 기준 온도를 초과하는 경우, 각 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량이 하기 식 1을 만족하도록 컨트롤 밸브를 제어한다.
[식 1]
Fcenter < FSide
식 1 에서,
Fcenter 는 TD 방향을 기준으로, 중심부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타내고,
Fside 는 TD 방향을 기준으로, 측부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타낸다.
다른 하나의 구체적인 예에서, 온도 센서에 의해 측정된 전극 슬러리의 온도가 미리 설정된 기준 온도 미만인 경우, 각 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량이 하기 식 2을 만족하도록 컨트롤 밸브를 제어한다:
[식 2]
Fcenter > FSide
식 2 에서,
Fcenter 는 TD 방향을 기준으로, 중심부에 설치된 서브 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타내고,
Fside 는 TD 방향을 기준으로, 측부에 설치된 서브 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타낸다.
한편, 본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 방법에서 각 공급 라인에 공급되는 전극 슬러리의 유량을 제어하는 단계는, 기준 온도를 설정하는 과정을 포함하며, 상기 기준 온도는 20 내지 26 ℃ 범위 내에서 설정된 것일 수 있다.
본 발명의 전극 슬러리의 유량 제어가 가능한 전극 슬러리 코팅 시스템 및 이를 이용한 전극 슬러리 코팅 방법에 따르면, 전극 슬러리 코팅시 슬롯 다이로부터 토출되는 전극 슬러리의 온도에 대응하여, 각 영역의 공급 라인에 공급되는 전극 슬러리 유량을 제어함으로써, 전극 슬러리의 로딩양을 용이하게 제어할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 균일한 전극 슬러리 코팅이 가능한 이점이 있다.
도 1은 종래의 방식으로, 코팅 롤러 상에 위치한 전극 집전체 상에 전극 슬러리 슬롯 다이를 통해 전극 슬러리를 토출하는 과정을 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 종래의 전극 제조시 전극 슬러리의 온도에 따른 전극 슬러리 슬롯 다이의 변형 형태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 슬러리 코팅 시스템을 도시한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 슬러리 코팅 시스템에 대한 정면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 전극 슬러리 코팅 시스템에 대한 정면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전극 슬러리 코팅 시스템에 대한 정면도이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 전극 슬러리의 유량 제어가 가능한 전극 슬러리 코팅 시스템을 제공한다. 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전극 슬러리 시스템은 전극 슬러리를 공급하는 공급탱크; 공급탱크로부터 공급받은 전극 슬러리를 전극 슬러리 슬롯 다이의 매니폴드 측으로 공급하되, TD 방향(Traverse Direction)으로 n 개(n 은 3 이상의 정수) 분기된 구조의 공급 라인; 공급 라인을 통해 공급된 전극 슬러리를 토출하는 전극 슬러리 슬롯 다이; 집전체층을 지지 및 이송하는 코팅 롤; 코팅 롤을 따라 이송하되 일면 또는 양면에 전극 슬러리 슬롯 다이로부터 토출되는 전극 슬러리가 코팅되는 집전체층; 및 전극 슬러리 슬롯 다이에서 토출되는 전극 슬러리의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함한다.
특히, 각 공급 라인에는 온도 센서에서 측정된 전극 슬러리의 온도 값을 전달받아 전극 슬러리의 유량을 제어하는 컨트롤 밸브를 포함한다.
본 발명은 전극 슬러리 슬롯 다이로부터 토출되는 전극 슬러리의 온도에 따라 전극 슬러리가 토출되는 전극 슬러리 토출부가 변위 내지 변형되는 것을 확인하였다. 이러한 경우, TD 방향을 기준으로 집전체에 코팅되는 전극 슬러리의 로딩양 또한 일정하지 않게 된다. 특히, 전극 슬러리 토출부와 코팅 롤 사이의 간격이 기준 간격 보다 멀어지는 경우, 해당 영역의 전극 슬러리 로딩 양은 기준치를 초과하게 되며, 전극 슬러리 토출부와 코팅 롤 사이의 간격이 기준 간격보다 좁아지는 경우, 해당 영역의 전극 슬러리 로딩 양을 기준치 미만으로 된다. 이에, 본 발명은 이러한 전극 슬러리의 온도에 따른 전극 슬러리 토출부의 변위 내지 변형에 대응하도록 해당 영역에 공급되는 전극 슬러리의 유량을 제어하도록 한다.
구체적으로는, 전극 슬러리 슬롯 다이는 전극 슬러리의 온도가 특정 온도, 예를 들어, 23 ℃ 인 경우를 기준으로 설계된다. 그러나, 실제 공정 과정에서 전극 슬러리의 토출 온도는 예를 들어, 20 내지 26 ℃ 범위에서 변동이 있다. 이러한 전극 슬러리 토출 온도의 변화는 전극 슬러리 슬롯 다이의 토출부에 대한 미세한 변형 내지 변위를 유발한다. 보다 구체적으로, 전극 슬러리의 온도에 따라, 전극 슬러리 슬롯 다이의 전극 슬러리 토출부는, 중심부와 양 측부가 구조적 차이로 인해 서로 다른 열팽창 정도를 보이게 된다. 그리고, 상기 전극 슬러리 토출부에서 중심부와 양 측면부의 열팽창에 따라 TD 방향을 기준으로 집전체에 코팅되는 전극 슬러리의 로딩양이 달라진다. 예를 들어, 전극 슬러리의 온도를 23 ℃ 인 경우를 기준으로 설계하였을 때, 전극 슬러리의 토출 온도가 23 ℃ 를 초과하게 되면, 전극 슬러리 슬롯 다이의 양 측부가 열팽창하게 된다. 그리고, 슬롯 다이의 양 측부와 코팅 롤러의 이격 간격은 좁아지게 되어, TD 방향을 기준으로 전극 슬러리의 로딩 양은 측부 대비 중심부에 더 많게 된다. 이에, 본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 시스템은 TD 방향으로 n 개(n 은 3 이상) 분기된 구조의 공급라인이 연결된 전극 슬러리 슬롯 다이를 포함하고, 상기 각 공급 라인에는 슬러리 온도에 따라 유량을 제어할 수 있는 컨트롤 밸브를 포함한다. 여기서, n은 3~50, 3~25, 3~15, 3~9 범위 내에서 선택될 수 있다. 본 발명에 따르면, 전극 슬러리 코팅시 슬롯 다이로부터 토출되는 전극 슬러리의 온도에 대응하여, 각 영역의 공급 라인에 공급되는 전극 슬러리 유량을 제어함으로써, 전극 슬러리의 로딩양을 용이하게 제어할 수 있다.
본 발명의 발명자들은 다양하고 반복적인 실험과 관측을 통해, 슬롯 다이에서 토출되는 전극 슬러리의 온도가 기준치 보다 낮은 경우에는, 토출부의 양 측부가 중심부 보다 큰 폭으로 수축되는 것을 확인하였다. 반대로, 슬롯 다이에서 토출되는 전극 슬러리의 온도가 기준치 보다 높은 경우에는, 토출부의 양 측부가 중심부가 보다 큰 폭으로 팽창되는 것을 확인하였다.
본 발명에서 '중심부'는 전극 슬러리 슬롯 다이 또는 코팅 롤의 폭 방향 혹은 TD 방향 길이를 기준으로 중간 지점을 의미한다. 또한, '측부'는 전극 슬러리 슬롯 다이 또는 코팅 롤의 폭 방향 혹은 TD 방향 길이를 기준으로 10% 지점 및/또는 90% 지점을 의미한다. 예를 들어, 롤러의 '측부'의 이격거리 혹은 온도는 상기 롤러의 폭 방향 혹은 TD 방향 길이를 기준으로 10% 지점 및 90% 지점에서 각각 측정된 수치의 평균값을 나타낸다.
구체적인 예에서, 본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 시스템은 온도 센서에 의해 측정된 전극 슬러리의 온도가 미리 설정된 기준 온도를 초과하는 경우, 각 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량이 하기 식 1을 만족하도록 컨트롤 밸브를 제어한다:
[식 1]
Fcenter < FSide
식 1 에서,
Fcenter 는 TD 방향을 기준으로, 중심부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타내고, Fside 는 TD 방향을 기준으로, 측부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타낸다.
한편, 상기 중심부와 측부에 설치된 컨트롤 밸브의 유량 값은 10 % 이내에서 제어할 수 있다. 다만, 이제 한정하는 것은 아니다. 나아가, TD 방향을 기준으로 전극 슬러리 슬롯 다이의 중심부 대비 측부의 유량이 더 크도록 컨트롤 밸브를 제어하나, 공급 라인이 3 개를 초과하는 경우, 상기 중심부에서 측부로 갈수록 순차적 또는 점진적으로 갈수록 유량이 더 크도록 컨트를 밸브를 제어할 수 있다.
다른 구체적인 예에서, 온도 센서에 의해 측정된 전극 슬러리의 온도가 미리 설정된 기준 온도 미만인 경우, 각 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량이 하기 식 2을 만족하도록 컨트롤 밸브를 제어한다:
[식 2]
Fcenter > FSide
식 2 에서,
Fcenter 는 TD 방향을 기준으로, 중심부에 설치된 서브 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타내고, Fside 는 TD 방향을 기준으로, 측부에 설치된 서브 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타낸다.
이 또한, 상기 중심부와 측부에 설치된 컨트롤 밸브의 유량 값은 10 % 이내에서 제어할 수 있다. 다만, 이제 한정하는 것은 아니다. 나아가, TD 방향을 기준으로 전극 슬러리 슬롯 다이의 측부 대비 중심부의 유량이 더 크도록 컨트롤 밸브를 제어하나, 공급 라인이 3 개를 초과하는 경우, 상기 측부에서 중심부로 갈수록 순차적 또는 점진적으로 갈수록 유량이 더 크도록 컨트를 밸브를 제어할 수 있다.
다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 시스템에서, 전극 슬러리 슬롯 다이는, 전극 슬러리가 토출되는 전극 슬러리 토출부에 TD 방향으로 배열되는 k개(k은 3 이상의 정수)의 거리 센서를 더 포함한다. 이때, 상기 거리 센서는, 전극 슬러리 토출부와 코팅 롤의 표면 사이의 이격거리를 측정한다. 다수개의 거리 센서는 다수개로 분기된 공급 라인의 개수와 대응되는 개수를 포함할 수 있으며, 서로 같은 레벨상에 위치할 수 있다.
아울러, 다수개의 거리 센서는, 전극 슬러리 토출부에 배열되되, 집전체의 진행 방향에 대하여 상류 방향에 위치할 수 있다. 전극 집전체에서 전극 슬러리가 코팅되지 않은 영역이 상류 방향이라 할 수 있다. 한편, 상기 거리 센서는 측정 영역과 코팅 롤 사이의 거리를 측정하는 적외선 또는 초음파식의 거리 센서일 수 있다.
구체적으로, TD 방향을 기준으로, 슬러리 토출부의 중심부에 설치된 거리 센서에서 측정된 이격거리(Gcenter)가 슬러리 토출부의 측부에 설치된 거리 센서에서 측정된 이격거리(Gside) 대비 큰 경우, 각 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량이 하기 식 1을 만족하도록 컨트롤 밸브를 제어한다:
[식 1]
Fcenter < FSide
식 1 에서,
Fcenter 은 TD 방향을 기준으로, 중심부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타내고, Fside 은 TD 방향을 기준으로, 측부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타낸다.
또는, TD 방향을 기준으로, 슬러리 토출부의 중심부에 설치된 거리 센서에서 측정된 이격거리(Gcenter)가 슬러리 토출부의 측부에 설치된 거리 센서에서 측정된 이격거리(Gside) 대비 작은 경우, 각 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량이 하기 식 2를 만족하도록 컨트롤 밸브를 제어한다:
[식 2]
Fcenter > FSide
식 2 에서,
Fcenter 는 TD 방향을 기준으로, 중심부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타내고, Fside 는 TD 방향을 기준으로, 측부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타낸다.
상기 중심부와 측부에 설치된 컨트롤 밸브의 유량 값은 10 % 이내에서 제어할 수 있다. 다만, 이제 한정하는 것은 아니다. 이를 통해, 본 발명은 폭 방향 전극 슬러리의 로딩량 차이를 5 (mg/25cm2) 이하로 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 앞서 설명한 전극 슬러리 코팅 시스템을 이용한 전극 슬러리 코팅 방법을 제공한다. 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 방법은 온도 센서에 의해 측정된 전극 슬러리의 온도에 따라 각 공급 라인에 공급되는 전극 슬러리의 유량을 제어한다. 구체적인 예에서, 온도 센서에 의해 측정된 전극 슬러리의 온도가 미리 설정된 기준 온도를 초과하는 경우, 각 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량이 상기 식 1을 만족하도록 컨트롤 밸브를 제어한다.
또는, 온도 센서에 의해 측정된 전극 슬러리의 온도가 미리 설정된 기준 온도 미만인 경우, 각 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량이 식 2을 만족하도록 컨트롤 밸브를 제어한다.
구체적인 예에서, 앞서 설명한 미리 설정된 기준 온도는 22 내지 24℃ 범위이며, 예를 들어 23℃이다. 슬롯 다이에서 토출되는 전극 슬러리의 온도가 기준치(23℃) 보다 낮은 경우에는, 토출부의 양 측부가 중심부 보다 큰 폭으로 수축된다. 그리고, 슬롯 다이의 중심부와 코팅 롤러의 이격 간격은 좁아지게 되어, TD 방향을 기준으로 전극 슬러리의 로딩 양은 중심부 대비 측부에 더 많게 된다. 이에, 본 발명은 각 영역에 위치하는 컨트롤 밸브의 각 유량을 제어한다. 예를 들어, 전극 슬러리 공급시 TD 방향을 기준으로 측부 대비 중심부의 유량을 높여준다. 반대로, 슬롯 다이에서 토출되는 전극 슬러리의 온도가 기준치(23℃) 보다 높은 경우에는, 토출부의 양 측부가 중심부가 보다 큰 폭으로 팽창된다. 이 경우에는, 전극 슬러리 공급시 TD 방향을 기준으로 중심부 대비 측부부의 유량을 높여준다.
하나의 예에서, 미리 설정된 기준 온도는 20 내지 26 ℃범위 내에서 설정된 것일 수 있다. 구체적인 예에서, 미리 설정된 기준 온도는 22 내지 24 ℃ 범위일 수 있으며, 예를 들어, 23 ℃ 일 수 있다.
구체적인 예에서, 본 발명에서 제조 대상이 되는 전극은 파우치형 이차전지용 전극이다. 또한, 상기 전극 슬러리는 전극 활물질을 포함하는 슬러리 상태의 조성을 총칭한다. 상기 양극 또는 음극은 이차전지용 전극을 의미하고, 구체적으로는 리튬 이차전지용 전극을 의미한다.
하나의 예에서, 상기 전극은 리튬 이차전지의 양극 및/또는 음극을 의미한다.
상기 양극은, 양극 집전체 상에 이층 구조의 양극 활물질층이 적층된 구조이다. 하나의 예에서, 양극 활물질층은 양극 활물질, 도전재 및 바인더 고분자 등을 포함되며, 필요에 따라, 당업계에서 통상적으로 사용되는 양극 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 양극 활물질은 리튬 함유 산화물일 수 있으며, 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 리튬 함유 산화물로는, 리튬 함유 전이금속 산화물이 사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물은, LixCoO2(0.5<x<1.3), LixNiO2(0.5<x<1.3), LixMnO2(0.5<x<1.3), LixMn2O4(0.5<x<1.3), Lix(NiaCobMnc)O2(0.5<x<1.3, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LixNi1-yCoyO2(0.5<x<1.3, 0<y<1), LixCo1-yMnyO2(0.5<x<1.3, 0≤y<1), LixNi1-yMnyO2(0.5<x<1.3, O≤y<1), Lix(NiaCobMnc)O4(0.5<x<1.3, 0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LixMn2-zNizO4(0.5<x<1.3, 0<z<2), LixMn2-zCozO4(0.5<x<1.3, 0<z<2), LixCoPO4(0.5<x<1.3) 및 LixFePO4(0.5<x<1.3)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으며, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물은 알루미늄(Al) 등의 금속이나 금속산화물로 코팅될 수도 있다. 또한, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물 외에 황화물(sulfide), 셀렌화물(selenide) 및 할로겐화물(halide) 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상도 사용될 수 있다.
상기 양극 활물질은 양극 활물질층 중에 94.0 내지 98.5 중량% 범위로 포함될 수 있다. 양극 활물질의 함량이 상기 범위를 만족할 때 고용량 전지의 제작, 그리고 충분한 양극의 도전성이나 전극재간 접착력을 부여하는 면에서 유리하다.
상기 양극에 사용되는 집전체는 전도성이 높은 금속으로, 양극 활물질 슬러리가 용이하게 접착할 수 있는 금속이면서, 전기화학소자의 전압 범위에서 반응성이 없는 것이면 어느 것이라도 사용할 수 있다. 구체적으로 양극용 집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.
양극 활물질층은 도전재를 더 포함한다. 상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 이차전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 도전재로는 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
상기 음극은, 음극 집전체의 상에 이층 구조의 음극 활물질층이 적층된 구조이다. 하나의 예에서, 음극 활물질층은 음극 활물질, 도전재 및 바인더 고분자 등을 포함되며, 필요에 따라, 당업계에서 통상적으로 사용되는 음극 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 음극 활물질은 탄소재, 리튬 금속, 규소 또는 주석 등을 포함할 수 있다. 음극 활물질로서 탄소재가 사용되는 경우, 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소(soft carbon) 및 경화탄소 (hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 천연 흑연, 키시흑연 (Kish graphite), 열분해 탄소 (pyrolytic carbon), 액정피치계 탄소섬유 (mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체 (mesocarbon microbeads), 액정피치 (Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스 (petroleum orcoal tar pitch derived cokes) 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 고온 소성탄소가 대표적이다.
상기 음극에 사용되는 집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다. 또한, 상기 집전체는 상기 물질들로 이루어진 기재들을 적층하여 사용할 수도 있다.
또한, 상기 음극은 당해 분야에 통상적으로 사용되는 도전재 및 바인더를 포함할 수 있다.
이하, 도면을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
(제1 실시 형태)
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 슬러리 코팅 시스템을 도시한 모식도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 시스템(100)은 전극 슬러리를 공급하는 공급탱크(110); 공급탱크(110)로부터 공급받은 전극 슬러리를 전극 슬러리 슬롯 다이(120)의 매니폴드(121) 측으로 공급하되, TD 방향(Traverse Direction)으로 n 개(n 은 3 이상의 정수) 분기된 구조의 공급 라인(130); 공급 라인(130)을 통해 공급된 전극 슬러리를 토출하는 전극 슬러리 슬롯 다이(120); 집전체층(150)을 지지 및 이송하는 코팅 롤(140); 코팅 롤(140)을 따라 이송하되 일면 또는 양면에 전극 슬러리 슬롯 다이(120)로부터 토출되는 전극 슬러리가 코팅되는 집전체층(150); 및 전극 슬러리 슬롯 다이(120)에서 토출되는 전극 슬러리의 온도를 측정하는 온도 센서(160)를 포함한다. 구체적으로, 상기 온도 센서(160)는 비접촉식 온도 센서이다. 상기 온도 센서(160)는 비접촉 방식으로 토출되는 전극 슬러리의 온도를 실시간으로 측정하는 것이 가능하다. 예를 들어, 상기 온도 센서(160)는 토출되는 전극 슬러리의 온도를 연속적으로 혹은 일정 시간 간격으로 측정한다. 상기 온도 센서(160)로는 상업적으로 시판되는 적외선 온도 센서 혹은 열화상 카메라 등을 사용할 수 있다.
이때, 상기 공급 라인(130)에는 온도 센서(160)에서 측정된 전극 슬러리의 온도 값을 전달받아 전극 슬러리의 유량을 제어하는 컨트롤 밸브(133)를 포함한다. 도 4에서는 상기 공급 라인(130)이 공급탱크(110)로부터 단일 라인(131)으로 유출되고, n 개의 서브 공급 라인(132)으로 분기된 구조이나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 경우, 상기 공급 라인(130)은 공급탱크(110)로부터 단일 라인(131)이 유출되는 구조이고, 상기 단일 라인(131)이 n 개의 서브 공급 라인(132)으로 분기되어 전극 슬러리 슬롯 다이(120)의 매니폴드(121)와 체결된 구조일 수 있다.
아울러, 상기 공급 라인(130)은, 공급탱크(110)로부터 전극 슬러리 슬롯 다이(120) 측으로 전극 슬러리를 펌핑하는 적어도 하나의 펌프(134)를 포함한다.
한편, 상기 전극 슬러리 슬롯 다이(120)의 TD 방향으로 분기된 구조의 n개의 공급 라인(130) 또는 서브 공급 라인(132)에는 각각 컨트롤 밸브(133)가 설치되어 있어, 각 공급 라인(130)에 공급되는 전극 슬러리의 유량을 개별적으로 제어할 수 있다. 도 4에서 공급 라인(130) 또는 서브 공급 라인(132)은 5 개로 분기된 형태로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 각각의 컨트롤 밸브(133)는 온도 센서(160)에서 측정된 전극 슬러리의 온도 값을 전달 받아 각 구간별 유량을 제어한다.
(제2 실시 형태)
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 슬러리 코팅 시스템에 대한 정면도이다. 도 5는 토출되는 전극 슬러리의 온도가 전극 슬러리 슬롯 다이(220)의 설계 기준치인 23℃ 보다 높은 26℃인 경우이다. 전극 슬러리 슬롯 다이(220)에서 토출되는 전극 슬러리의 온도가 기준치(23℃) 보다 높은 경우에는, 전극 슬러리 토출부(222)의 양 측부가 중심부가 보다 큰 폭으로 팽창된다.
이러한 경우, TD 방향을 기준으로 슬롯 다이(220)의 측부(side) 대비 중심부(center)에서 전극 슬러리 슬롯 다이(220)와 코팅 롤(240) 사이의 간격이 더 멀어져서 TD 방향을 기준으로 집전체층의 측부 대비 중심부에서의 슬러리 로딩양이 더 많게 된다. 이를 방지하기 위하여, 본 발명에서는 각 영역의 공급 라인에 설치된 컨트롤 밸브를 제어하여 각 영역의 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량을 제어한다. 구체적으로, 각 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량이 하기 식 1을 만족하도록 컨트롤 밸브를 제어한다.
[식 1]
Fcenter < FSide
식 1 에서,
Fcenter 는 TD 방향을 기준으로, 중심부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타내고, Fside 는 TD 방향을 기준으로, 측부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타낸다.
상기 중심부와 측부에 설치된 컨트롤 밸브의 유량 값은 10 % 이내에서 제어할 수 있다. 다만, 이제 한정하는 것은 아니다. 나아가, TD 방향을 기준으로 전극 슬러리 슬롯 다이(220)의 중심부 대비 측부의 유량이 더 크도록 컨트롤 밸브를 제어하나, 구체적으로는 상기 중심부에서 측부로 갈수록 순차적 또는 점진적으로 갈수록 유량이 더 크도록 컨트를 밸브를 제어할 수 있다.
(제3 실시 형태)
도 6은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 전극 슬러리 코팅 시스템에 대한 정면도이다.
도 6은 토출되는 전극 슬러리의 온도가 전극 슬러리 슬롯 다이(320)의 설계 기준치인 23℃ 보다 낮은 20℃인 경우이다. 전극 슬러리 슬롯 다이(320)에서 토출되는 전극 슬러리의 온도가 기준치(23℃) 보다 낮은 경우에는, 전극 슬러리 토출부의 양 측부가 중심부가 보다 큰 폭으로 수축된다.
이러한 경우, TD 방향을 기준으로 슬롯 다이(320)의 중심부(center) 대비 측부(side)에서 전극 슬러리 슬롯 다이(320)와 코팅 롤(340) 사이의 간격이 더 멀어져서 TD 방향을 기준으로 집전체층의 중심부 대비 측부에서의 슬러리 로딩양이 더 많게 된다. 이를 방지하기 위하여, 본 발명에서는 각 영역의 공급 라인에 설치된 컨트롤 밸브를 제어하여 각 영역의 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량을 제어한다. 구체적으로, 각 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량이 하기 식 2을 만족하도록 컨트롤 밸브를 제어한다.
[식 2]
Fcenter > FSide
식 2 에서,
Fcenter 는 TD 방향을 기준으로, 중심부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타내고, Fside 는 TD 방향을 기준으로, 측부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타낸다.
상기 중심부와 측부에 설치된 컨트롤 밸브의 유량 값은 10 % 이내에서 제어할 수 있다. 다만, 이제 한정하는 것은 아니다. 나아가, TD 방향을 기준으로 전극 슬러리 슬롯 다이(320)의 측부 대비 중심부의 유량이 더 크도록 컨트롤 밸브를 제어하나, 구체적으로는 상기 측부에서 중심부로 갈수록 순차적 또는 점진적으로 갈수록 유량이 더 크도록 컨트를 밸브를 제어할 수 있다.
(제4 실시 형태)
도 7은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전극 슬러리 코팅 시스템에 대한 정면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 전극 슬러리 코팅 시스템(400)에서 전극 슬러리 슬롯 다이(420)는, 전극 슬러리가 토출되는 전극 슬러리 토출부에 TD 방향으로 배열되는 k개(k은 3 이상의 정수)의 거리 센서(470)를 더 포함한다. 이때, 상기 거리 센서(470)는, 전극 슬러리 토출부(422)와 코팅 롤(440)의 표면 사이의 이격거리를 측정한다. 도 7에 도시되어 있지 않으나, 다수개의 거리 센서(470)는 다수개로 분기된 공급 라인의 개수와 대응되는 개수를 포함할 수 있으며, 서로 같은 레벨상에 위치할 수 있다.
아울러, 다수개의 거리 센서(470)는, 전극 슬러리 토출부(422)에 배열되되, 집전체의 진행 방향에 대하여 상류 방향에 위치할 수 있다. 도면상 전극 집전체(450)에서 전극 슬러리가 코팅되지 않은 영역이 상류 방향이라 할 수 있다. 한편, 상기 거리 센서(470)는 측정 영역과 코팅 롤(440) 사이의 거리를 측정하는 적외선 또는 초음파식의 거리 센서일 수 있다.
구체적으로, TD 방향을 기준으로, 슬러리 토출부(422)의 중심부에 설치된 거리 센서(470)에서 측정된 이격거리(Gcenter)가 슬러리 토출부(422)의 측부에 설치된 거리 센서(470)에서 측정된 이격거리(Gside) 대비 큰 경우, 각 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량이 하기 식 1을 만족하도록 컨트롤 밸브를 제어한다:
[식 1]
Fcenter < FSide
식 1 에서,
Fcenter 은 TD 방향을 기준으로, 중심부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타내고, Fside 은 TD 방향을 기준으로, 측부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타낸다.
또는, TD 방향을 기준으로, 슬러리 토출부의 중심부에 설치된 거리 센서에서 측정된 이격거리(Gcenter)가 슬러리 토출부의 측부에 설치된 거리 센서에서 측정된 이격거리(Gside) 대비 작은 경우, 각 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량이 하기 식 2를 만족하도록 컨트롤 밸브를 제어한다:
[식 2]
Fcenter > FSide
식 2 에서,
Fcenter 는 TD 방향을 기준으로, 중심부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타내고, Fside 는 TD 방향을 기준으로, 측부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타낸다.
상기 중심부와 측부에 설치된 컨트롤 밸브(433)의 유량 값은 10 % 이내에서 제어할 수 있다. 다만, 이제 한정하는 것은 아니다. 이를 통해, 본 발명은 폭 방향 전극 슬러리의 로딩량 차이를 5 (mg/25cm2) 이하로 제어할 수 있다.
이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
[부호의 설명]
10: 전극 집전체
11: 전극 합제층
20: 전극 슬러리 슬롯 다이
21: 전극 슬러리 토출부
30: 코팅 롤러
100, 200, 300: 전극 슬러리 코팅 시스템
110: 공급탱크
120, 220, 320: 전극 슬러리 슬롯 다이
121: 매니폴드
122, 422: 전극 슬러리 토출부
130: 공급 라인
131: 단일 라인
132: 서브 공급 라인
133, 433: 컨트롤 밸브
140, 240, 340, 440: 코팅 롤
150: 집전체층
160: 온도 센서
470: 거리 센서

Claims (13)

  1. 전극 슬러리를 공급하는 공급탱크;
    공급탱크로부터 공급받은 전극 슬러리를 전극 슬러리 슬롯 다이의 매니폴드 측으로 공급하되, TD 방향(Traverse Direction)으로 n 개(n 은 3 이상의 정수) 분기된 구조의 공급 라인;
    공급 라인을 통해 공급된 전극 슬러리를 토출하는 전극 슬러리 슬롯 다이;
    집전체층을 지지 및 이송하는 코팅 롤;
    코팅 롤을 따라 이송하되 일면 또는 양면에 전극 슬러리 슬롯 다이로부터 토출되는 전극 슬러리가 코팅되는 집전체층; 및
    전극 슬러리 슬롯 다이에서 토출되는 전극 슬러리의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함하며,
    각 공급 라인에는 온도 센서에서 측정된 전극 슬러리의 온도 값을 전달받아 전극 슬러리의 유량을 제어하는 컨트롤 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    온도 센서에 의해 측정된 전극 슬러리의 온도가 미리 설정된 기준 온도를 초과하는 경우,
    각 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량이 하기 식 1을 만족하도록 컨트롤 밸브를 제어하는 것인 전극 슬러리 코팅 시스템:
    [식 1]
    Fcenter < FSide
    식 1 에서,
    Fcenter 는 TD 방향을 기준으로, 중심부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타내고,
    Fside 는 TD 방향을 기준으로, 측부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타낸다.
  3. 제 1 항에 있어서,
    온도 센서에 의해 측정된 전극 슬러리의 온도가 미리 설정된 기준 온도 미만인 경우,
    각 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량이 하기 식 2을 만족하도록 컨트롤 밸브를 제어하는 것인 전극 슬러리 코팅 시스템:
    [식 2]
    Fcenter > FSide
    식 2 에서,
    Fcenter 는 TD 방향을 기준으로, 중심부에 설치된 서브 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타내고,
    Fside 는 TD 방향을 기준으로, 측부에 설치된 서브 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타낸다.
  4. 제 1 항에 있어서,
    전극 슬러리 슬롯 다이는, 전극 슬러리가 토출되는 전극 슬러리 토출부에 TD 방향으로 배열되는 k개(k은 3 이상의 정수)의 거리 센서를 더 포함하며,
    상기 거리 센서는, 전극 슬러리 토출부와 코팅 롤의 표면 사이의 이격거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    다수개의 거리 센서는, 전극 슬러리 토출부에 배열되되, 집전체의 진행 방향에 대하여 상류 방향에 위치하는 것을 특징으로 하는 전극 슬러리 코팅 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    TD 방향을 기준으로, 슬러리 토출부의 중심부에 설치된 거리 센서에서 측정된 이격거리(Gcenter)가 슬러리 토출부의 측부에 설치된 거리 센서에서 측정된 이격거리(Gside) 대비 큰 경우,
    각 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량이 하기 식 1을 만족하도록 컨트롤 밸브를 제어하는 것인 전극 슬러리 코팅 시스템:
    [식 1]
    Fcenter < FSide
    식 1 에서,
    Fcenter 은 TD 방향을 기준으로, 중심부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타내고,
    Fside 은 TD 방향을 기준으로, 측부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타낸다.
  7. 제 4 항에 있어서,
    TD 방향을 기준으로, 슬러리 토출부의 중심부에 설치된 거리 센서에서 측정된 이격거리(Gcenter)가 슬러리 토출부의 측부에 설치된 거리 센서에서 측정된 이격거리(Gside) 대비 작은 경우,
    각 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량이 하기 식 2를 만족하도록 컨트롤 밸브를 제어하는 것인 전극 슬러리 코팅 시스템:
    [식 2]
    Fcenter > FSide
    식 2 에서,
    Fcenter 는 TD 방향을 기준으로, 중심부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타내고,
    Fside 는 TD 방향을 기준으로, 측부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타낸다.
  8. 제 1 항에 있어서,
    공급 라인은, 공급탱크로부터 단일 라인이 유출되는 구조이며, 상기 단일 라인이 n 개의 서브 공급 라인으로 분기되어 전극 슬러리 슬롯 다이의 매니폴드와 체결된 구조인 전극 슬러리 코팅 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    공급 라인은, 공급탱크로부터 전극 슬러리 슬롯 다이 측으로 전극 슬러리를 펌핑하는 적어도 하나의 펌프를 포함하는 전극 슬러리 코팅 시스템.
  10. 제 1 항에 따른 전극 슬러리 코팅 시스템을 이용한 전극 슬러리 코팅 방법에 있어서,
    온도 센서에 의해 측정된 전극 슬러리의 온도에 따라 각 공급 라인에 공급되는 전극 슬러리의 유량을 제어하는 단계를 포함하는 전극 슬러리의 코팅 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    온도 센서에 의해 측정된 전극 슬러리의 온도가 미리 설정된 기준 온도를 초과하는 경우,
    각 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량이 하기 식 1을 만족하도록 컨트롤 밸브를 제어하는 것인 전극 슬러리 코팅 방법:
    [식 1]
    Fcenter < FSide
    식 1 에서,
    Fcenter 는 TD 방향을 기준으로, 중심부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타내고,
    Fside 는 TD 방향을 기준으로, 측부에 설치된 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타낸다.
  12. 제 10 항에 있어서,
    온도 센서에 의해 측정된 전극 슬러리의 온도가 미리 설정된 기준 온도 미만인 경우,
    각 공급 라인으로 공급되는 전극 슬러리의 유량이 하기 식 2을 만족하도록 컨트롤 밸브를 제어하는 것인 전극 슬러리 코팅 방법:
    [식 2]
    Fcenter > FSide
    식 2 에서,
    Fcenter 는 TD 방향을 기준으로, 중심부에 설치된 서브 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타내고,
    Fside 는 TD 방향을 기준으로, 측부에 설치된 서브 공급 라인에서 토출되는 전극 슬러리 유량을 나타낸다.
  13. 제 10 항에 있어서,
    각 공급 라인에 공급되는 전극 슬러리의 유량을 제어하는 단계는, 기준 온도를 설정하는 과정을 포함하며,
    상기 기준 온도는 20 내지 26 ℃ 범위인 전극 슬러리 코팅 방법.
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