WO2023075426A1 - 이차 전지용 전극 제조 장치 - Google Patents

이차 전지용 전극 제조 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2023075426A1
WO2023075426A1 PCT/KR2022/016500 KR2022016500W WO2023075426A1 WO 2023075426 A1 WO2023075426 A1 WO 2023075426A1 KR 2022016500 W KR2022016500 W KR 2022016500W WO 2023075426 A1 WO2023075426 A1 WO 2023075426A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ring member
manufacturing apparatus
electrode
current collector
ring
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/016500
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
전인호
이희원
김지민
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020220138119A external-priority patent/KR20230060469A/ko
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to JP2023537691A priority Critical patent/JP2024500860A/ja
Priority to EP22887622.3A priority patent/EP4261916A1/en
Priority to CN202280011399.6A priority patent/CN116745925A/zh
Priority to US18/273,448 priority patent/US20240128428A1/en
Publication of WO2023075426A1 publication Critical patent/WO2023075426A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0409—Methods of deposition of the material by a doctor blade method, slip-casting or roller coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
    • H01M4/0435—Rolling or calendering
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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 an apparatus for manufacturing an electrode of a secondary battery. More specifically, it relates to a manufacturing apparatus for the uncoated portion of an electrode base material.
  • lithium secondary batteries are widely used as an energy source for various mobile devices as well as various electronic products in that they have high energy density and high operating voltage and excellent preservation and lifespan characteristics.
  • a secondary battery includes an electrode assembly formed by interposing a separator, which is a separator, between a positive electrode and a negative electrode.
  • the positive electrode and the negative electrode are each formed by coating an electrode active material on a current collector of an electrode substrate.
  • problems such as folding or wrinkles should not occur on the current collector even after the electrode active material is coated on the current collector of the electrode substrate.
  • An object to be solved by the present invention is to provide an apparatus for manufacturing an electrode for a secondary battery capable of preventing defects from occurring on a non-coated portion of an electrode substrate during a manufacturing process of an electrode for a secondary battery.
  • An apparatus for manufacturing an electrode for a secondary battery includes a transfer unit for transporting a current collector from an unwinder, a coating unit for applying an electrode active material to at least one surface of the current collector, and a coating unit disposed on the transfer unit to transfer the electrode active material. It includes a rolling unit for rolling the electrode active material layer constituted by, and a pressing unit disposed adjacent to the rolling unit and pressurizing the uncoated portion of the current collector to which the electrode active material is not applied.
  • the pressing unit includes a roll member and a ring assembly detachably coupled to the roll member and pressurizing the uncoated portion by contacting the uncoated portion.
  • the ring assembly includes a first ring member detachably fixed to the roll member, and a second ring member having a larger diameter than the diameter of the first ring member and connected to the first ring member to press the pressing unit.
  • a third ring member having elasticity may be coupled to an outer circumferential surface of the second ring member, and the third ring member may be rubber.
  • a depression may be formed on an inner surface of the third ring member, a protrusion may be formed on an outer circumferential surface of the second ring member, and the protrusion of the second ring member may be fitted into the depression of the third ring member.
  • Both ends of the first ring member may be formed as free ends, and openings for screw coupling may be provided in extension portions respectively extending from the both ends.
  • Each of the extension parts may have a length longer than the width of the first ring member and may be disposed parallel to the roll member.
  • the first ring member may be rotatably coupled to the second ring member.
  • Each of the extension parts may extend vertically from both ends.
  • a width of the second ring member may be smaller than a width of the uncoated portion.
  • Both ends of the roll member are connected to the elevation arm and the cylinder, respectively, so that the roll member can be displaced relative to the current collector.
  • a plurality of ring assemblies may be installed on the roll member at equal intervals.
  • the pressing unit may be disposed at a front end and a rear end of the rolling unit, respectively.
  • the pressing unit may be configured to press the uncoated portion of the first surface of the current collector and the uncoated portion of the second surface opposite to the first surface, respectively.
  • the electrode manufacturing apparatus during the manufacturing process of an electrode for a secondary battery, presses the uncoated part with a ring assembly that rotates by a roll member to prevent wrinkles in the uncoated part in advance, thereby improving manufacturing process efficiency.
  • high quality electrodes can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an electrode manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial perspective view showing an electrode manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a pressing part of an electrode manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a perspective view showing a modified embodiment of the pressing unit of Figure 3;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a ring assembly of an electrode manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing an electrode manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the electrode manufacturing apparatus 100 includes a roller-shaped unwinder 110 in which a sheet-shaped current collector 101 made of a metal material (eg, copper) for a positive electrode or a negative electrode of a secondary battery is wound. do.
  • a metal material eg, copper
  • the current collector 101 unwound from the unwinder 110 is transported along one direction (from left to right in FIG. 1 ) by the transfer unit 120 of the electrode manufacturing apparatus 100 .
  • the transfer unit 120 may include a plurality of rolls.
  • the electrode active material 102 is applied (coated) to the current collector 101 transported by the transfer unit 120 by the coating unit 140 of the electrode manufacturing device 100, and the coated electrode active material 102 is used to manufacture the electrode. It is dried through the drying unit 150 of the device 100.
  • the electrode active material layer 103 dried by the drying unit 150 is rolled by the rolling unit 160 of the electrode manufacturing apparatus 100, and the current collector 101 including the rolled electrode active material layer 103 is an electrode It is wound on the winder 170 of the manufacturing apparatus 100.
  • the coating unit 140 is disposed to face the coating die 141 with the current collector 101 interposed therebetween the coating die 141 for flowing the electrode active material 102 toward the current collector 101, A coater roll 142 for applying tension to the current collector 101 may be included.
  • coating of the electrode active material 102 by the coating unit 140 may be performed such that a plurality of electrode active material layers 103 are provided on the current collector 101 .
  • a plurality of electrode active material layers 103 are provided on the current collector 101 .
  • three lines of electrode active material layers 103 are provided on the current collector 101, between the electrode active material layer 103 and the electrode active material layer 103 to which no electrode active material is applied, and the electrode active material layer.
  • An uncoated portion 105 is maintained between 103 and the edge of the current collector 101 .
  • four lines of uncoated portions 105 are formed on the current collector 101 .
  • the drying unit 150 is configured to evaporate the solvent from the electrode active material 102 to form the electrode active material layer 103, and the rolling unit 160 is disposed with the current collector 101 therebetween. It may be made of a pair of rollers 161 and 162, and the winding machine 170 may be made of a roller shape.
  • the electrode active material layer 103 on the current collector 101 adjacent to the rollers 161 and 162 of the rolling unit 160 is folded into the uncoated portion 105 by the force generated when the electrode active material layer 103 is rolled by the rolling unit 160.
  • a pressing unit 200 that presses the uncoated portion 105 is disposed.
  • the pressing unit 200 is disposed at the rear end of the rolling unit 160 based on at least one side of the rolling unit 160, for example, in the conveying direction of the current collector 101 (eg, the arrow direction shown in FIG. 2) 2 shows that the pressing unit 200 is disposed on both sides of the rolling unit 160, that is, at the front and rear ends of the rolling unit 160.
  • the pressing unit 200 includes a roll member 202 having a predetermined diameter and length and rotating by a driving source (not shown).
  • the pressing unit 200 includes a ring assembly 204 detachably coupled to the roll member 202 .
  • the ring assembly 204 contacts the uncoated portion 105 while rotating in conjunction with the rotation of the roll member 202 to press the uncoated portion 105 .
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a pressing part of an electrode manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a perspective view showing a modified embodiment of the pressing unit of Figure 3;
  • the ring assembly 204 of the pressing part 200 includes a first ring member 2040 and a second ring member 2042 .
  • the first ring member 2040 and the second ring member 2042 are connected to each other, and the second ring member 2042 may have a circular shape having a larger diameter than the first ring member 2040 .
  • the first ring member 2040 and the second ring member 2042 are oppositely disposed between the first ring member 2040 and the second ring member 2042. (2044) to each other. Accordingly, the first ring member 2040 is spaced apart from the second ring member 2042 by an interval corresponding to the length of the connecting member 2044 .
  • the second ring member 2042 is formed in a complete ring shape, while the first ring member 2040 is formed in a ring shape in which both ends, that is, both ends disposed on the upper side in the drawing are free ends. Accordingly, the first ring member 2040 can be moved by its own elastic force up to both ends while the portion connected to the connection member 2044 is used as a fixed point. Extensions 2046 extend from both ends of the first ring member 2042, respectively.
  • the extension 2046 has a predetermined length and is disposed parallel to the longitudinal direction of the roll member 202, the length being greater than the width of the first ring member 2040 and the width being the first ring member 2040 and the second. It may be less than the distance between the two ring members 2042.
  • each extension 2046 is provided with an opening 2048 for screwing of the coupling screw 2050 and the nut 2052, respectively. That is, the coupling screw 2050 is inserted into the opening 2048 of the extension portion 2046 and coupled with the nut 2052, so that the first ring member 2040 can be fixed to the roll member 202, and the coupling The first ring member 2040 may be separated from the roll member 202 due to the release of the screw 2050 and the nut 2052, which will be described in more detail below.
  • attachment and detachment of the first ring member 2040 to and from the roll member 202 can not be achieved only by the coupling structure of the above coupling screw and nut.
  • a third ring member 2054 having elasticity may be coupled to the second ring member 2042 .
  • the third ring member 2054 is provided as a rubber and coupled to the outer circumferential surface of the second ring member 2042.
  • the third ring member 2054 may be formed of a member made of other materials capable of having elasticity as well as rubber. Since the third ring member 2054 is formed of a material capable of having elasticity, such as rubber, it can help the current collector 101 to run smoothly. In other words, since the third ring member 2054 has elasticity, it can serve to drag the current collector 101 by using frictional force when rotating in a state of being in contact with the current collector 101 .
  • the third ring member 2054 has elasticity, an effect of smoothing out wrinkles by applying tension to the uncoated portion 105 can be enhanced.
  • the third ring member 2054 has elasticity, it can be easily coupled to the outer circumferential surface of the second ring member 2042 .
  • a protrusion P for inserting a third ring member 2054 is formed on the outer circumferential surface of the second ring member 2042, and the inner surface of the third ring member 2054 A recessed portion D into which the protruding portion P is fitted may be formed.
  • the width of the second ring member 2042 and the width of the third ring member 2054 may be substantially the same, and the width of the second and third ring members 2042 and 2054 may be substantially the same.
  • the width may be equal to or smaller than the width of the uncoated portion 105 .
  • a plurality of ring assemblies 204 configured as described above may be installed on the roll member 202 .
  • the assembly 204 may be disposed on the roll member 202 with a gap corresponding to the width of the active material layer 103 interposed therebetween.
  • the extension part 2046 of the two ring assemblies 204 faces the same direction (e.g., left with reference to FIG. : It may be installed on the roll member 202 so as to face the right side based on FIG. 2).
  • the coupling between the ring assembly 204 and the roll member 202 is performed by inserting the first ring member 2040 of the ring assembly 204 into the roll member 202 and stopping at a desired position, the first ring member 2040 It can be made by inserting a coupling screw 2050 into the opening 2048 of the extension 2046 of and coupling a nut 2052 thereto.
  • the first ring member 2040 can be fixed to the roll member 202, and thus the ring assembly 204 can be fixed to the roll member 202. .
  • the pressing unit 200 configured as described above comes into contact with the uncoated portion 105 and presses the uncoated portion 105. . That is, as the roll member 202 of the pressing unit 200 rotates, the ring assembly 204 rotates and presses the uncoated portion 105 . Accordingly, even if the force according to the rolling of the rolling part 160 is transmitted to the uncoated part 105, the uncoated part 105 can be pressurized by the pressing part 200 to maintain tension, thereby preventing defects such as folding. can
  • the pressing unit 200 presses the uncoated portion 105, as shown in FIG. ) and can be connected to the cylinder 302. That is, the pressing unit 200 displaces the roll member 202 with respect to the current collector 101 by the elevating arm 300 and the cylinder 302 connected to the roll member 202, so that the ring assembly 2040 is solid. The degree of pressing the part 105 can be adjusted.
  • FIG. 5 is a front cross-sectional view showing a ring assembly according to another embodiment of the present invention.
  • ring assembly 204' of another embodiment is made substantially the same as the ring assembly of the above-described embodiment, only the connection relationship between the first ring member 2040' and the second ring member 2042' is configured differently.
  • the interconnection of the first ring member 2040' and the second ring member 2042' is such that the second ring member 2042' to the first ring member 2040' is or
  • the first ring member 2040' may be rotatably coupled to the second ring member 2042'.
  • the connecting member 2044' extending from the first ring member 2040' is rotatably coupled to the groove portion 2042" provided in the second ring member 2042',
  • the first ring member 2040' may be rotatably coupled to the second ring member 2042'.
  • the ring assembly 204' in another embodiment is formed by connecting the extensions 2046' extending from both ends of the first ring member 2040' to the first ring member 2040' and the second ring member 2040'. Even if it extends only vertically from both ends between 2042', the first ring member 2040' can be fixed to the roll member 202' by the coupling of the coupling screw 2050' and the nut 2052'. . At this time, coupling between the coupling screw 2050' and the nut 2052' can be achieved using a memory driver or the like.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a pressing unit according to another embodiment of the present invention.
  • the pressing part 200A is not only the non-coated area of one side (eg, upper side) of the current collector 101, but also one side, as in the previously described embodiment. It may be arranged to press the non-coated area of the other side (eg, lower side) of the current collector 101 facing the .
  • Electrode manufacturing device 100 Current collector: 101
  • Electrode active material 102 Electrode active material layer: 103

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 이차 전지용 전극 제조 장치는, 권출기로부터 집전체를 이송하는 이송부와, 상기 집전체의 적어도 일면에 전극 활물질을 도포하는 코팅부와, 상기 이송부 상에 배치되어 상기 전극 활물질에 의해 구성된 전극 활물질층을 압연하는 압연부, 및 상기 압연부에 이웃하여 배치되며 상기 전극 활물질이 도포되지 않은 상기 집전체의 무지부를 가압하는 가압부를 포함한다. 상기 가압부는, 롤 부재, 및 상기 롤 부재에 착탈 가능하게 결합되며 상기 무지부에 접촉되어 상기 무지부를 가압하는 링 어셈블리를 포함한다.

Description

이차 전지용 전극 제조 장치
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2021년 10월 27일자 한국 특허 출원 제10-2021-0144526호 및 2022년 10월 25일자 한국 특허 출원 제10-2022-0138119호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 이차전지의 전극을 제조하기 위한 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 전극 기재의 무지부를 위한 제조 장치에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차 전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있다. 그 중에서도, 리튬 이차 전지는 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수하다는 점에서, 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자 제품들의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.
또한, 최근에는 이차전지에 대한 적용 분야가 넓어짐에 따라 보다 고용량(예: 전기 자동차용)의 이차 전지에 대한 수요가 급증하고 있다.
이차 전지는 양극과 음극 사이에 분리막인 세퍼레이터를 개재하여 구성된 전극 어셈블리를 포함한다. 일반적으로 양극과 음극은 각기 전극 기재의 집전체에 전극 활물질을 코팅하여 구성된다. 양극과 음극이 양질의 전극으로서 구성되기 위해서는 전극 기재의 집전체 상에 전극 활물질이 코팅된 이후에도 집전체에 접힘 또는 주름과 같은 문제가 발생되지 않아야 한다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 이차 전지용 전극 제조 공정 중 전극 기재의 무지부에 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 이차 전지용 전극 제조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지용 전극 제조 장치는, 권출기로부터 집전체를 이송하는 이송부와, 상기 집전체의 적어도 일면에 전극 활물질을 도포하는 코팅부와, 상기 이송부 상에 배치되어 상기 전극 활물질에 의해 구성된 전극 활물질층을 압연하는 압연부, 및 상기 압연부에 이웃하여 배치되며 상기 전극 활물질이 도포되지 않은 상기 집전체의 무지부를 가압하는 가압부를 포함한다. 상기 가압부는, 롤 부재, 및 상기 롤 부재에 착탈 가능하게 결합되며 상기 무지부에 접촉되어 상기 무지부를 가압하는 링 어셈블리를 포함한다.
상기 링 어셈블리는, 상기 롤 부재에 분리 가능하게 고정되는 제1 링 부재, 및 상기 제1 링 부재의 직경보다 큰 직경을 가지고 상기 제1 링 부재에 연결되며 상기 가압부를 가압하는 제2 링 부재를 포함할 수 있다.
상기 제2 링 부재의 외주면에 탄성력을 갖는 제3 링 부재가 결합될 수 있으며 이 제3 링 부재는 러버일 수 있다.
상기 제3 링 부재 내부면에 함몰부가 형성되고, 상기 제2 링 부재 외주면에는 돌출부가 형성되며, 상기 제2 링 부재의 돌출부가 상기 제3 링 부재의 함몰부에 끼워질 수 있다.
상기 제1 링 부재는 양 단부가 자유단으로 이루어지고 상기 양 단부로부터 각기 연장된 연장부에는 나사 결합을 위한 개구가 제공될 수 있다.
상기 각 연장부는 상기 제1 링 부재의 폭보다 긴 길이를 가지고 상기 롤 부재에 평행하게 배치될 수 있다.
상기 제1 링 부재는 상기 제2 링 부재에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
상기 각 연장부는 상기 양 단부로부터 수직하게 연장될 수 있다.
상기 제2 링 부재의 폭이 상기 무지부의 폭 보다 작게 이루어질 수 있다.
상기 롤 부재의 양 단부가 각기 승강암 및 실린더에 연결되어 상기 롤 부재가 상기 집전체에 대해 변위될 수 있다.
상기 링 어셈블리가 상기 롤 부재에 등 간격 배치되어 복수로 설치될 수 있다.
상기 가압부가 상기 압연부의 전단 및 후단에 각기 배치될 수 있다.
상기 가압부가 상기 집전체의 제1 면의 무지부 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면의 무지부를 각각 가압하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전극 제조 장치는, 이차 전지를 위한 전극 제조 공정 시, 무지부를 롤 부재에 의해 회전하는 링 어셈블리로 가압하여 무지부에 주름이 생기는 불량을 미연에 방지함으로써 제조 공정 효율을 높여 양질의 전극을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전극 제조 장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전극 제조 장치를 도시한 부분 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전극 제조 장치의 가압부를 설명하기 위해 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 가압부의 변형 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 제조 장치의 링 어셈블리를 도시한 정 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 제조 장치를 도시한 개략도이다.
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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전극 제조 장치를 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전극 제조 장치의 부분 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전극 제조 장치(100)는 이차 전지의 양극 또는 음극을 위한 금속 재질(예: 구리)의 시트형 집전체(101)가 감겨 있는 롤러 형상의 권출기(110)를 포함한다.
권출기(110)로부터 권출된 집전체(101)는 전극 제조 장치(100)의 이송부(120)에 의해 일 방향(도 1 기준으로 왼쪽에서 오른쪽으로)을 따라 이송된다. 여기서, 이송부(120)는 다수의 롤을 포함할 수 있다.
이송부(120)에 의해 이송되는 집전체(101)에는 전극 제조 장치(100)의 코팅부(140)에 의해 전극 활물질(102)이 도포(코팅)되고, 코팅된 전극 활물질(102)은 전극 제조 장치(100)의 건조부(150)를 거쳐 건조된다.
건조부(150)에 의해 건조된 전극 활물질층(103)은 전극 제조 장치(100)의 압연부(160)에 의해 압연되고, 압연된 전극 활물질층(103)을 포함한 집전체(101)는 전극 제조 장치(100)의 권취기(170)에 권취된다.
본 실시예에서 코팅부(140)는 집전체(101)를 향하여 전극 활물질(102)을 유출시키는 코팅 다이(141) 및 집전체(101)를 사이에 두고 코팅 다이(141)와 마주하도록 배치되어 집전체(101)에 텐션을 부가하는 코터 롤(142)을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 코팅부(140)에 의한 전극 활물질(102)의 코팅은 집전체(101)에 복수개의 전극 활물질층(103)이 마련되도록 이루어질 수 있다. 도 2를 참조하면, 집전체(101)에는 3줄의 전극 활물질층(103)이 제공되는데, 전극 활물질이 도포되지 않은 전극 활물질층(103)과 전극 활물질층(103) 사이 및, 전극 활물질층(103)과 집전체(101)의 가장자리 사이는 무지부(105)로 유지된다. 예를 들어, 집전체(101)에는 4줄의 무지부(105)가 형성된다.
또한, 건조부(150)는 전극 활물질(102)로부터 용매를 증발시켜 전극 활물질층(103)을 형성할 수 있도록 구성되며, 압연부(160)는 집전체(101)를 사이에 두고 배치된 한 쌍의 롤러(161,162)로 이루어질 수 있으며, 권취기(170)는 롤러 형상으로 이루어질 수 있다.
한편, 압연부(160)인 롤러(161,162)를 이웃하여 집전체(101) 상에는 전극 활물질층(103)이 압연부(160)에 의해 압연될 때 발생하는 힘에 의해 무지부(105)에 접힘 현상과 같은 불량이 발생하는 것을 방지하기 위하여, 무지부(105)를 가압하는 가압부(200)가 배치된다.
가압부(200)는 압연부(160)의 적어도 일측 가령, 예를 들어 집전체(101)의 이송 방향(예: 도 2에 도시한 화살표 방향)을 기준으로 압연부(160)의 후단에 배치될 수 있으며, 도 2에는 압연부(160)의 양측 즉, 압연부(160)의 전단 및 후단에 가압부(200)가 배치되는 것을 도시하고 있다.
본 실시예에서 가압부(200)는 소정의 직경과 길이를 가지며 도시하지 않은 구동원에 의해 회전하는 롤 부재(202)를 포함한다. 또한, 가압부(200)는 롤 부재(202)에 착탈 가능하게 결합되는 링 어셈블리(204)를 포함한다. 링 어셈블리(204)는 롤 부재(202)의 회전에 연동되어 회전하면서 무지부(105)에 접촉되어 무지부(105)를 가압한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전극 제조 장치의 가압부를 설명하기 위해 도시한 사시도이다. 도 4는 도 3의 가압부의 변형 실시예를 나타내는 사시도이다.
본 실시에서 가압부(200)의 링 어셈블리(204)는 제1 링 부재(2040)와 제2 링 부재(2042)를 포함한다. 제1 링 부재(2040)와 제2 링 부재(2042)는 서로 연결되며 제2 링 부재(2042)는 제1 링 부재(2040)보다 큰 직경을 갖는 원형의 형상을 가질 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 실시예의 경우, 제1 링 부재(2040)와 제2 링 부재(2042)는 제1 링 부재(2040)와 제2 링 부재(2042) 사이에 대향 배치되는 연결 부재(2044)에 의해 서로 고정된다. 이에 따라 제1 링 부재(2040)는 제2 링 부재(2042)에 내측으로 연결 부재(2044)의 길이에 대응하는 간격만큼 이격 배치된다.
제2 링 부재(2042)는 완전한 링 형태로 이루어지는 반면, 제1 링 부재(2040)는 양 단부 즉, 도면 기준으로 상측에 배치되는 양 단부가 자유단으로 이루어지는 링 형태로 이루어진다. 이에 따라 제1 링 부재(2040)는 대략적으로 연결 부재(2044)와 연결되는 부위를 고정점으로 하면서 양 단부까지 부위가 자체 탄성력으로 의해 움직임이 가능하다. 제1 링 부재(2042)의 양 단부에는 연장부(2046)가 각기 연장된다.
연장부(2046)는 소정의 길이의 가지고 롤 부재(202)의 길이 방향에 평행하게 배치되는데, 그 길이는 제1 링 부재(2040)의 폭보다 크며 폭은 제1 링 부재(2040)와 제2 링 부재(2042) 사이의 간격보다 작을 수 있다.
또한, 각 연장부(2046)에는 결합 나사(2050)와 너트(2052)의 나사 결합을 위한 개구(2048)가 각기 제공된다. 즉, 결합 나사(2050)가 연장부(2046)의 개구(2048)에 삽입되어 너트(2052)와 결합되는 것으로 인해 제1 링 부재(2040)가 롤 부재(202)에 고정될 수 있고, 결합 나사(2050)와 너트(2052)의 해제로 인해 제1 링 부재(2040)가 롤 부재(202)로부터 분리될 수 있는데, 이에 대해서는 아래에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에 있어 롤 부재(202)에 대한 제1 링 부재(2040)의 착탈이 비단 상기한 결합 나사와 너트의 결합 구조에 의해서만 이루어질 수 있는 것은 아니다.
한편, 제2 링 부재(2042)에는 탄성력을 갖는 제3 링 부재(2054)가 결합될 수 있다. 본 실시예에서 제3 링 부재(2054)는 러버로서 구비되어 제2 링 부재(2042)의 외주면에 결합된다. 물론, 제3 링 부재(2054)는 러버 뿐만 아니라 탄성력을 가질 수 있는 다른 재질의 부재로도 구성되는 것이 가능하다. 제3 링 부재(2054)가 러버 등의 탄성력을 가질 수 있는 재질로 형성됨으로써, 집전체(101)의 주행이 원활이 진행되는 것을 도울 수 있다. 다시 말해, 제3 링 부재(2054)가 탄성력을 가짐으로써, 집전체(101)와 접촉한 상태에서 회전 시 마찰력을 이용하여 집전체(101)를 끌고 가는 역할을 할 수 있다.
또한, 제3 링 부재(2054)가 탄성력을 가짐으로써, 무지부(105)에 텐션을 가하여 주름을 펴주는 효과를 높일 수 있다.
뿐만 아니라, 제3 링 부재(2054)가 탄성력을 가짐으로써, 제2 링 부재(2042) 외주면에 수월하게 결합할 수 있다. 변형 실시예로, 도 4를 참고하면, 제2 링 부재(2042)의 외주면에 제3 링 부재(2054)를 끼우기 위한 돌출부(P)가 형성되어 있고, 제3 링 부재(2054)의 내부면에는 돌출부(P)가 끼워지는 함몰부(D)가 형성될 수 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참고하면, 제2 링 부재(2042)의 폭과 제3 링 부재(2054)의 폭은 실질적으로 동일할 수 있으며, 이들 제2,3 링 부재(2042,2054)의 폭은 무지부(105)의 폭과 동일하거나 작을 수 있다.
상기와 같이 구성되는 링 어셈블리(204)는 롤 부재(202) 상에 복수개로 설치될 수 있다. 본 실시예에서는 전술한 바와 같이, 집전체(101) 상에 3줄의 활물질층(103)과 4줄의 무지부(105)가 형성되므로, 4줄의 무지부(105)에 맞추어 4개의 링 어셈블리(204)가 활물질층(103)의 폭에 대응하는 간격을 사이에 두고 롤 부재(202)에 배치될 수 있다. 이때, 2개의 링 어셈블리(204)는 연장부(2046)가 같은 방향(예: 도 2 기준으로 왼쪽)을 향하고, 다른 2개의 링 어셈블리(204)는 연장부(2046)가 다른 같은 방향(예: 도 2 기준으로 오른쪽)을 향하도록 롤 부재(202)에 설치될 수 있다.
링 어셈블리(204)와 롤 부재(202)의 결합은 링 어셈블리(204)의 제1 링 부재(2040)가 롤 부재(202)에 삽입되어 원하는 위치에 정지된 상태에서 제1 링 부재(2040)의 연장부(2046)의 개구(2048)에 결합 나사(2050)를 삽입시키고 여기에 너트(2052)를 결합시키는 것으로 이루어질 수 있다.
결합 나사(2050)와 너트(2052)의 결합으로 인해 제1 링 부재(2040)가 롤 부재(202)에 고정될 수 있고 이에 따라 링 어셈블리(204)가 롤 부재(202)에 고정될 수 있다.
이와 같이 구성되는 가압부(200)는 이차 전지 전극의 제조 시, 압연부(160)에 의해 활물질층(103)이 압연될 때, 무지부(105)에 접촉되어 무지부(105)를 가압한다. 즉, 가압부(200)의 롤 부재(202)의 회전에 따라 링 어셈블리(204)가 회전하면서 무지부(105)를 가압한다. 이에 따라 압연부(160)의 압연에 따른 힘이 무지부(105)에 전달되어도 무지부(105)는 가압부(200)에 의해 가압되어 텐션을 유지할 수 있으므로, 접힘 현상과 같은 불량을 방지할 수 있다.
한편, 가압부(200)가 무지부(105)를 가압할 때, 가압부(200)는 무지부(105)를 가압하는 텐션 정도를 조절할 수 있도록 도 2에 도시된 바와 같이, 승강암(300) 및 실런더(302)에 연결될 수 있다. 즉, 가압부(200)는 롤 부재(202)와 연결되는 승강암(300)과 실린더(302)에 의해 롤 부재(202)를 집전체(101)에 대해 변위시켜 링 어셈블리(2040)가 무지부(105)를 가압하는 정도를 조절할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 링 어셈블리를 도시한 정 단면도이다.
다른 실시예의 링 어셈블리(204')는 전술한 실시예의 링 어셈블리와 실질적으로 동일하게 이루어지는 반면, 제1 링 부재(2040')와 제2 링 부재(2042')의 연결 관계만을 달리하여 구성된다.
이 다른 실시예에 있어, 제1 링 부재(2040')와 제2 링 부재(2042')의 상호 연결은, 제1 링 부재(2040')에 대해 제2 링 부재(2042')가 또는 제2 링 부재(2042')에 대해 제1 링 부재(2040')가 회전 가능하게 결합될 수 있다.
예를 도 5에 도시된 바와 같이 제1 링 부재(2040')로부터 연장된 연결 부재(2044')가 제2 링 부재(2042')에 제공된 홈부(2042")에 회전 가능하게 결합되는 것으로, 제1 링 부재(2040')는 제2 링 부재(2042')에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
이 구성으로 인해 다른 실시예에의 링 어셈블리(204')는 제1 링 부재(2040')의 양 단부로부터 연장된 연장부(2046')를 제1 링 부재(2040')와 제2 링 부재(2042') 사이에서 양 단부로부터 수직하게만 연장하여도 결합 나사(2050')와 너트(2052')의 결합으로 제1 링 부재(2040')를 롤 부재(202')에 고정시킬 수 있다. 이 때, 결합 나사(2050')와 너트(2052')의 결합은 기억자 드라이버 등을 이용해 이룰 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가압부를 설명하기 위해 도시한 개략도이다.
도 6 도시된 바와 같이, 이 다른 실시예에에 있어, 가압부(200A)는 앞서 설명한 실시예와 같이, 집전체(101)의 일측면(예: 상측면)의 무지부 영역뿐만 아니라 일측면에 대향하는 집전체(101)의 다른 일측면(예: 하측면)의 무지부 영역을 가압하도록 배치될 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]
전극 제조 장치: 100 집전체: 101
전극 활물질: 102 전극 활물질층: 103
무지부: 105 권출기: 110
이송부: 120 코팅부: 140
건조부: 150 압연부: 160
가압부: 200 롤 부재: 202
링 어셈블리: 204

Claims (14)

  1. 이차 전지용 전극을 제조하기 위한 장치로서,
    권출기로부터 집전체를 이송하는 이송부;
    상기 집전체의 적어도 일면에 전극 활물질을 도포하는 코팅부;
    상기 이송부 상에 배치되어 상기 전극 활물질에 의해 구성된 전극 활물질층을 압연하는 압연부; 및
    상기 압연부에 이웃하여 배치되며 상기 전극 활물질이 도포되지 않은 상기 집전체의 무지부를 가압하는 가압부
    를 포함하며,
    상기 가압부는,
    롤 부재: 및
    상기 롤 부재에 착탈 가능하게 결합되며 상기 무지부에 접촉되어 상기 무지부를 가압하는 링 어셈블리
    를 포함하는 전극 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 링 어셈블리는,
    상기 롤 부재에 분리 가능하게 고정되는 제1 링 부재; 및
    상기 제1 링 부재의 직경보다 큰 직경을 가지고 상기 제1 링 부재에 연결되며 상기 가압부를 가압하는 제2 링 부재
    를 포함하는 전극 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 링 부재의 외주면에 탄성력을 갖는 제3 링 부재가 결합된 전극 제조 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제3 링 부재는 러버인 전극 제조 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제3 링 부재 내부면에 함몰부가 형성되고, 상기 제2 링 부재 외주면에는 돌출부가 형성되며,
    상기 제2 링 부재의 돌출부가 상기 제3 링 부재의 함몰부에 끼워지는 전극 제조 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 링 부재는 양 단부가 자유단으로 이루어지고 상기 양 단부로부터 각기 연장된 연장부에는 나사 결합을 위한 개구가 제공된 전극 제조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 각 연장부는 상기 제1 링 부재의 폭보다 긴 길이를 가지고 상기 롤 부재에 평행하게 배치되는 전극 제조 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 링 부재가 상기 제2 링 부재에 회전 가능하게 결합되는 전극 제조 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 각 연장부가 양 단부로부터 수직하게 연장된 전극 제조 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 제2 링 부재의 폭이 상기 무지부의 폭 보다 작은 전극 제조 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 롤 부재의 양 단부가 각기 승강암 및 실린더에 연결되어 상기 롤 부재가 상기 집전체에 대해 변위되는 전극 제조 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 링 어셈블리가 상기 롤 부재에 등 간격 배치되어 복수로 설치되는 전극 제조 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 가압부가 상기 압연부의 전단 및 후단에 각기 배치되는 전극 제조 장치.
  14. 제1항 또는 제12항에 있어서,
    상기 가압부가 상기 집전체의 제1 면의 무지부 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면의 무지부를 각각 가압하도록 구성되는 전극 제조 장치.
PCT/KR2022/016500 2021-10-27 2022-10-26 이차 전지용 전극 제조 장치 WO2023075426A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023537691A JP2024500860A (ja) 2021-10-27 2022-10-26 二次電池用電極製造装置
EP22887622.3A EP4261916A1 (en) 2021-10-27 2022-10-26 Apparatus for manufacturing electrode for secondary battery
CN202280011399.6A CN116745925A (zh) 2021-10-27 2022-10-26 制造二次电池的电极的设备
US18/273,448 US20240128428A1 (en) 2021-10-27 2022-10-26 Manufacturing Apparatus Of Electrode For Secondary Battery

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2021-0144526 2021-10-27
KR20210144526 2021-10-27
KR10-2022-0138119 2022-10-25
KR1020220138119A KR20230060469A (ko) 2021-10-27 2022-10-25 이차 전지용 전극 제조 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023075426A1 true WO2023075426A1 (ko) 2023-05-04

Family

ID=86158163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2022/016500 WO2023075426A1 (ko) 2021-10-27 2022-10-26 이차 전지용 전극 제조 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240128428A1 (ko)
EP (1) EP4261916A1 (ko)
JP (1) JP2024500860A (ko)
WO (1) WO2023075426A1 (ko)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005044539A (ja) * 2003-07-23 2005-02-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 二次電池用電極の製造方法及びロールプレス装置
KR20160141448A (ko) * 2015-06-01 2016-12-09 주식회사 엘지화학 압연에 따른 전극 시트의 너울 또는 주름을 방지할 수 있는 전극 압연 장치
KR20170094642A (ko) * 2016-02-11 2017-08-21 주식회사 엘지화학 가압롤들 간의 간격 조절이 가능한 가압장치
JP2018026334A (ja) * 2016-07-27 2018-02-15 株式会社豊田自動織機 蓄電装置の電極、電極の製造装置及び電極の製造方法
CN208116536U (zh) * 2018-04-02 2018-11-20 成都市银隆新能源有限公司 一种极片辊压装置
KR20210144526A (ko) 2020-05-21 2021-11-30 한국조선해양 주식회사 잠금장치를 구비한 가변 피치 프로펠러
KR20220138119A (ko) 2021-04-05 2022-10-12 송재문 전파 차폐재 제조방법 및 이에 의해 제조된 전파 차폐재

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005044539A (ja) * 2003-07-23 2005-02-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 二次電池用電極の製造方法及びロールプレス装置
KR20160141448A (ko) * 2015-06-01 2016-12-09 주식회사 엘지화학 압연에 따른 전극 시트의 너울 또는 주름을 방지할 수 있는 전극 압연 장치
KR20170094642A (ko) * 2016-02-11 2017-08-21 주식회사 엘지화학 가압롤들 간의 간격 조절이 가능한 가압장치
JP2018026334A (ja) * 2016-07-27 2018-02-15 株式会社豊田自動織機 蓄電装置の電極、電極の製造装置及び電極の製造方法
CN208116536U (zh) * 2018-04-02 2018-11-20 成都市银隆新能源有限公司 一种极片辊压装置
KR20210144526A (ko) 2020-05-21 2021-11-30 한국조선해양 주식회사 잠금장치를 구비한 가변 피치 프로펠러
KR20220138119A (ko) 2021-04-05 2022-10-12 송재문 전파 차폐재 제조방법 및 이에 의해 제조된 전파 차폐재

Also Published As

Publication number Publication date
US20240128428A1 (en) 2024-04-18
JP2024500860A (ja) 2024-01-10
EP4261916A1 (en) 2023-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015046690A1 (ko) 전극 가이드를 포함하는 라미네이션 장치
WO2019231077A1 (ko) 배터리 셀 장착 장치 및 그 방법
WO2022108305A1 (ko) 전극 지지용 롤 및 이를 포함하는 전극 제조 장치
WO2020197266A1 (ko) 이차전지용 전극 제조장치와, 이를 통해 제조된 이차전지용 전극 및 이차전지
WO2020153711A1 (ko) 이차 전지용 활물질 코팅 방법 및 코팅 장치
WO2023075426A1 (ko) 이차 전지용 전극 제조 장치
WO2022145716A1 (ko) 전극 제조 장치
WO2021080101A1 (ko) 각형 이차전지 셀 제조 장비에서 분리막의 접힘성을 향상시키기 위한 장치 및 방법
KR20230060469A (ko) 이차 전지용 전극 제조 장치
WO2020085685A1 (ko) 단차 보정 부재를 포함하는 롤 압연 장치 및 이를 사용한 압연 방법
WO2020218891A1 (ko) 이차전지용 전극 노칭장치와, 이를 통해 제조된 이차전지용 전극 및 이차전지
WO2023204455A1 (ko) 전극 제조 장치
WO2023080760A1 (ko) 이차전지 제조장치 및 이를 이용하는 이차전지 제조방법
WO2023080469A1 (ko) 자재 지지용 롤러
CN116745925A (zh) 制造二次电池的电极的设备
WO2023080646A1 (ko) 전극 식각 장치
WO2023096376A1 (ko) 젤리롤 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
WO2023224395A1 (ko) 가이드 롤 및 이를 포함하는 전극 코팅 장치
WO2024058533A1 (ko) 웹 사행제어를 위한 포지션 롤러
WO2019146919A1 (ko) 전극 장착유닛 및 그를 포함하는 전극 건조장치
WO2023106755A1 (ko) 전극의 레이저 노칭에 사용되는 전극 제조 장치
WO2023033531A1 (ko) 전극 주행롤러 및 이를 포함하는 노칭 장치
WO2023224287A1 (ko) 분리막 접힘을 방지하기 위한 전극조립체 제조장치 및 이를 이용하여 제조된 전극조립체
WO2023085608A1 (ko) 전극 코팅 장치 및 전극 코팅 방법
WO2023128652A1 (ko) 리튬 압연 장치 및 이를 이용한 리튬 압연 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22887622

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023537691

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18273448

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280011399.6

Country of ref document: CN

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022887622

Country of ref document: EP

Effective date: 20230712