WO2023085608A1 - 전극 코팅 장치 및 전극 코팅 방법 - Google Patents

전극 코팅 장치 및 전극 코팅 방법 Download PDF

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WO2023085608A1
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slurry
adjusting material
edge adjusting
electrode coating
coating device
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PCT/KR2022/014854
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최민혁
김국태
김만형
박준선
이택수
전신욱
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to an electrode coating device and an electrode coating method, and more particularly, to an electrode coating device and an electrode coating method capable of uniforming the overall thickness of slurry.
  • the electrode assembly has a form in which a positive electrode, a separator, and a negative electrode are stacked at least once, and the electrodes, that is, the positive electrode and the negative electrode, are positive electrode active material slurry and negative electrode active material slurry, that is, electrode slurry, on a current collector made of aluminum foil and copper foil, respectively. It is prepared by coating and drying.
  • FIG. 1 is a view showing a state in which slurry is applied to a substrate by a conventional electrode coating device.
  • the substrate is a current collector.
  • a protrusion 3 is formed at an end of the slurry 2 in an upward direction due to surface tension or the like. In this way, when the protrusion 3 is formed at the end of the slurry, non-uniformity occurs in the overall thickness of the slurry, resulting in poor fairness in the winding process and lowering the stability of the finished battery cell.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to provide an electrode coating device and an electrode coating method for uniforming the overall thickness of the slurry by removing the protrusion formed at the end of the slurry applied to the substrate.
  • a slot die coater for applying a slurry to a substrate; and an edge adjusting material providing means for supplying an edge adjusting material to the slurry so as to contact the slurry and adjust a protrusion formed at an end of the slurry.
  • a plurality of slurries may be provided, and the edge adjusting material may be provided between the plurality of slurries.
  • edge adjusting material may be provided to pull the slurry due to a difference in surface tension.
  • the edge adjusting material may use the same solvent as the slurry, and the surface tension of the edge adjusting material may be greater than that of the slurry.
  • the edge adjusting material may include a binder-based material having an adhesive force within a preset range to prevent separation after drying.
  • the edge adjusting material includes at least one of PTFE (Polytetrafluoroethylene)-based, polyolefin-based, polyimide-based, polyurethane-based, polyester-based, PVDF (Polyvinylidene fluoride) and SBR (Styrene Butadiene Rubber)-based, ceramic-based, and silicone-based can do.
  • PTFE Polytetrafluoroethylene
  • polyolefin-based polyimide-based
  • polyurethane-based polyester-based
  • PVDF Polyvinylidene fluoride
  • SBR Styrene Butadiene Rubber
  • the slot die coater includes at least two die blocks; a shim plate provided between the at least two die blocks and forming a slot communicating with the discharge port; and a manifold formed on at least one of the at least two die blocks and accommodating the slurry, and the edge adjusting material providing means may be formed on a shim plate.
  • the edge adjusting material supply means is provided in a flow path formed on at least one side of the shim plate, and the edge adjusting material may be discharged as the slurry through the flow path formed on the shim plate.
  • the shim plate may include a shim, and the passage may be provided as a straight groove on one side of the shim of the shim plate.
  • the edge adjusting material supply means may be an edge adjusting material coater provided separately from the slot die coater, disposed above or below the slot die coater, and provided to discharge the edge adjusting material toward the substrate.
  • an electrode coating method comprising the step of providing an edge adjusting material that adjusts the protrusion formed on the edge of the slurry in contact with the slurry as a slurry may be provided.
  • the slurry may be provided in plurality, and the edge adjusting material may be provided between the plurality of slurries.
  • Embodiments of the present invention by providing an edge adjusting material to the slurry applied to the substrate to remove the protrusion formed on the end of the slurry has the effect of making the overall thickness of the slurry uniform.
  • FIG. 1 is a view showing a state in which slurry is applied to a substrate by a conventional electrode coating device.
  • FIGS. 2 and 3 show a process in which an edge adjusting material is provided between slurries by an electrode coating device or an electrode coating method according to an embodiment of the present invention to remove protrusions at the ends of the slurry and make the overall thickness of the slurry uniform It is an illustrated drawing.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of an electrode coating device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of an electrode coating device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a front view of the shim plate of FIG. 5;
  • Fig. 7 is a plan view of the shim plate of Fig. 5;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of an electrode coating device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of an electrode coating device according to another embodiment of the present invention.
  • each component or a specific part constituting the component is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of explanation. Therefore, the size of each component does not fully reflect the actual size. If it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, such description will be omitted.
  • the term 'coupling' or 'connection' refers to the case where one member and another member are directly coupled or directly connected, as well as when one member is indirectly coupled to another member through a joint member, or indirectly Including cases connected to
  • FIG. 2 and 3 show a process in which an edge adjusting material is provided between slurries by an electrode coating device or an electrode coating method according to an embodiment of the present invention to remove protrusions at the ends of the slurry and make the overall thickness of the slurry uniform
  • 4 is a cross-sectional view of an electrode coating device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the electrode coating device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a shim plate of FIG. 5 7 is a plan view of the shim plate of FIG. 5
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of an electrode coating device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is an electrode coating device according to another embodiment of the present invention. it is a cross section
  • the substrate 300 is a current collector
  • the slurry 400 means an electrode active material slurry.
  • an electrode coating apparatus includes a slot die coater 100 and an edge adjusting material providing means 200.
  • the slot die coater 100 is provided to discharge and apply the slurry 400 onto the substrate 300 through the discharge port 150, thereby coating the substrate 300.
  • the slot die coater 100 includes die blocks 110 and 120 , a shim plate 130 , and a manifold 140 .
  • die blocks 110 and 120 There may be two or more die blocks 110 and 120, and as shown in FIGS. 4 and 5, two of a lower die block 110 and an upper die block 120 may be provided.
  • a shim plate 130 is provided between the lower die block 110 and the upper die block 120, whereby a slot 132 is formed. That is, the slot 132 is formed between the lower die block 110 and the upper die block 120 facing each other, the shim plate 130 between the lower die block 110 and the upper die block 120 is interposed to provide a gap between them, whereby a slot 132 corresponding to a passage through which the slurry 400 can flow may be formed.
  • the lower die block 110 is disposed below, and the upper die block 120 is disposed above the lower die block 110 .
  • the discharge port 150 is installed in a direction toward the substrate 300 so that the slurry 400 can be discharged toward the substrate 300 .
  • any one of the die blocks 110 and 120 is provided with a manifold 140 having a predetermined depth and communicating with the slot 132 .
  • a rotatably provided coating roll 600 is disposed in front of the lower die block 110 and the upper die block 120, and when the coating roll 600 rotates, the substrate 300 covers the coating roll 600. As the slurry 400 is applied to the substrate 300 through the outlet 150 between the lower die block 110 and the upper die block 120, the substrate 300 is coated.
  • the shim plate 130 is provided between at least two die blocks 110 and 120, for example, between the lower die block 110 and the upper die block 120, and the slot 132 communicates with the outlet 150. ) to form
  • the outlet 150 through which the slurry 400 is discharged to the outside is between the lower die lip 111, which is the front end of the lower die block 110, and the upper die lip 121, which is the front end of the upper die block 120. is formed
  • the discharge port 150 may be formed to be spaced apart from each other between the die lips.
  • the shim plate 130 serves as a gasket to prevent the slurry 400 from leaking into the gap between the lower die block 110 and the upper die block 120, except for the area where the discharge port 150 is formed. It may be made of a material having sealing properties so as to double the function.
  • an edge adjusting material providing unit 200 to be described later may be formed on the shim plate 130 .
  • the manifold 140 is formed on at least one of the at least two die blocks 110 and 120 and is provided to accommodate the slurry 400 . That is, the manifold 140 may be formed on the lower die block 110 or the upper die block 120 .
  • the manifold 140 is connected to a supply chamber (not shown) installed outside and a supply pipe (not shown) to receive the slurry 400 .
  • a supply chamber not shown
  • a supply pipe not shown
  • the edge adjusting material providing means 200 supplies the edge adjusting material 500 to the slurry 400 so as to contact the slurry 400 to adjust the protrusion 410 formed at the end of the slurry 400 .
  • the edge adjusting material 500 means a material provided to pull the slurry 400 by a difference in surface tension.
  • the edge adjusting material 500 uses the same solvent as the slurry 400 .
  • the edge adjusting material 500 may include various materials provided that the surface tension of the edge adjusting material 500 is greater than that of the slurry 400 .
  • the edge adjusting material 500 may include a binder-based material having an adhesive force within a preset range in order to prevent separation after drying.
  • the edge adjusting material 500 is at least one of PTFE (Polytetrafluoroethylene)-based, polyolefin-based, polyimide-based, polyurethane-based, polyester-based, PVDF (Polyvinylidene fluoride), SBR (Styrene Butadiene Rubber)-based, ceramic-based and silicone-based may contain one.
  • PTFE Polytetrafluoroethylene
  • polyolefin-based polyimide-based
  • polyurethane-based polyester-based
  • PVDF Polyvinylidene fluoride
  • SBR Styrene Butadiene Rubber
  • an edge adjusting material 500 is provided between a plurality of slurries 400 , and the edge adjusting material 500 is in contact with an end portion of each of the plurality of slurries 400 .
  • the edge adjusting material 500 is greater than the surface tension of the slurry 400, the force due to the difference in surface tension between the edge adjusting material 500 and the slurry 400 acts As a result, the edge adjusting material 500 is changed into a W shape, and the protrusions 410 on both ends of the slurry 400 are pulled and removed by the edge adjusting material 500 . And, the overall thickness of the slurry 400 becomes uniform.
  • a device for providing the edge adjusting material 500 to the slurry 400 may be various.
  • the edge adjusting material supply unit 200 may be provided as a flow path 200a (see FIG. 5 ) formed on at least one side of the shim plate 130 . That is, in the slot die coater 100 providing the slurry 400 to the substrate 300, the edge adjusting material 500 is also provided.
  • the edge adjusting material 500 may be supplied to the passage 200a through the through hole 700 formed in the upper die block 120 .
  • the edge adjusting material 500 may be provided as the slurry 400 through the passage 200a formed in the shim plate 130 . That is, the edge adjusting material 500 may be discharged onto the substrate so as to contact the slurry 400 .
  • the shim plate 130 includes shims 131, and the passage 200a is provided as a straight groove on one side of the shims 131 of the shim plate 130.
  • the shim 131 may be provided at the center 131b and both ends 131a and 131c, and the channel 200a through which the edge adjusting material 500 moves is the center 131b of the shim 131. And it may be formed on at least one of both ends (131a, 131c) of the shim meat (131).
  • a plurality of slurries 400 may be provided, and an edge adjusting material 500 may be provided between the plurality of slurries 400 .
  • an edge adjusting material 500 may be provided between the plurality of slurries 400 .
  • edge adjusting material 500 may be provided through both ends 131a and 131c of the shim 131 of FIG. 5 to contact only one slurry 400.
  • the slurry 400 and the edge adjusting material 500 may be provided through one slot die coater 100, or in another embodiment, the slot die coater 100 and the edge adjusting material 500 The slurry 400 and the edge adjusting material 500 may be provided separately.
  • the edge adjusting material supply means 200 may be an edge adjusting material coater 200b, and the edge adjusting material coater 200b is provided separately from the slot die coater 100, and the slot die coater 100 is placed on the lower side of Here, the edge adjusting material 500 is discharged toward the substrate 300 prior to the slurry 400 .
  • the edge adjusting material providing means 200 may also be an edge adjusting material coater 200b, and the edge adjusting material coater 200b is provided separately from the slot die coater 100.
  • the slot die coater 100 is placed on the upper side of
  • the slurry 400 is first discharged toward the substrate 300 and then the edge adjusting material 500 is discharged toward the substrate 300 so as to contact the slurry 400 later than the slurry 400 .
  • edge adjusting material coater 200b has the same principle as the slot die coater 100 for discharging the slurry 400, the detailed description thereof is replaced with the description of the slot die coater 100.
  • edge adjusting material 500 can be provided between the slurry 400 .
  • the edge adjusting material 500 may be naturally cut and removed in the process of manufacturing the electrode.
  • the edge adjusting material 500 since the edge adjusting material 500 includes a material for forming an electrode, it may not be removed.
  • the edge adjusting material providing means 200 may be provided as a flow path 200a formed on the shim plate 130 of the slot die coater 100, and the flow path formed on the shim plate 130 Through 200a, the edge adjusting material 500 is provided to the substrate 300 so as to come into contact with the slurry 400.
  • an edge adjusting material providing means 200 is provided separately from the slot die coater 100 and disposed below the slot die coater 100 to provide an edge adjusting material 500 9 as another embodiment, an edge adjusting material providing means 200 is provided separately from the slot die coater 100 and disposed above the slot die coater 100 so that the edge adjusting material 500 Provided.
  • the edge adjusting material 500 provided as the slurry 400 has the same solvent as the slurry 400, but has a surface tension greater than that of the slurry 400, so it contacts the slurry 400 to form the slurry 400 of, thereby removing the protrusion 410 formed at the end of the slurry 400 to make the entire thickness of the slurry 400 uniform.
  • the contents described in the electrode coating method according to an embodiment of the present invention are the electrode coating apparatus according to the above-described embodiment of the present invention. also applies to
  • the method of providing the edge control material 500 to the slurry 400 may vary.
  • a device may be used, or a user may directly provide the edge adjusting material 500 to the slurry 400 .
  • the slurry 400 is applied to the substrate 300 of the electrode coating method, and the edge adjusting material 500 for adjusting the protrusion 410 formed on the edge of the slurry 400 in contact with the slurry 400 is applied to the slurry 400 provided by
  • the order of application of the slurry 400 and the edge adjusting material 500 is not limited.
  • the edge adjusting material 500 may be provided to the substrate 300 so that the edge adjusting material 500 comes into contact with the slurry 400, or the edge adjustment
  • the slurry 400 may be discharged onto the substrate 300 so that the slurry 400 comes into contact with the edge adjusting material 500, or the slurry 400 and the edge
  • the adjusting substance 500 may be discharged to the substrate 300 at the same time.
  • a plurality of slurries 400 may be provided, and the edge adjusting material 500 may be provided between the plurality of slurries 400 .
  • the present invention relates to an electrode coating device and an electrode coating method for a secondary battery, and is particularly applicable to industries related to secondary batteries.

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Abstract

전극 코팅 장치 및 전극 코팅 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 코팅 장치는, 기재에 슬러리를 도포하는 슬롯 다이 코터; 및 슬러리와 접촉하여 슬러리의 단부에 형성된 돌출부를 조정하는 에지조정물질을 제공하는 에지조정물질제공수단을 포함한다.

Description

전극 코팅 장치 및 전극 코팅 방법
본 출원은 2021년 11월 12일자로 출원된 한국 특허 출원번호 제10-2021-0156040호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은, 전극 코팅 장치 및 전극 코팅 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 슬러리의 전체 두께를 균일하게 할 수 있는 전극 코팅 장치 및 전극 코팅 방법에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 이러한 이차전지는 발전 요소인 전극조립체를 필수적으로 포함하고 있다.
전극조립체는, 양극, 분리막 및 음극이 적어도 1회 이상 적층된 형태를 가지며, 전극, 즉, 양극과 음극은 각각 알루미늄 호일과 구리 호일로 이루어진 집전체에 양극 활물질 슬러리 및 음극 활물질 슬러리, 즉 전극 슬러리가 도포 및 건조되어 제조된다.
도 1 은 종래 전극 코팅 장치에 의해 슬러리가 기재에 도포된 모습을 도시한 도면이다. 여기서, 기재는 집전체이다.
도 1을 참조하면, 슬러리(2)가 기재(1)에 도포되는 경우 표면 장력 등에 의해 슬러리(2)의 단부에 상측 방향으로 돌출부(3)가 형성된다. 이와 같이 슬러리의 단부에 돌출부(3)가 형성되면 슬러리 전체 두께에 불균일이 발생되어 권취 과정에서 공정성이 떨어지고, 완성된 배터리 셀의 안정성을 저하시키는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기재에 도포된 슬러리의 단부에 형성된 돌출부를 제거하여 슬러리의 전체 두께를 균일하게 하는 전극 코팅 장치 및 전극 코팅 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기재에 슬러리를 도포하는 슬롯 다이 코터; 및 상기 슬러리와 접촉하여 상기 슬러리의 단부에 형성된 돌출부를 조정하도록 상기 슬러리로 에지조정물질을 제공하는 에지조정물질제공수단을 포함하는 전극 코팅 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 슬러리는 복수로 마련되고, 상기 에지조정물질은 복수의 상기 슬러리 사이에 제공될 수 있다.
그리고, 상기 에지조정물질은 표면 장력 차이에 의해 상기 슬러리를 당기도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 에지조정물질은 상기 슬러리와 동일한 용매를 사용하며, 상기 에지조정물질의 표면 장력이 상기 슬러리의 표면 장력 보다 크게 마련될 수 있다.
그리고, 상기 에지조정물질은 건조 후 탈리를 방지하기 위해 미리 설정된 범위의 접착력이 구비된 바인더 계열의 재료를 포함할 수 있다.
또한, 상기 에지조정물질은 PTFE(Polytetrafluoroethylene)계, 폴리올레핀계, 폴리이미드계, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계, PVDF(Polyvinylidene fluoride) 및 SBR(Styrene Butadiene Rubber)계, 세라믹계 및 실리콘계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 슬롯 다이 코터는, 적어도 2개의 다이 블록; 상기 적어도 2개의 다이 블록 사이에 구비되며, 상기 토출구와 연통된 슬롯을 형성하는 심 플레이트; 및 상기 적어도 2개의 다이 블록 중 적어도 하나에 형성되며 상기 슬러리를 수용하는 매니폴드를 포함하며, 상기 에지조정물질제공수단은 심 플레이트에 형성될 수 있다.
또한, 상기 에지조정물질제공수단은 심 플레이트의 적어도 일측에 형성된 유로로 마련되며, 상기 에지조정물질은 상기 심 플레이트에 형성된 상기 유로를 통해 상기 슬러리로 토출될 수 있다.
그리고, 상기 심 플레이트는 심 살을 포함하며, 상기 유로는 상기 심 플레이트의 심 살의 일측에 직선 형상의 홈으로 마련될 수 있다.
또한, 상기 에지조정물질제공수단은 상기 슬롯 다이 코터와 별개로 마련되어 상기 슬롯 다이 코터의 상측 또는 하측에 배치되며 상기 기재를 향해 상기 에지조정물질을 토출하도록 마련되는 에지조정물질코터인 것일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 기재에 슬러리를 도포하는 단계; 및 상기 슬러리와 접촉하여 상기 슬러리의 에지에 형성된 돌출부를 조정하는 에지조정물질을 슬러리로 제공하는 단계를 포함하는 전극 코팅 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 슬러리는 복수로 마련되고, 상기 에지조정물질은 복수의 상기 슬러리 사이에 제공되는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 기재에 도포된 슬러리에 에지조정물질을 제공하여 슬러리의 단부에 형성된 돌출부를 제거하여 슬러리의 전체 두께를 균일하게 하는 효과가 있다.
도 1 은 종래 전극 코팅 장치에 의해 슬러리가 기재에 도포된 모습을 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 코팅 장치 또는 전극 코팅 방법에 의해 슬러리 사이에 에지조정물질이 제공되어 슬러리의 단부의 돌출부가 제거되고 슬러리의 전체 두께가 균일하게 되는 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 코팅 장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 코팅 장치의 분리 사시도이다.
도 6은 도 5의 심 플레이트의 정면도이다.
도 7은 도 5의 심 플레이트의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 코팅 장치의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 코팅 장치의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
본 명세서에서 사용되는 '결합' 또는 '연결'이라는 용어는, 하나의 부재와 다른 부재가 직접 결합되거나, 직접 연결되는 경우뿐만 아니라 하나의 부재가 이음부재를 통해 다른 부재에 간접적으로 결합되거나, 간접적으로 연결되는 경우도 포함한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 코팅 장치 또는 전극 코팅 방법에 의해 슬러리 사이에 에지조정물질이 제공되어 슬러리의 단부의 돌출부가 제거되고 슬러리의 전체 두께가 균일하게 되는 과정을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 코팅 장치의 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 코팅 장치의 분리 사시도이고, 도 6은 도 5의 심 플레이트의 정면도이며, 도 7은 도 5의 심 플레이트의 평면도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 코팅 장치의 단면도이며, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 코팅 장치의 단면도이다.
본 명세서에서 기재(300)는 집전체이고, 슬러리(400)는 전극 활물질 슬러리를 의미한다.
도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 코팅 장치는, 슬롯 다이 코터(100)와 에지조정물질제공수단(200)을 포함한다.
슬롯 다이 코터(100)는 토출구(150)를 통해 슬러리(400)를 기재(300) 상에 토출하여 도포하도록 마련되며, 이에 의해 기재(300)를 코팅하도록 마련된다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 슬롯 다이 코터(100)는, 다이 블록(110, 120)과, 심 플레이트(130)와, 매니폴드(140)를 포함한다.
다이 블록(110, 120)은 2개 이상일 수 있으며, 도 4 및 도 5에서와 같이, 하부 다이 블록(110)과 상부 다이 블록(120)의 2개로 마련될 수 있다.
하부 다이 블록(110)과 상부 다이 블록(120) 사이에는 심 플레이트(130)가 구비되며 이에 의해 슬롯(132)이 형성된다. 즉, 슬롯(132)은 하부 다이 블록(110)과 상부 다이 블록(120)이 서로 대면하는 곳 사이에 형성되는데, 하부 다이 블록(110)과 상부 다이 블록(120) 사이에 심 플레이트(130)가 개재되어 이들 사이에 간극이 마련되며, 이에 의해 슬러리(400)가 유동할 수 있는 통로에 해당하는 슬롯(132)이 형성될 수 있다.
하부 다이 블록(110)은 하부에 배치되고, 상부 다이 블록(120)은 하부 다이 블록(110)의 상측에 배치된다. 하부 다이 블록(110)과 상부 다이 블록(120)은 기재(300)를 향해 슬러리(400)가 토출될 수 있도록 토출구(150)가 기재(300)를 향하는 방향으로 설치된다. 그리고, 다이 블록(110, 120) 중 어느 하나에는 소정의 깊이를 가지며 슬롯(132)과 연통하는 매니폴드(140)가 구비된다.
하부 다이 블록(110)과 상부 다이 블록(120)의 전방에는 회전 가능하게 마련되는 코팅 롤(600)이 배치되는데, 코팅 롤(600)이 회전할때 기재(300)가 코팅 롤(600)을 따라 주행하게 되면 하부 다이 블록(110)과 상부 다이 블록(120) 사이의 토출구(150)를 통해 슬러리(400)가 기재(300)에 도포되면서 기재(300)가 코팅된다.
심 플레이트(130)는 적어도 2개의 다이 블록(110, 120) 사이, 예를 들어, 하부 다이 블록(110)과 상부 다이 블록(120) 사이에 구비되며, 토출구(150)와 연통된 슬롯(132)을 형성한다.
여기서, 슬러리(400)가 외부로 토출되는 토출구(150)는 하부 다이 블록(110)의 선단부인 하부 다이립(111)과, 상부 다이 블록(120)의 선단부인 상부 다이립(121) 사이에 형성된다. 토출구(150)는 다이립 사이가 이격되어 형성될 수 있다.
그리고, 심 플레이트(130)는 토출구(150)가 형성되는 영역을 제외하고 하부 다이 블록(110)과 상부 다이 블록(120) 사이의 틈새로 슬러리(400)가 누출되지 않도록 하는 가스켓(gasket)으로서의 기능을 겸하도록 밀봉성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.
여기서, 심 플레이트(130)에는 후술하는 에지조정물질제공수단(200)이 형성될 수 있다.
매니폴드(140)는 적어도 2개의 다이 블록(110, 120) 중 적어도 하나에 형성되며 슬러리(400)를 수용하도록 마련된다. 즉, 매니폴드(140)는 하부 다이 블록(110)에 형성될 수도 있고, 또는 상부 다이 블록(120)에 형성될 수도 있다.
매니폴드(140)는 외부에 설치된 공급 챔버(미도시)와 공급관(미도시)에 연결되어 슬러리(400)를 공급받는다. 매니폴드(140) 내에 슬러리(400)가 가득 차게 되면, 슬러리(400)가 슬롯(132)을 따라 흐름이 유도되고 토출구(150)를 통해 외부로 토출된다.
에지조정물질제공수단(200)은 슬러리(400)와 접촉하여 슬러리(400)의 단부에 형성된 돌출부(410)를 조정하도록 슬러리(400)로 에지조정물질(500)을 제공한다.
여기서, 에지조정물질(500)은 표면 장력 차이에 의해 슬러리(400)를 당기도록 마련되는 물질을 의미한다. 예를 들어, 에지조정물질(500)은 슬러리(400)와 동일한 용매를 사용한다. 그리고, 에지조정물질(500)은 에지조정물질(500)의 표면 장력이 슬러리(400)의 표면 장력 보다 크게 마련되는 각종 물질들을 포함할 수 있다.
에지조정물질(500)은 건조 후 탈리를 방지하기 위해 미리 설정된 범위의 접착력이 구비된 바인더 계열의 재료를 포함할 수 있다.
구체적인 예로, 에지조정물질(500)은 PTFE(Polytetrafluoroethylene)계, 폴리올레핀계, 폴리이미드계, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계, PVDF(Polyvinylidene fluoride), SBR(Styrene Butadiene Rubber)계, 세라믹계 및 실리콘계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 복수의 슬러리(400) 사이에 에지조정물질(500)이 제공되고, 에지조정물질(500)이 복수의 슬러리(400) 각각의 단부에 접촉된다.
그리고, 도 3을 참조하면, 에지조정물질(500)의 표면 장력이 슬러리(400)의 표면 장력보다 크므로, 에지조정물질(500)과 슬러리(400)의 표면 장력의 차이에 의한 힘이 작용하여 에지조정물질(500)이 W 자 형상으로 변하고, 슬러리(400)의 양측 단부 상측의 돌출부(410)는 에지조정물질(500)에 의해 당겨져 제거된다. 그리고, 슬러리(400)의 전체 두께가 균일하게 된다.
여기서, 에지조정물질(500)을 슬러리(400)에 제공하는 장치는 다양할 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시예로 에지조정물질제공수단(200)은 심 플레이트(130)의 적어도 일측에 형성된 유로(200a, 도 5 참조)로 마련될 수 있다. 즉, 기재(300)로 슬러리(400)를 제공하는 슬롯 다이 코터(100)에서 에지조정물질(500)도 함께 제공하도록 마련된다.
여기서, 에지조정물질(500)은 상부 다이 블록(120)에 형성된 관통공(700)을 통해 유로(200a)로 공급될 수 있다.
그리고, 에지조정물질(500)은 심 플레이트(130)에 형성된 유로(200a)를 통해 슬러리(400)로 제공될 수 있다. 즉, 에지조정물질(500)은 슬러리(400)에 접촉하도록 기재로 토출될 수 있다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 심 플레이트(130)는 심 살(131)을 포함하며, 유로(200a)는 심 플레이트(130)의 심 살(131)의 일측에 직선 형상의 홈으로 마련될 수 있다. 여기서, 심 살(131)은 중심부(131b)와 양측 단부(131a, 131c)에 마련될 수 있으며, 에지조정물질(500)이 이동하는 유로(200a)는 심 살(131)의 중심부(131b)와 심 살(131)의 양측 단부(131a, 131c) 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.
도 2 및 도 3에서와 같이, 슬러리(400)는 복수로 마련되고, 에지조정물질(500)은 복수의 슬러리(400) 사이에 제공되도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 에지조정물질(500)이 도 5의 심 살(131)의 중심부(131b)를 통해 제공되면 복수의 슬러리(400) 사이에 제공될 수 있다.
다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 에지조정물질(500)이 도 5의 심 살(131)의 양측 단부(131a, 131c)를 통해 제공되어 하나의 슬러리(400)에만 접촉하도록 마련될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 하나의 슬롯 다이 코터(100)를 통해 슬러리(400)와 에지조정물질(500)이 제공될 수도 있고, 또는 다른 실시예로 슬롯 다이 코터(100)와 에지조정물질(500)이 별개로 마련되어 슬러리(400)와 에지조정물질(500)이 각각 제공될 수도 있다.
도 8을 참조하면, 에지조정물질제공수단(200)은 에지조정물질코터(200b)일 수 있으며, 에지조정물질코터(200b)는 슬롯 다이 코터(100)와 별개로 마련되어 슬롯 다이 코터(100)의 하측에 배치된다. 여기서, 에지조정물질(500)이 슬러리(400)보다 먼저 기재(300)를 향해 토출된다.
도 9를 참조하면, 에지조정물질제공수단(200)은 역시 에지조정물질코터(200b)일 수 있으며, 에지조정물질코터(200b)는 슬롯 다이 코터(100)와 별개로 마련되어 슬롯 다이 코터(100)의 상측에 배치된다. 여기서, 슬러리(400)가 먼저 기재(300)를 향해 토출된 후 에지조정물질(500)이 슬러리(400)보다 늦게 슬러리(400)에 접촉하도록 기재(300)를 향해 토출된다.
도 8 및 도 9에서 에지조정물질코터(200b)는 슬러리(400)를 토출하는 슬롯 다이 코터(100)와 원리가 공통되므로, 이에 대한 상세한 설명은 슬롯 다이 코터(100)의 설명으로 대체한다.
그리고, 슬러리(400) 사이로 에지조정물질(500)을 제공할 수 있다면 다른 여러 가지 장치들이 더 포함될 수 있다.
한편, 에지조정물질(500)은 전극을 제조하는 과정에서 자연스럽게 절단되어 제거될 수 있다. 또는 에지조정물질(500)에 전극을 형성하는 물질이 포함되어 있으므로 제거되지 않아도 무방하다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 코팅 장치의 작용 및 효과에 대해 설명한다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 에지조정물질제공수단(200)은 슬롯 다이 코터(100)의 심 플레이트(130)에 형성된 유로(200a)로 마련될 수 있으며, 심 플레이트(130)에 형성된 유로(200a)를 통해 에지조정물질(500)이 슬러리(400)와 접촉하도록 기재(300)에 제공된다.
한편, 다른 실시예로 도 8을 참조하면, 에지조정물질제공수단(200)이 슬롯 다이 코터(100)와 별개로 마련되어 슬롯 다이 코터(100)의 하측에 배치되어 에지조정물질(500)이 제공되고, 또 다른 실시예로 도 9를 참조하면, 에지조정물질제공수단(200)이 슬롯 다이 코터(100)와 별개로 마련되어 슬롯 다이 코터(100)의 상측에 배치되어 에지조정물질(500)이 제공된다.
여기서, 슬러리(400)로 제공되는 에지조정물질(500)은 슬러리(400)와 용매는 동일하지만 슬러리(400)의 표면 장력보다 큰 표면 장력을 가지므로 슬러리(400)에 접촉하여 슬러리(400)의 당기며, 이에 의해, 슬러리(400)의 단부에 형성된 돌출부(410)를 제거하여 슬러리(400)의 전체 두께를 균일하게 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 코팅 방법의 작용 및 효과에 대해 설명한다. 다만, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 코팅 장치에서 설명한 부분과 공통되는 설명은 전술한 설명으로 대체한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 코팅 방법에서 설명한 내용 중 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 코팅 장치에서도 적용될 수 있는 내용은, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 코팅 장치에도 적용된다.
에지조정물질(500)을 슬러리(400)에 제공하는 방법은 다양할 수 있다. 장치를 사용할 수도 있고, 사용자가 직접 에지조정물질(500)을 슬러리(400)에 제공할 수도 있다.
전극 코팅 방법의 기재(300)에 슬러리(400)를 도포하고, 슬러리(400)와 접촉하여 슬러리(400)의 에지에 형성된 돌출부(410)를 조정하는 에지조정물질(500)을 슬러리(400)로 제공한다. 여기서, 슬러리(400)와 에지조정물질(500)의 도포 순서는 무방하다. 즉, 슬러리(400)를 기재(300)에 먼저 토출 후 에지조정물질(500)이 슬러리(400)에 접촉하도록 에지조정물질(500)을 기재(300)에 제공할 수도 있고, 또는, 에지조정물질(500)을 기재(300)에 먼저 제공 후 슬러리(400)가 에지조정물질(500)에 접촉하도록 슬러리(400)를 기재(300)에 토출할 수도 있으며, 또는, 슬러리(400)와 에지조정물질(500)을 동시에 기재(300)로 토출할 수도 있다.
여기서, 슬러리(400)는 복수로 마련되고, 에지조정물질(500)은 복수의 슬러리(400) 사이에 제공되도록 마련될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명은 이차 전지의 전극 코팅 장치 및 전극 코팅 방법에 관한 것으로서, 특히, 이차 전지와 관련된 산업에 이용 가능하다.

Claims (12)

  1. 기재에 슬러리를 도포하는 슬롯 다이 코터; 및
    상기 슬러리와 접촉하여 상기 슬러리의 단부에 형성된 돌출부를 조정하도록 상기 슬러리로 에지조정물질을 제공하는 에지조정물질제공수단을 포함하는 전극 코팅 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬러리는 복수로 마련되고,
    상기 에지조정물질은 복수의 상기 슬러리 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 전극 코팅 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 에지조정물질은 표면 장력 차이에 의해 상기 슬러리를 당기도록 마련되는 것을 특징으로 하는 전극 코팅 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 에지조정물질은 상기 슬러리와 동일한 용매를 사용하며, 상기 에지조정물질의 표면 장력이 상기 슬러리의 표면 장력 보다 크게 마련되는 것을 특징으로 하는 전극 코팅 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 에지조정물질은 건조 후 탈리를 방지하기 위해 미리 설정된 범위의 접착력이 구비된 바인더 계열의 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 코팅 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 에지조정물질은 PTFE(Polytetrafluoroethylene)계, 폴리올레핀계, 폴리이미드계, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계, PVDF(Polyvinylidene fluoride), SBR(Styrene Butadiene Rubber)계, 세라믹계 및 실리콘계 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 코팅 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 슬롯 다이 코터는,
    적어도 2개의 다이 블록;
    상기 적어도 2개의 다이 블록 사이에 구비되며, 상기 토출구와 연통된 슬롯을 형성하는 심 플레이트; 및
    상기 적어도 2개의 다이 블록 중 적어도 하나에 형성되며 상기 슬러리를 수용하는 매니폴드를 포함하며,
    상기 에지조정물질제공수단은 심 플레이트에 형성된 것을 특징으로 하는 전극 코팅 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 에지조정물질제공수단은 심 플레이트의 적어도 일측에 형성된 유로로 마련되며,
    상기 에지조정물질은 상기 심 플레이트에 형성된 상기 유로를 통해 상기 슬러리로 토출되는 것을 특징으로 하는 전극 코팅 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 심 플레이트는 심 살을 포함하며,
    상기 유로는 상기 심 플레이트의 심 살의 일측에 직선 형상의 홈으로 마련되는 것을 특징으로 하는 전극 코팅 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 에지조정물질제공수단은 상기 슬롯 다이 코터와 별개로 마련되어 상기 슬롯 다이 코터의 상측 또는 하측에 배치되며 상기 기재를 향해 상기 에지조정물질을 토출하도록 마련되는 에지조정물질코터인 것을 특징으로 하는 전극 코팅 장치.
  11. 기재에 슬러리를 도포하는 단계; 및
    상기 슬러리와 접촉하여 상기 슬러리의 에지에 형성된 돌출부를 조정하는 에지조정물질을 슬러리로 제공하는 단계를 포함하는 전극 코팅 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 슬러리는 복수로 마련되고,
    상기 에지조정물질은 복수의 상기 슬러리 사이에 제공되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 코팅 방법.
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