WO2023085770A1 - 전극 코팅 장치 및 방법 - Google Patents

전극 코팅 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2023085770A1
WO2023085770A1 PCT/KR2022/017550 KR2022017550W WO2023085770A1 WO 2023085770 A1 WO2023085770 A1 WO 2023085770A1 KR 2022017550 W KR2022017550 W KR 2022017550W WO 2023085770 A1 WO2023085770 A1 WO 2023085770A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
turbulence generator
electrode slurry
die coater
flow path
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/017550
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
유승재
이택수
전신욱
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
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to CN202280008944.6A priority Critical patent/CN116801990A/zh
Priority to JP2023541349A priority patent/JP2024502456A/ja
Priority to EP22893190.3A priority patent/EP4261917A1/en
Priority to US18/273,688 priority patent/US20240075494A1/en
Publication of WO2023085770A1 publication Critical patent/WO2023085770A1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0254Coating heads with slot-shaped outlet
    • B05C5/0258Coating heads with slot-shaped outlet flow controlled, e.g. by a valve
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/432Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction with means for dividing the material flow into separate sub-flows and for repositioning and recombining these sub-flows; Cross-mixing, e.g. conducting the outer layer of the material nearer to the axis of the tube or vice-versa
    • B01F25/4323Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction with means for dividing the material flow into separate sub-flows and for repositioning and recombining these sub-flows; Cross-mixing, e.g. conducting the outer layer of the material nearer to the axis of the tube or vice-versa using elements provided with a plurality of channels or using a plurality of tubes which can either be placed between common spaces or collectors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/34Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/10Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0254Coating heads with slot-shaped outlet
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F2025/91Direction of flow or arrangement of feed and discharge openings
    • B01F2025/916Turbulent flow, i.e. every point of the flow moves in a random direction and intermixes
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present specification relates to an electrode coating device and an electrode coating method.
  • lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries, which have advantages such as high energy density, discharge voltage, and output stability.
  • a secondary battery has a structure including an electrode assembly having a stacked structure of a positive electrode, a negative electrode, and a separator positioned between the positive electrode and the negative electrode.
  • the positive and negative electrodes are prepared by coating a slurry containing an active material on a current collector.
  • the present specification is intended to provide an electrode coating device and an electrode coating method.
  • An exemplary embodiment of the present specification includes a die coater for applying electrode slurry on a substrate, an inlet for supplying the electrode slurry to the die coater, a flow path having an end coupled to the inlet so that the electrode slurry moves toward the die coater, and a turbulence generator provided in the flow path to generate turbulence in the electrode slurry moving along the flow path.
  • Another embodiment of the present specification is an electrode coating method using a die coater for applying an electrode slurry on a substrate, before injecting the electrode slurry into the die coater, turbulence in the flow of the electrode slurry by passing through a turbulence generator generating a; injecting the electrode slurry that has passed through the turbulence generator into the die coater; And it provides an electrode coating method comprising the step of applying an electrode slurry on a substrate with the die coater.
  • the speed distribution of the coating material transferred from the supply tank to the slot die inlet can be uniform.
  • the electrode coating apparatus and method of one embodiment of the present specification it is possible to reduce the width direction deviation of the coating material transferred from the supply tank to the slot die inlet.
  • 1 is a schematic diagram showing an electrode coating device.
  • FIG. 2(a) is a perspective view and vertical cross-sectional view of a turbulence generator having a mesh pattern according to one embodiment
  • FIG. 2(b) is a perspective view and vertical cross-sectional view of a turbulence generator having a honeycomb structure according to another embodiment.
  • FIG 3 is an exploded perspective view illustrating an electrode coating device.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional electrode coating device, showing a path in which electrode slurry moves to a slot die tip and a flow rate in a flow path.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of an electrode coating apparatus according to an exemplary embodiment, illustrating a path in which electrode slurry moves to a slot die tip and a change in flow rate in a flow path due to a turbulence generator.
  • FIG. 6(a) is a perspective view and vertical cross-sectional view of a turbulence generator having a mesh pattern according to another embodiment
  • FIG. 6(b) is a perspective view and vertical cross-sectional view of a turbulence generator having a honeycomb structure according to another embodiment.
  • the electrode coating apparatus 100 includes a supply tank 50, a die coater 10, an inlet 20, a flow path 30, and a turbulence generator 40.
  • One end of the inlet 20 may be coupled to the electrode slurry passage 30 through which the electrode slurry is moved from the supply tank 50 .
  • a flow path 30 through which the electrode slurry moves from the supply tank 50 to the die coater 10 is formed, and a turbulence generator 40 is provided in the flow path 30.
  • the inlet 20 is a pipe protruding from the side of the die coater, one end of the turbulence generator 40 is fastened to the end of the pipe, and the other end is an electrode slurry supply pipe ( 60), and the passage 30 may be a path through which the electrode slurry moved from the electrode slurry supply pipe passes through the turbulence generator and is injected into the pipe.
  • FIG. 2(a) is a perspective view and vertical cross-sectional view of a turbulence generator having a mesh pattern according to one embodiment
  • FIG. 2(b) is a perspective view and vertical cross-sectional view of a turbulence generator having a honeycomb structure according to another embodiment.
  • a turbulence generator 40 is provided in the passage 30 .
  • the turbulence generator 40 may be installed as an integrated module with the flow path 30 or may be installed and separated as a replaceable module.
  • installation is simple, replacement is easy, and maintenance is easy.
  • the die coater 10 if the turbulence generator 40 is located inside the die coater 10, in order to replace the turbulence generator 40 in the die coater 10, the die coater 10 must be dismantled and separated, or the die coater 10 itself It is troublesome to have to replace the .
  • the turbulence generator 40 generates turbulence in the electrode slurry moving along the flow path 30 . It is preferable to select a shape that minimizes the pressure drop due to the addition of a structure in the flow path 30, and it is not preferable to use a shape that blocks fluidity in the flow path 30, that is, a plate that is not parallel to the flow direction. Specifically, if the turbulence generator 40 can form a turbulent flow to the extent that the flow is split with an additional structure, the distribution of velocity can be uniform while minimizing the pressure drop.
  • the structure constituting the turbulence generator 40 is a thin metal thread or a plate provided in parallel with the flow direction, so that the moving electrode slurry 2 moves along the plate. As the flow is ground under the influence of the edge, that is, the thickness of the plate, the speed deviation is reduced.
  • the electrode coating apparatus 100 includes a turbulence generator 40 to uniformize the speed distribution of the coating material transferred to the slot die inlet 20 .
  • a turbulence generator 40 to uniformize the speed distribution of the coating material transferred to the slot die inlet 20 .
  • the electrode slurry 2 moves to the slot die tip and passes through the turbulence generator, the variation in flow velocity is reduced due to turbulence, and the electrode slurry 2 with a uniform velocity distribution is applied more evenly do.
  • a cross section of the turbulence generator 40 may have a pattern in which a plurality of polygons are adjacent to each other vertically in the longitudinal direction of the passage.
  • the polygon is a planar figure having three or more vertices, and may specifically have 3 to 10 vertices.
  • the polygon may be a triangle, a quadrangle, a pentagon, or a hexagon.
  • the turbulence generator 40 may include a plate forming the polygon or a metal thread forming the polygon.
  • the plate may be a metal plate, and the material of the plate is not particularly limited as long as it can maintain sufficient strength for maintaining the shape without being affected by or not affected by the electrode slurry, but the material of the plate may be stainless steel such as SUS304.
  • the thickness of the plate is not particularly limited as long as it can maintain sufficient strength for maintaining its shape. For example, the thickness of the plate may be greater than or equal to 0.1 mm and less than or equal to 10 mm.
  • the material of the metal thread is not particularly limited as long as it can maintain sufficient strength for maintaining the shape without being affected by or not affected by the electrode slurry, but the material of the metal thread may be stainless steel such as SUS304.
  • the thickness of the metal thread that is, the diameter of the vertical section in the longitudinal direction, is not particularly limited as long as it can maintain sufficient strength for maintaining its shape.
  • the thickness of the metal thread may be 0.1 mm or more and 10 mm or less.
  • a cross section of the turbulence generator 40 may have a mesh pattern or a honeycomb structure perpendicular to the longitudinal direction of the passage.
  • the cross section of the turbulence generator 40 perpendicular to the longitudinal direction of the flow path 30, is a mesh pattern.
  • the density of the mesh pattern is too high, that is, if the area of the square of the minimum unit 41 is too narrow, the pressure drop increases, so the density of the mesh pattern is preferably low.
  • the area of the square of the minimum unit 41 of the mesh pattern is 3% or more, 4% or more, 5% or more, 6% or more, 7% or more, 8% or more, 9% or more, Alternatively, it may be 10% or more and 20% or less, specifically, 10% or more and 20% or less.
  • the flow velocity due to the turbulence generator can be equalized while minimizing the pressure drop.
  • the number of minimum units 41 that is, the number of squares is 10 or less.
  • the number of minimum units is the number of closed figures maintaining the shape of a repeated square.
  • the number of minimum units 41 that is, the number of squares may be 10.
  • the number of minimum units is the number of closed figures maintaining the shape of a repeated square.
  • the cross section of the turbulence generator 40 perpendicular to the longitudinal direction of the flow path, has a honeycomb structure.
  • the density of the honeycomb structure is too high, that is, if the area of the hexagon of the minimum unit 41 is too narrow, the pressure drop increases, so the density of the honeycomb structure is preferably low.
  • the area of the hexagon of the smallest unit (41) of the honeycomb structure is 3% or more, 4% or more, 5% or more, 6% or more, 7% or more, 8% or more, 9% or more of the total area of the cross section of the channel (30).
  • % or more, or 10% or more and may be 20% or less, specifically, 10% or more and 20% or less.
  • the flow velocity due to the turbulence generator 40 can be uniformed while minimizing the pressure drop.
  • the number of minimum units 41 that is, the number of hexagons, is 10 or less.
  • the number of minimum units is the number of closed figures maintaining the repeated hexagonal shape.
  • the number of minimum units 41 in the cross section of the passage 30 in the longitudinal direction, may be seven.
  • the number of minimum units is the number of closed figures maintaining the repeated hexagonal shape.
  • the die coater 10 applies the electrode slurry 2 on the substrate 1 .
  • the configuration of the die coater includes a first die, a second die, and a shim provided between the first die and the second die to discharge the electrode slurry, and at least one of the first die and the second die
  • An electrode slurry inlet 20 penetrating the side surface is provided.
  • the inlet 20 may be a simple hole or may protrude from a side surface of the die coater.
  • the inlet 20 may be a pipe that passes through a side surface of at least one of the first die and the second die and protrudes from the side surface.
  • One end of the inlet 20 may be coupled to an electrode slurry supply pipe 60 through which the electrode slurry is moved from the supply tank 50 .
  • the flow path 30 through which the electrode slurry moves from the supply tank 50 to the die coater 10 is formed.
  • a turbulence generator 40 may be provided in a pipe protruding from the side of the die coater or in the supply pipe 60 of the electrode slurry.
  • the electrode coating method using the die coater 10 for applying the electrode slurry 2 on the substrate before injecting the electrode slurry into the die coater 10, generating turbulence in the flow of the electrode slurry by passing it through a turbulence generator 40; injecting the electrode slurry that has passed through the turbulence generator into the die coater 10; And it provides an electrode coating method comprising the step of applying the electrode slurry (2) on the substrate (1) with the die coater (10).
  • Description of the electrode coating method may refer to the description of the electrode coating device.

Landscapes

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

Abstract

본 명세서는 공급탱크에서 슬롯 다이 주입구로 이송되는 코팅 물질의 속도 분포를 균일화하기 위해 난류 발생기를 포함하는 전극 코팅 장치 및 전극 코팅 방법에 관한 것이다.

Description

전극 코팅 장치 및 방법
본 출원은 2021년 11월 09일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2021-0153050호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 전극 코팅 장치 및 전극 코팅 방법에 관한 것이다.
최근 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되어 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 증가하고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력 저장장치에 관심도 크다.
특히 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이러한 수요에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께를 가지며 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높다. 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
일반적으로 이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 위치하는 분리막이 적층된 구조의 전극 조립체를 포함하는 구조이다. 상기 양극 및 음극은 집전체 상에 활물질을 포함하는 슬러리를 코팅함으로써 제조된다.
집전체 상에 활물질을 포함하는 슬러리를 코팅하는 방법 중 슬롯 다이는 전극 슬러리가 주입되는 중앙부의 압력이 높아 코팅 물질이 균등하게 도포되기 어렵다.
이에 따라, 공급탱크에서 슬롯 다이 주입구로 이송되는 코팅 물질의 속도 분포를 균일화하기 위한 연구가 필요하다.
본 명세서는 전극 코팅 장치 및 전극 코팅 방법을 제공하고자 한다.
본 명세서의 일 실시상태는 기재 상에 전극 슬러리를 도포하는 다이 코터, 상기 다이 코터로 상기 전극 슬러리를 공급하는 주입구, 상기 전극 슬러리가 상기 다이 코터 측으로 이동하도록, 상기 주입구에 단부가 결합된 유로, 및 상기 유로 내 구비되어, 상기 유로를 따라 이동하는 상기 전극 슬러리에 난류를 발생시키는 난류 발생기를 포함하는 것인 전극 코팅 장치를 제공한다.
본 명세서의 또 다른 실시상태는 기재 상에 전극 슬러리를 도포하는 다이 코터를 이용하는 전극 코팅 방법에 있어서, 상기 다이 코터에 상기 전극 슬러리를 주입하기 전에, 난류 발생기를 통과시켜 상기 전극 슬러리의 유동에 난류를 발생시키는 단계; 상기 난류 발생기를 통과한 전극 슬러리를 상기 다이 코터에 주입하는 단계; 및 상기 다이 코터로 기재 상에 전극 슬러리를 도포하는 단계를 포함하는 전극 코팅 방법을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태의 전극 코팅 장치와 방법에 따르면, 공급탱크에서 슬롯 다이 주입구로 이송되는 코팅 물질의 속도 분포를 균일화할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태의 전극 코팅 장치와 방법에 따르면, 공급탱크에서 슬롯 다이 주입구로 이송되는 코팅 물질의 폭 방향 편차를 줄일 수 있다.
도 1은 전극 코팅 장치를 도시한 개략도이다.
도 2(a)는 일 실시상태에 따라 매쉬패턴을 갖는 난류 발생기의 사시도 및 수직 단면도이고, 도 2(b)는 또 다른 실시상태에 따라 벌집구조를 갖는 난류 발생기의 사시도 및 수직 단면도이다.
도 3은 전극 코팅 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 종래 전극 코팅 장치의 단면도에서, 전극 슬러리가 슬롯 다이 팁으로 이동하는 경로와 유로 내 유동 속도를 나타낸 것이다.
도 5는 일 실시상태에 따른 전극 코팅 장치의 단면도에서, 전극 슬러리가 슬롯 다이 팁으로 이동하는 경로와 난류 발생기로 인한 유로 내 유동 속도의 변화를 나타낸 것이다.
도 6(a)는 다른 실시상태에 따라 매쉬패턴을 갖는 난류 발생기의 사시도 및 수직 단면도이고, 도 6(b)는 또 다른 실시상태에 따라 벌집구조를 갖는 난류 발생기의 사시도 및 수직 단면도이다.
<부호의 설명>
1: 기재 2: 전극 슬러리
10: 다이 코터 20: 주입구
30: 유로 40 난류 발생기
41: 최소단위
50: 공급 탱크 60: 전극 슬러리의 공급관
100: 전극 코팅 장치
이하에서는 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 도면은 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 도면에 의하여 한정되는 것은 아니다.
도 1은 전극 코팅 장치(100)를 도시한 개략도이다. 전극 코팅 장치(100)는 공급 탱크(50), 다이 코터(10), 주입구(20), 유로(30), 난류 발생기(40)를 포함한다. 상기 주입구(20)의 일단부는 공급 탱크(50)로부터 전극 슬러리가 이동되는 전극 슬러리의 유로(30)와 체결될 수 있다. 이와 같은 체결에 의해, 공급 탱크(50)로부터 다이 코터(10)까지 전극 슬러리가 이동하는 유로(30)가 형성되고, 이러한 유로(30) 내에 난류 발생기(40)가 구비된다.
도 3은 전극 코팅 장치(100)를 도시한 분해 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 주입구(20)는 상기 다이 코터의 측면으로부터 돌출된 배관이며, 상기 난류 발생기(40)의 일단부는 상기 배관의 단부에 체결되고, 타단부는 전극 슬러리의 공급관(60)의 단부와 체결되며, 상기 유로(30)는 상기 전극 슬러리의 공급관으로부터 이동된 전극 슬러리가 난류발생기를 통과하여 상기 배관으로 주입되는 경로일 수 있다.
도 2(a)는 일 실시상태에 따라 매쉬패턴을 갖는 난류 발생기의 사시도 및 수직 단면도이고, 도 2(b)는 또 다른 실시상태에 따라 벌집구조를 갖는 난류 발생기의 사시도 및 수직 단면도이다.
난류 발생기(40)는 상기 유로(30) 내 구비된다. 난류 발생기(40)는 상기 유로(30)와 일체형 모듈로 장착하거나, 교체형 모듈로 장착하여 분리할 수 있다. 특히, 난류 발생기(40)를 교체형 모듈로 장착하는 경우, 설치가 간편하고, 교체가 쉬워 유지보수가 용이하다. 반면, 난류 발생기(40)가 다이 코터(10) 내부에 위치한다면, 다이 코터(10) 내 난류 발생기(40)를 교체하기 위해서는 다이 코터(10)를 해체하여 분리하거나, 다이 코터(10) 자체를 교체해야 하기에 번거로움이 있다.
난류 발생기(40)는 상기 유로(30)를 따라 이동하는 상기 전극 슬러리에 난류를 발생시킨다. 유로(30) 내 구조물 추가로 인한 압력강하를 최소화하는 형상을 선택하는 것이 바람직하며, 유로(30) 내 유동성을 막는 형태, 즉 유동 방향과 평행하지 않는 판을 사용하는 것은 바람직하지 않다. 구체적으로, 난류 발생기(40)는 추가 구조물로 흐름이 갈라지는 정도의 난류를 형성할 수 있다면 압력 강하는 최소화하면서 속도의 분포를 균일화할 수 있다. 압력 강하는 최소화하면서 속도의 분포를 균일화하기 위해서, 난류 발생기(40)를 구성하는 구조물은 얇은 금속사이거나, 유동방향과 평행하게 구비된 판으로 구비되어, 이동하는 전극 슬러리(2)가 판의 모서리, 즉 판의 두께만큼의 영향을 받아 그 흐름이 갈아지면서 속도 편차를 감소시킨다.
도 4와 같이, 종래 전극 코팅 장치의 단면도에서, 전극 슬러리(2)가 슬롯 다이 팁으로 이동하면서 유로벽측 유속과 중앙부 유속의 편차가 커지는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 유속의 편차가 큰 경우 중앙부의 압력이 높아져 기재(1) 상에 전극 슬러리(2)가 균등하게 도포되지 않는다.
반면, 본 명세서에 따른 전극 코팅 장치(100)는 슬롯 다이 주입구(20)로 이송되는 코팅 물질의 속도 분포를 균일화하기 위해 난류 발생기(40)를 포함한다. 구체적으로, 도 5와 같이, 전극 슬러리(2)가 슬롯 다이 팁으로 이동하면서, 난류 발생기를 통과하면 난류에 의해 유속의 편차가 줄어들고, 속도 분포가 균일해진 전극 슬러리(2)는 보다 균등하게 도포된다.
상기 난류 발생기(40)의 단면은, 상기 유로의 길이방향의 수직으로, 다수의 다각형이 인접한 패턴일 수 있다. 상기 다수의 다각형이 인접하여 형성된 패턴 중 다각형은 3개 이상의 꼭짓점을 갖는 평면도형이며, 구체적으로 3 내지 10개의 꼭짓점을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 다각형은 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등일 수 있다.
상기 난류 발생기(40)는 상기 다각형을 형성하는 판을 포함하거나, 상기 다각형을 형성하는 금속사를 포함할 수 있다.
상기 판은 금속판일 수 있으며, 판의 재질은 전극 슬러리에 영향을 주거나 받지 않고 형태 유지를 위한 충분한 강도를 유지할 수 있다면 특별히 한정하지 않으나, 상기 판의 재질은 SUS304 등의 스테인리스강일 수 있다. 상기 판의 두께는 형태 유지를 위한 충분한 강도를 유지할 수 있다면 특별히 한정하지 않는다. 예를 들면, 상기 판의 두께는 0.1mm 이상 10mm 이하일 수 있다.
상기 금속사의 재질은 전극 슬러리에 영향을 주거나 받지 않고 형태 유지를 위한 충분한 강도를 유지할 수 있다면 특별히 한정하지 않으나, 상기 금속사의 재질은 SUS304 등의 스테인리스강일 수 있다. 상기 금속사의 굵기, 즉 길이방향의 수직단면의 지름은 형태 유지를 위한 충분한 강도를 유지할 수 있다면 특별히 한정하지 않는다. 예를 들면, 상기 금속사의 굵기는 0.1mm 이상 10mm 이하일 수 있다.
상기 난류 발생기(40)의 단면은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 유로의 길이방향의 수직으로, 매쉬패턴 또는 벌집구조일 수 있다.
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 상기 난류 발생기(40)의 단면은, 상기 유로(30)의 길이방향의 수직으로, 매쉬패턴이다. 이때, 매쉬패턴의 밀도가 너무 높으면, 즉 최소단위(41) 사각형의 넓이가 너무 좁으면, 압력 강하가 증가하므로, 매쉬패턴의 밀도는 낮은 것이 바람직하다. 상기 매쉬패턴의 최소단위(41) 사각형의 면적은, 유로(30) 단면 전체 면적의 3% 이상, 4% 이상, 5% 이상, 6% 이상, 7% 이상, 8% 이상, 9% 이상, 또는 10% 이상이고, 20% 이하일 수 있고, 구체적으로, 10% 이상 20% 이하일 수 있다. 이를 만족하는 경우, 압력 강하를 최소화하면서 난류 발생기로 인한 유속을 균일화할 수 있다. 상기 유로(30)의 길이방향의 단면에서, 최소단위(41)의 개수, 즉 사각형의 개수는 10개 이하이다. 여기서 최소단위의 개수는 반복되는 사각형의 형태를 유지하고 있는 폐쇄도형의 개수이다.
도 6(a)에 도시된 바와 같이, 상기 유로(30)의 길이방향의 단면에서, 최소단위(41)의 개수, 즉 사각형의 개수는 10개일 수 있다. 여기서 최소단위의 개수는 반복되는 사각형의 형태를 유지하고 있는 폐쇄도형의 개수이다.
도 2(b)에 도시된 바와 같이, 상기 난류 발생기(40)의 단면은, 상기 유로의 길이방향의 수직으로, 벌집구조이다. 이때, 벌집구조의 밀도가 너무 높으면, 즉 최소단위(41) 육각형의 넓이가 너무 좁으면, 압력 강하가 증가하므로, 벌집구조의 밀도는 낮은 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 벌집구조의 최소단위(41) 육각형의 면적은, 유로(30) 단면 전체 면적의 3% 이상, 4% 이상, 5% 이상, 6% 이상, 7% 이상, 8% 이상, 9% 이상, 또는 10% 이상이고, 20% 이하일 수 있고, 구체적으로, 10% 이상 20% 이하일 수 있다. 이를 만족하는 경우, 압력 강하를 최소화하면서 난류 발생기(40)로 인한 유속을 균일화할 수 있다. 상기 유로(30)의 길이방향의 단면에서, 최소단위(41)의 개수, 즉 육각형의 개수는 10개 이하이다. 여기서 최소단위의 개수는 반복되는 육각형의 형태를 유지하고 있는 폐쇄도형의 개수이다.
도 6(b)에 도시된 바와 같이, 상기 유로(30)의 길이방향의 단면에서, 최소단위(41)의 개수, 즉 육각형의 개수는 7개일 수 있다. 여기서 최소단위의 개수는 반복되는 육각형의 형태를 유지하고 있는 폐쇄도형의 개수이다.
상기 다이 코터(10)는 기재(1) 상에 전극 슬러리(2)를 도포한다. 상기 다이 코터의 구성은 제1 다이, 제2 다이 및 상기 제1 다이 및 상기 제2 다이의 사이에 전극 슬러리가 토출되도록 구비된 심을 포함하며, 상기 제1 다이 및 상기 제2 다이 중 적어도 하나의 측면을 관통하는 전극 슬러리의 주입구(20)가 구비된다. 상기 주입구(20)는 단순한 구멍일 수도 있고, 상기 다이 코터의 측면으로부터 돌출될 수 있다. 상기 주입구(20)는 상기 제1 다이 및 상기 제2 다이 중 적어도 하나의 측면을 관통하고 측면으로부터 돌출된 배관일 수 있다.
상기 주입구(20)의 일단부는 공급 탱크(50)로부터 전극 슬러리가 이동되는 전극 슬러리의 공급관(60)과 체결될 수 있다. 이와 같은 체결에 의해, 공급 탱크(50)로부터 다이 코터(10)까지 전극 슬러리가 이동하는 유로(30)가 형성된다. 이러한 유로에서, 상기 다이 코터의 측면으로부터 돌출된 배관 또는 상기 전극 슬러리의 공급관(60) 내에 난류 발생기(40)가 구비된 상태일 수 있다.
본 명세서의 또 다른 실시상태는 기재(1) 상에 전극 슬러리(2)를 도포하는 다이 코터(10)를 이용하는 전극 코팅 방법에 있어서, 상기 다이 코터(10)에 상기 전극 슬러리를 주입하기 전에, 난류 발생기(40)를 통과시켜 상기 전극 슬러리의 유동에 난류를 발생시키는 단계; 상기 난류 발생기를 통과한 전극 슬러리를 상기 다이 코터(10)에 주입하는 단계; 및 상기 다이 코터(10)로 기재(1) 상에 전극 슬러리(2)를 도포하는 단계를 포함하는 전극 코팅 방법을 제공한다.
상기 전극 코팅 방법의 설명은 전극 코팅 장치의 설명을 인용할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 기재 상에 전극 슬러리를 도포하는 다이 코터,
    상기 다이 코터로 상기 전극 슬러리를 공급하는 주입구,
    상기 전극 슬러리가 상기 다이 코터 측으로 이동하도록, 상기 주입구에 단부가 결합된 유로, 및
    상기 유로 내 구비되어, 상기 유로를 따라 이동하는 상기 전극 슬러리에 난류를 발생시키는 난류 발생기를 포함하는 것인 전극 코팅 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 유로의 길이방향의 수직으로, 상기 난류 발생기의 단면이 다수의 다각형이 인접한 패턴인 것인 전극 코팅 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 유로의 길이방향의 수직으로, 상기 난류 발생기의 단면은 매쉬패턴 또는 벌집구조인 것인 전극 코팅 장치.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 난류 발생기는 상기 다각형을 형성하는 판을 포함하는 것인 전극 코팅 장치.
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 난류 발생기는 상기 다각형을 형성하는 금속사를 포함하는 것인 전극 코팅 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 주입구는 상기 다이 코터의 측면으로부터 돌출된 배관이며,
    상기 난류 발생기의 일단부는 상기 배관의 단부에 체결되고, 타단부는 전극 슬러리의 공급관의 단부와 체결되며,
    상기 유로는 상기 전극 슬러리의 공급관으로부터 이동된 상기 전극 슬러리가 상기 난류발생기를 통과하여 상기 배관으로 주입되는 경로인 것인 전극 코팅 장치.
  7. 기재 상에 전극 슬러리를 도포하는 다이 코터를 이용하는 전극 코팅 방법에 있어서,
    상기 다이 코터에 상기 전극 슬러리를 주입하기 전에, 난류 발생기를 통과시켜 상기 전극 슬러리의 유동에 난류를 발생시키는 단계;
    상기 난류 발생기를 통과한 상기 전극 슬러리를 상기 다이 코터에 주입하는 단계; 및
    상기 다이 코터로 상기 기재 상에 상기 전극 슬러리를 도포하는 단계를 포함하는 전극 코팅 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 난류 발생기의 단면이 다수의 다각형이 인접한 패턴인 것인 전극 코팅 방법.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 난류 발생기의 단면은 매쉬패턴 또는 벌집구조인 것인 전극 코팅 방법.
PCT/KR2022/017550 2021-11-09 2022-11-09 전극 코팅 장치 및 방법 WO2023085770A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280008944.6A CN116801990A (zh) 2021-11-09 2022-11-09 电极涂覆设备及电极涂覆方法
JP2023541349A JP2024502456A (ja) 2021-11-09 2022-11-09 電極コーティング装置及び方法
EP22893190.3A EP4261917A1 (en) 2021-11-09 2022-11-09 Apparatus and method for coating electrode
US18/273,688 US20240075494A1 (en) 2021-11-09 2022-11-09 Apparatus and Method for Coating Electrode

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2021-0153050 2021-11-09
KR1020210153050A KR20230067200A (ko) 2021-11-09 2021-11-09 전극 코팅 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023085770A1 true WO2023085770A1 (ko) 2023-05-19

Family

ID=86336247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2022/017550 WO2023085770A1 (ko) 2021-11-09 2022-11-09 전극 코팅 장치 및 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240075494A1 (ko)
EP (1) EP4261917A1 (ko)
JP (1) JP2024502456A (ko)
KR (1) KR20230067200A (ko)
CN (1) CN116801990A (ko)
WO (1) WO2023085770A1 (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005213732A (ja) * 2004-01-27 2005-08-11 Chubu Shokusei:Kk モルタル又はコンクリート用吹付け装置
US20100251815A1 (en) * 2007-12-21 2010-10-07 Norgren Gmbh Thermal flow sensor with turbulence inducers
KR20120117067A (ko) * 2011-04-14 2012-10-24 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지의 전극판 코팅 장치
KR101212201B1 (ko) * 2010-07-02 2012-12-13 삼성에스디아이 주식회사 활물질 코팅 장치
JP2015058368A (ja) * 2013-09-17 2015-03-30 トヨタ自動車株式会社 塗工ダイとこれを有する塗工装置
KR20210153050A (ko) 2019-04-18 2021-12-16 니폰 제온 가부시키가이샤 비수계 이차 전지 전극용 바인더 조성물, 비수계 이차 전지 정극용 슬러리 조성물, 비수계 이차 전지용 정극, 및 비수계 이차 전지

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005213732A (ja) * 2004-01-27 2005-08-11 Chubu Shokusei:Kk モルタル又はコンクリート用吹付け装置
US20100251815A1 (en) * 2007-12-21 2010-10-07 Norgren Gmbh Thermal flow sensor with turbulence inducers
KR101212201B1 (ko) * 2010-07-02 2012-12-13 삼성에스디아이 주식회사 활물질 코팅 장치
KR20120117067A (ko) * 2011-04-14 2012-10-24 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지의 전극판 코팅 장치
JP2015058368A (ja) * 2013-09-17 2015-03-30 トヨタ自動車株式会社 塗工ダイとこれを有する塗工装置
KR20210153050A (ko) 2019-04-18 2021-12-16 니폰 제온 가부시키가이샤 비수계 이차 전지 전극용 바인더 조성물, 비수계 이차 전지 정극용 슬러리 조성물, 비수계 이차 전지용 정극, 및 비수계 이차 전지

Also Published As

Publication number Publication date
CN116801990A (zh) 2023-09-22
KR20230067200A (ko) 2023-05-16
JP2024502456A (ja) 2024-01-19
EP4261917A1 (en) 2023-10-18
US20240075494A1 (en) 2024-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101944618B (zh) 一种树状结构流场的质子交换膜燃料电池双极板
WO2023085770A1 (ko) 전극 코팅 장치 및 방법
CN109904483B (zh) 燃料电池双极板流场、双极板及电堆结构
WO2017030272A1 (ko) 진동을 이용한 전지셀 제조용 가스 트랩 제거 장치
CN103227090B (zh) 一种线性等离子体源
US20210408314A1 (en) Photovoltaic cell array and photovoltaic module
CN102082281B (zh) 燃料电池
WO2017026819A1 (ko) 선편광 극초단 테라헤르츠 파 발생장치
GB1211593A (en) Improvements in or relating to fuel cells with an emulsified-reactant-carrying electrolyte
CN101304094B (zh) 燃料电池极板及使用该极板的燃料电池
KR20190048090A (ko) 코팅용 슬롯 다이
KR20090015711A (ko) 전해질막 없는 마이크로 연료 전지
WO2023085671A1 (ko) 전극 슬러리 제공 장치, 코팅 장치 및 다이 코터
WO2021045442A1 (ko) 에어 벤트를 포함하는 슬롯 다이 코팅 장치
CN100527501C (zh) 一种用于燃料电池的流场板
KR101884381B1 (ko) 레독스 흐름 전지용 분리판 및 이를 포함하는 레독스 흐름 전지
CN110867594B (zh) 液流电池流场结构
CN210304376U (zh) 一种适用于实验室小型锂电池极片涂布装置
WO2021241902A1 (ko) 슬롯 다이 코팅장치
KR20180031998A (ko) 레독스 흐름전지용 전해액 혼합 장치
CN112928294A (zh) 一种液流电池电堆
CN219519377U (zh) 一种涂布垫片及涂布装置
CN220272515U (zh) 液流电池用液流流道、液流框装置及液流电池
WO2018101754A1 (ko) 분리판 및 이를 포함하는 연료전지 스택
CN219435907U (zh) 一种集流体、极片以及电芯

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: 22893190

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280008944.6

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023541349

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18273688

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022893190

Country of ref document: EP

Effective date: 20230713