WO2023101212A1 - 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스 - Google Patents

건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스 Download PDF

Info

Publication number
WO2023101212A1
WO2023101212A1 PCT/KR2022/015932 KR2022015932W WO2023101212A1 WO 2023101212 A1 WO2023101212 A1 WO 2023101212A1 KR 2022015932 W KR2022015932 W KR 2022015932W WO 2023101212 A1 WO2023101212 A1 WO 2023101212A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
roller
center
wheel drive
calendering
motor
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/015932
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김순
김동연
공진학
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 CN202280008620.2A priority Critical patent/CN116710270A/zh
Priority to EP22901571.4A priority patent/EP4254533A4/en
Publication of WO2023101212A1 publication Critical patent/WO2023101212A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B3/00—Presses characterised by the use of rotary pressing members, e.g. rollers, rings, discs
    • B30B3/005—Roll constructions
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/005—Control arrangements
    • B30B11/006—Control arrangements for roller presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/007—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a plurality of pressing members working in different directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/26—Programme control arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B3/00—Presses characterised by the use of rotary pressing members, e.g. rollers, rings, discs
    • B30B3/04—Presses characterised by the use of rotary pressing members, e.g. rollers, rings, discs co-operating with one another, e.g. with co-operating cones
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • 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 a calendering roll press for dry electrode production.
  • the present invention relates to a calendering roll press for manufacturing a dry electrode in which a calendering crown roll is separated into a plurality of parts and each part rotates independently.
  • the present invention relates to a calendering roll press for manufacturing dry electrodes capable of uniforming the quality of dry electrode sheets by differently adjusting the angular velocity of each part of the crown roll.
  • secondary batteries are electric vehicles and hybrid electric vehicles, which are being proposed as a solution to air pollution from conventional gasoline vehicles and diesel vehicles that use fossil fuels, as well as portable devices such as cell phones, laptops, and camcorders. It is also attracting attention as an energy source.
  • These secondary batteries are classified into lithium ion batteries, lithium ion polymer batteries, lithium polymer batteries, etc. according to the composition of electrodes and electrolytes, and the use of lithium ion polymer batteries, which are less likely to leak electrolyte and are easy to manufacture, is increasing.
  • secondary batteries are classified into cylindrical batteries and prismatic batteries in which electrode assemblies are embedded in cylindrical and prismatic metal cans, and pouch-type batteries in which electrode assemblies are embedded in pouch-type cases of aluminum laminate sheets, depending on the shape of the battery case. .
  • the electrode assembly embedded in the battery case is a power generating device capable of charging and discharging, consisting of a structure in which a positive electrode, a negative electrode, and a separator are interposed between the positive electrode and the negative electrode. It is classified into a rolled jelly roll type and a stack type in which a plurality of positive and negative electrodes formed in a predetermined size are sequentially stacked with a separator interposed therebetween.
  • an electrode process it has been common to manufacture an electrode through a wet electrode process in which a slurry containing an electrode active material, a binder, and a conductive material is applied on a current collector and then a solvent of the slurry is removed through a drying process.
  • the dry electrode process is prepared by mixing an electrode active material, a binder, and a conductive material without a liquid medium such as a solvent or a dispersion medium. It is a method of manufacturing an electrode by laminating.
  • This dry electrode process improves energy density and improves charge and discharge characteristics compared to the existing wet electrode process, so the lifespan is more than doubled compared to the existing wet electrode process, and the drying process required in the existing wet electrode process is not required. It has the advantage of not requiring a drying room for the drying process, space accordingly, and cost of drying energy.
  • the calendering process of manufacturing the dry electrode sheet is carried out through a calendering roll press in which a plurality of calendering crown rolls are arranged adjacently in multiple stages, and between each calendering crown roll arranged in multiple stages.
  • a process of injecting and stretching a dry electrode sheet is performed.
  • a dry electrode sheet for manufacturing an electrode by laminating with a current collector between a plurality of multi-stage calendering crown rolls is inserted and stretched while passing the dry electrode sheet.
  • calendering crown rolls are installed in multiple stages, and each calendering crown roll installed in multiple stages rotates at different speeds. At this time, the linear speed of each crown roll increases along the process direction. .
  • the calendering crown roll 101 has a diameter at the center of the roll larger than both sides to which the roll drive shafts 103a and 103b are connected, and is gently convex in the longitudinal direction of the roll. is formed
  • the dry electrode sheet 201 inserted between the calendering crown rolls 101, 101' and 101" does not pass between the calendering crown rolls 101, 101' and 101".
  • a bank phenomenon occurs that blocks the entrance due to clumping.
  • the occurrence frequency of this bank phenomenon increases as the diameter of the roll increases.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent Registration No. 10-0954617
  • the present invention was made to solve the above problems, and a calendering roll for producing a dry electrode can be divided into a plurality of calendering crown rolls and rotated independently so that the angular velocity of each part can be differently adjusted. It aims to provide a press.
  • the present invention sets the angular velocity of the center portion of the crown roll lower than the angular velocity of the side portion to suppress the bank phenomenon occurring at the entrance between the crown roll and the roll in the calendering process
  • a calendering roll press for manufacturing dry electrodes aims to do
  • an object of the present invention is to provide a calendering roll press for manufacturing dry electrodes capable of uniforming the quality of dry electrode sheets by differently adjusting the angular velocity of each part of the crown roll.
  • the present invention provides a calendering roll press for manufacturing a dry electrode in which a plurality of calendering crown rolls are arranged to stretch a dry electrode sheet, wherein inner wheel drive shafts protrude in the longitudinal direction at the center of both sides.
  • a center roller, and a first side roller and a second side roller having inner surfaces facing each other on both sides of the center roller, and a hollow outer wheel drive shaft through which an inner wheel drive shaft penetrates in the longitudinal direction protrudes from the center of the outer surface.
  • Calendering crown roll comprising a; and a motor independently rotating and driving the center roller and the first and second side rollers. It is characterized in that it includes.
  • the center roller and each side roller rotate at different angular velocities.
  • the angular velocity of the center roller is slower than the angular velocity of each side roller.
  • the angular velocities of the first and second side rollers are the same.
  • outer peripheral surfaces of the first side roller, the center roller, and the second side roller form a continuous parabolic surface in which the center roller is convex.
  • each inner wheel drive shaft of the center roller is formed longer than the outer wheel drive shafts of the first and second side rollers, so that each inner wheel drive shaft is exposed to the outside of the outer wheel drive shaft.
  • At least one bearing is provided between the inner periphery of the outer wheel drive shaft and the outer periphery of the inner wheel drive shaft.
  • the bearing is any one of a ball bearing, a roller bearing, or a journal bearing.
  • the motor includes a center motor connected to the center roller to rotate the center roller, and a side motor connected to the first side roller and the second side roller to rotate each side roller.
  • an inner wheel drive shaft formed on one side of the center roller is connected to a center motor to rotate, and each outer wheel drive shaft formed on outer surfaces of the first and second side rollers is connected to each side motor to rotate.
  • the inner wheel drive shaft is chain-connected to the center sprocket provided on the shaft of the center motor to rotate
  • each outer wheel drive shaft is chain-connected to the side sprocket provided on the shaft of each side motor to rotate independently.
  • an inner wheel drive shaft formed on one side of the center roller is connected to a center motor to rotate, and each outer wheel drive shaft formed on outer surfaces of the first and second side rollers is connected to one side motor to rotate together. do.
  • the inner wheel drive shaft is chained to a center sprocket provided on the shaft of the center motor and rotates
  • each outer wheel drive shaft is one shaft extending to both sides of one side motor Chain to each side sprocket provided on both sides are connected and rotate together.
  • one calendering crown roll is separated into a plurality of pieces, and each part is independently rotated so that the angular velocity of each part can be differently adjusted.
  • the quality of the dry electrode sheet can be made uniform by differently adjusting the angular velocity of each part of the crown roll.
  • FIG. 1 is a cross-sectional side view schematically showing a calendering crown roll of a calendering roll press for manufacturing a dry electrode according to the prior art.
  • FIG. 2 is a view schematically showing a calendering process of a calendering roll press for manufacturing a dry electrode according to the prior art.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a calendering roll press according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional side view schematically showing a calendering crown roll according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view along line A-A'.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing a calendering roll press according to another embodiment of the present invention.
  • Fig. 8 is a diagram schematically showing another modified example of the calendering roll press according to the present embodiment.
  • a center roller in which inner wheel drive shafts protrude in the longitudinal direction at the center of both sides, and the amount of the center roller Calendering crown rolls including first side rollers and second side rollers, each inner surface facing the side, and a hollow outer wheel drive shaft through which the inner wheel drive shaft penetrates in the longitudinal direction protrudes from the center of the outer surface; and a motor independently rotating and driving the center roller and the first and second side rollers.
  • being disposed "on” may include the case of being disposed at the bottom as well as at the top.
  • being disposed "on” may include the case of being disposed at the bottom as well as at the top.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a calendering roll press according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is a cross-sectional side view schematically showing a calendering crown roll according to the present embodiment.
  • 5 is a cross-sectional view along line A-A'.
  • 6 is a BB' cross-sectional view.
  • the calendering roll press 100 for manufacturing a dry electrode includes a dry electrode sheet (not shown) between a plurality of calendering crown rolls 1 installed. It is for stretching by passing through.
  • the calendering crown roll 1 including a center roller 10 and a first side roller 20a and a second side roller 20b provided on both sides of the center roller 10, And it is configured to include a motor 30 for rotating the center roller 10 and the first and second side rollers (20a, 20b).
  • the calendering crown roll 1 includes a center roller 10 and first side rollers 20a and second side rollers 20b whose inner surfaces face each other on both sides of the center roller 10 .
  • the center roller 10 has inner wheel drive shafts 11 protruding in the longitudinal direction at the center of both sides.
  • the center roller 10 has rod-shaped inner wheel drive shafts 11 protruding in the longitudinal direction of the center roller 10 at the center of both sides.
  • the first side roller 20a and the second side roller 20b are provided on both sides of the center roller 10, respectively.
  • first side roller 20a and the second side roller 20b face both sides of the center roller 10, and the first side roller 20a and the second side roller 20b face each other.
  • the outer wheel drive shafts 21a and 21b protrude from the center of the outer surface in the longitudinal direction.
  • the outer wheel drive shafts 21a and 21b of the first side roller 20a and the second side roller 20b are hollow so that the inner wheel drive shaft 11 of the center roller 10 passes therethrough.
  • the inner surfaces of the first side roller 20a and the second side roller 20b face each other with respect to both side surfaces of the center roller 10, and the first side roller 20a and the second side roller face each other.
  • the inner wheel drive shaft 11 penetrates and protrudes outside the outer wheel drive shafts 21a and 21b.
  • the outer peripheral surfaces of the first side roller 20a, the center roller 10, and the second side roller 20b form a continuous parabolic surface in which the center roller 10 is convex.
  • the hollow outer wheel drive shafts 21a and 21b are inserted into each inner wheel drive shaft 11 protruding from the center of both sides of the center roller 10, and the first side is formed on both sides of the center roller 10.
  • a roller 20a and a second side roller 20b are respectively installed.
  • the motor 30 is connected to the center roller 10, the first side roller 20a, and the second side roller 20b to operate the center roller 10 and the first and second side rollers 20a and 20b. rotate independently.
  • the motor 30 is connected to a center motor 31 connected to the center roller 10 to rotate the center roller 10 and connected to the first side roller 20a and the second side roller 20b It includes a side motor 35 that rotates the first side roller 20a and the second side roller 20b.
  • the side motor 35 is connected to the first side roller 20a and is connected to the first side motor 35a which rotates the first side roller 20a and the second side roller 20b to rotate the second side roller 20a.
  • a second side motor 35b for rotating the side roller 20b may be included.
  • the inner wheel drive shaft 11 formed on one side of the inner wheel drive shaft 11 formed on both side surfaces of the center roller 10 is connected to the center motor 31 to rotate, ,
  • the outer wheel driving shafts 21a and 21b formed on the outer surfaces of the first side roller 20a and the second side roller 20b are connected to the first side motor 35a and the second side motor 35b, respectively. turn and rotate
  • the center roller 10 and the side rollers 20a and 20b rotate at different angular velocities. That is, since the center roller 10 located at the center of the calendering crown roll 1 and the side rollers 20a and 20b provided on both sides of the center roller 10 are structurally separated from each other, they are independent rollers. , It is possible to rotate the angular velocity of each roller (10, 20a, 20b) differently from each other.
  • the angular velocity of the center roller 10 of the calendering crown roll 1 is set to be slower than the angular velocity of each side roller 20a, 20b provided on both sides of the center roller 10.
  • the angular velocities of the first side roller 20a and the second side roller 20b are set equal to each other.
  • first side roller 20a and the second side roller 20b which are set faster than the angular velocity of the center roller 10 in the calendering crown roll 1, rotate at the same angular velocity.
  • the calendering roll press 100 for manufacturing a dry electrode according to the present invention may further include a control unit (not shown), which includes the center motor 31, the first side motor 35a, and the second side motor 35a. It is electrically connected to the motor 35b to control the angular velocity of the center roller 10, the first side roller 20a, and the second side roller 20b.
  • the side rollers 20b can be controlled to rotate at the same angular velocity as each other.
  • the angular velocities of the first side roller 20a and the second side roller 20b are set equal to each other, but in some cases, the first side roller 20a and the second side roller ( It is also possible to more effectively suppress the bank phenomenon that may occur between the calendering crown rolls 1 by setting the angular velocity of 20b) differently.
  • each inner wheel drive shaft 11 of the center roller 10 is longer than the outer wheel drive shafts 21a and 21b of the first and second side rollers 20a and 20b, so that the Ends are exposed to the outside of the outer wheel drive shafts 21a and 21b.
  • the inner wheel drive shaft 11 of the center roller 10 is connected to the center motor 31, and the outer wheel drive shafts 21a and 21b of the first and second side rollers 20a and 20b are It is connected to the first and second side motors 35a and 35b.
  • the inner wheel driving shaft 11 is connected to the center sprocket 33 provided on the shaft 32 of the center motor 31 by a chain 34 to rotate, and one side of the center roller 10
  • the first side roller 20a provided on is connected to the side sprocket 37 provided on the shaft 36 of the first side motor 35a by a chain 38 and rotates, and the other side of the center roller 10
  • the second side rollers 20b provided in the second side motor 35b are connected to the side sprockets 37 provided on the shaft 36 of the second side motor 35b by a chain 38, so that all the rollers 10, 20a, and 20b are Can rotate independently.
  • the inner wheel drive shaft 11 and the outer wheel drive shafts 21a and 21b are connected to the sprockets 33 and 37 of the motors 31, 35a and 35b by chains 34 and 38. Although connected to rotate, the inner wheel drive shaft 11 and each of the outer wheel drive shafts 21a and 21b may be connected with a belt to rotate, and various other power transmission mechanisms may be applied.
  • At least one bearing 23 is provided between the inner periphery of the outer wheel drive shafts 21a and 21b and the outer periphery of the inner wheel drive shaft 11 .
  • outer wheel drive shafts 21a and 21b formed in a hollow shape in the first and second side rollers 20a and 20b and the inner wheel drive shaft of the center roller 10 installed through the outer wheel drive shafts 21a and 21b ( 11) is provided with a bearing 23 between them.
  • a plurality of bearings 23 may be provided around the inner wheel drive shaft 11 to correspond to the penetration length of the inner wheel driving shaft 11 .
  • the bearing 23 is provided between the outer wheel drive shafts 21a and 21b and the inner wheel drive shaft 11, the inner wheel drive shaft 11 rotating within the hollow outer wheel drive shafts 21a and 21b is stably stabilized. Together with support, energy loss due to friction can be reduced.
  • the bearing 23 may be formed of any one of a ball bearing, a roller bearing, or a journal bearing.
  • rolling bearings or sliding bearings can be appropriately selected depending on design conditions such as axial load and rotational speed.
  • the calendering crown roll 1 composed of the center roller 10 and the first and second side rollers 20a and 20b are adjacent to each other.
  • a plurality of electrode sheets are arranged, and the dry electrode sheet is stretched while passing it between the plurality of calendering crown rolls 1.
  • a center motor 31 for rotating the center roller 10 a first side motor 35a for rotating the first side roller 20a and the second side roller 20b, and a second side motor 31, respectively.
  • the center roller 10, the first side roller 20a, and the second side roller 20b are rotated by driving the motor 35b.
  • center roller 10 and the first side roller 20a and the second side roller 20b provided on both sides of the center roller 10 rotate at different angular velocities, but the center roller 10 The angular velocity of ) is set to rotate slower than the angular velocity of the first side rollers 20a and the second side rollers 20b provided on both sides of the center roller 10, respectively.
  • first side motor 35a and the second side motor 35b are set so that the angular velocity of the first side roller 20a and the second side roller 20b is equal to each other and faster than the angular velocity of the center roller 10. By controlling it, it is possible to suppress the bank phenomenon occurring in the dry electrode sheet passing between the calendering crown rolls 1.
  • the present invention separates the calendering crown roll 1 into three parts, the center roller 10, the first side roller 20a, and the second side roller 20b, and the separated center roller ( 10) and the angular velocities of the first and second side rollers 20a and 20b are different.
  • the angular velocities of the first and second side rollers 20a and 20b are the same while the angular velocities of the center roller 10 are different.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing a calendering roll press according to another embodiment of the present invention.
  • Fig. 8 is a diagram schematically showing another modified example of the calendering roll press according to the present embodiment.
  • the calendering roll press 100' includes first side rollers 20a and second side rollers provided on both sides of the center roller 10, respectively. (20b) is connected to one side motor (35) and rotates.
  • the inner wheel driving shaft 11 formed on one side of the center roller 10 is connected to the center motor 31 to rotate, and each outer wheel of the first side roller 20a and the second side roller 20b is rotated.
  • the driving shafts 21a and 21b are commonly connected to one side motor 35 to rotate.
  • the inner wheel drive shaft 11 of the center motor 31 is connected to the center sprocket 33 provided on the shaft 32 of the center motor 31 by a chain 34 to rotate, and each outer wheel drive shaft ( 21a and 21b are connected by a chain 38 to each side sprocket 37 provided on one shaft 36 extending to both sides of one side motor 35 and rotate together.
  • the first side roller 20a and the second side roller 20b connected to one side motor 35 rotate at the same angular velocity, and unlike the first embodiment, one side motor By rotating the first side roller 20a and the second side roller 20b through (35), the overall configuration can be simplified and equipment cost can be reduced.
  • one shaft 36 extends to both sides of the side motor 35, and side sprockets 37 are provided on both sides of the shaft 36, respectively. It is provided and rotatably connected to each side roller (20a, 20b) by a chain (38),
  • one shaft 36 extends only to one side of the side motor 35, and the shaft 36 It is also possible that side sprockets 37 are provided at regular intervals and rotatably connected to each side roller 20a, 20b by a chain 38.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

개시되는 발명은, 캘린더링 크라운 롤이 복수 개로 배치되어 건식 전극 시트를 연신하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스에 있어서, 양 측면 중심부에 길이방향으로 내륜 구동축이 돌출형성되는 센터 롤러, 및 센터 롤러의 양 측면에 대해 각각의 내측면이 대면하고, 외측면 중심부에 길이방향으로 내륜 구동축이 관통하는 중공형의 외륜 구동축이 돌출형성되는 제1 사이드 롤러와 제2 사이드 롤러를 포함하는 캘린더링 크라운 롤; 및 센터 롤러와 제1 및 제2 사이드 롤러를 독립적으로 회전구동하는 모터; 를 포함한다.

Description

건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스
본 출원은 2021.12.03.자 대한민국특허출원 제10-2021-0172100호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 대한민국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 본 발명은 캘린더링 크라운 롤을 복수 개로 분리하여 각 부분이 독립적으로 회전하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 크라운 롤의 각 부분의 각속도를 다르게 조절하여 건식 전극 시트의 품질을 균일하게 할 수 있는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다.
또한, 이차전지는, 핸드폰, 노트북, 캠코더 등과 같은 휴대용 기기뿐만 아니라, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다.
따라서, 이차전지를 사용하는 애플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.
이러한 이차전지는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되며, 전해액의 누액 가능성이 적고, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 증가하고 있다.
일반적으로, 이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형과 각형의 금속 캔에 내장되는 원통형 전지 및 각형 전지, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되는 파우치형 전지로 분류된다.
그리고, 전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리롤 형태, 및 소정 크기로 형성되는 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재한 상태에서 순차적으로 적층하는 스택형으로 분류된다.
여기서, 전기 자동차 등은 고출력의 전기 에너지가 사용되기 때문에 다수의 배터리 모듈이 요구되며, 이러한 배터리 모듈은 내부에 다수의 전지셀이 직렬 또는 병렬로 연결된다.
한편, 전극 공정에서, 집전체 상에 전극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 슬러리를 도포한 후 건조 과정을 통해 슬러리의 용제를 제거하는 습식 전극 공정을 통해 전극을 제조하는 것이 일반적이었다.
상술한 바와 같은 습식 전극 공정은, 집전체에 도포된 슬러리로부터 용제를 제거하기 위한 에너지가 필요하기 때문에 제조비용이 높아져, 생산성 향상이 어려운 점이 있었다.
따라서, 슬러리를 집전체에 도포하지 않고, 건식 전극 공정을 통해 전극을 제조하는 방법이 제안되고 있다.
건식 전극 공정은 전극 활물질, 바인더 및 도전재 등을 용매나 분산매 등과 같은 액상 매질 없이 혼합하여 제조하며, 분말 혼합물은 캘린더링 공정을 통해 건식 전극 시트로 제조되고, 제조된 건식 전극 시트를 집전체에 라미네이팅하여 전극을 제조하는 방식이다.
이러한 건식 전극 공정은 기존 습식 전극 공정에 비하여 에너지 밀도를 향상시키고, 충방전 특성이 향상되어 수명이 기존 습식 전극 공정에 비해 2배 이상 늘어나며, 기존 습식 전극 공정에서 요구되는 건조 공정이 요구되지 않아, 건조 공정을 위한 건조실 및 이에 따른 공간, 그리고 건조 에너지 비용이 소요되지 않는 장점이 있다.
여기서, 건식 전극 공정에서, 건식 전극 시트를 제조하는 캘린더링 공정은 복수의 캘린더링 크라운 롤을 인접하게 다단으로 배치한 캘린더링 롤 프레스를 통해 진행되고, 다단으로 배치된 각 캘린더링 크라운 롤 사이에 건식 전극 시트를 투입하여 연신하는 공정을 진행한다.
즉, 복수 개로 구비되는 다단의 캘린더링 크라운 롤 사이에 집전체와 라미네이팅하여 전극을 제조하기 위한 건식 전극 시트를 투입하여 통과시키면서 건식 전극 시트를 연신한다.
여기서, 캘린더링 롤 프레스는 캘린더링 크라운 롤을 다단으로 설치하고, 다단으로 설치된 각 캘린더링 크라운 롤이 서로 다른 속도로 회전하게 되며, 이때 공정 진행 방향을 따라 각 크라운 롤의 선속도가 증가하게 된다.
도 1에 도시하고 있는 바와 같이, 캘린더링 크라운 롤(101)은 롤 구동축(103a, 103b)이 연결되는 양측 보다 롤의 중앙 부분의 직경이 크게 형성되어 롤의 길이방향으로 완만하게 볼록한 곡선 형태로 형성된다.
이에 따라, 서로 인접한 크라운 롤과 크라운 롤의 선속도 비가 특정값을 넘을 경우, 롤의 직경이 작은 측면부에 비하여 롤의 직경이 큰 중앙부의 입구로 투입되는 건식 전극 시트의 중앙이 롤과 롤 사이를 통과하지 못하고 막히는 뱅크 현상의 발생 위험이 높다.
즉, 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 캘린더링 크라운 롤(101, 101', 101") 사이로 투입된 건식 전극 시트(201)가 캘린더링 크라운 롤(101, 101', 101") 사이를 통과하지 못하고 뭉쳐져서 입구를 막는 뱅크 현상이 발생된다.
이러한 뱅크 현상은 롤의 직경이 증가할 수록 발생 빈도가 증가한다.
상술한 바와 같이, 캘린더링 크라운 롤 사이를 통과하는 건식 전극 시트에 뱅크 현상이 발생되면, 균일한 품질의 건식 전극 시트의 생산이 어려우며, 건식 전극 시트의 품질이 저하된다는 문제점이 있었다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 대한민국 등록특허 제10-0954617호
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 만들어진 것으로서, 하나의 캘린더링 크라운 롤을 복수 개로 분리하고, 각 부분이 독립적으로 회전되도록 이루어져 각 부분의 각속도를 다르게 조절할 수 있는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 크라운 롤의 센터부의 각속도를 사이드부의 각속도 보다 낮게 설정하여 캘린더링 공정에서 크라운 롤과 롤 사이의 입구에서 발생되는 뱅크 현상을 억제할 수 있는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 크라운 롤의 각 부분의 각속도를 다르게 조절하여 건식 전극 시트의 품질을 균일하게 할 수 있는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 과제를 실현하기 위하여 본 발명은, 캘린더링 크라운 롤이 복수 개로 배치되어 건식 전극 시트를 연신하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스에 있어서, 양 측면 중심부에 길이방향으로 내륜 구동축이 돌출형성되는 센터 롤러, 및 센터 롤러의 양 측면에 대해 각각의 내측면이 대면하고, 외측면 중심부에 길이방향으로 내륜 구동축이 관통하는 중공형의 외륜 구동축이 돌출형성되는 제1 사이드 롤러와 제2 사이드 롤러를 포함하는 캘린더링 크라운 롤; 및 센터 롤러와 제1 및 제2 사이드 롤러를 독립적으로 회전구동하는 모터; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로서, 센터 롤러와 각 사이드 롤러가 서로 다른 각속도로 회전한다.
다른 하나의 예로서, 센터 롤러의 각속도가 각 사이드 롤러의 각속도 보다 느리다.
또 다른 하나의 예로서, 제1 및 제2 사이드 롤러의 각속도는 서로 동일하다.
구체적인 예로서, 제1 사이드 롤러와 센터 롤러 및 제2 사이드 롤러의 외주면은 센터 롤러가 볼록한 연속적인 포물면을 형성한다.
하나의 예로서, 센터 롤러의 각 내륜 구동축은 제1 및 제2 사이드 롤러의 외륜 구동축 보다 길게 형성되어, 각 내륜 구동축이 외륜 구동축의 외부로 노출된다.
다른 하나의 예로서, 외륜 구동축의 내주연과 내륜 구동축의 외주연 사이에는 적어도 하나 이상의 베어링이 구비된다.
구체적인 예로서, 베어링은, 볼 베어링, 롤러 베어링 또는 저널 베어링 중 어느 하나이다.
다른 구체적인 예로서, 모터는, 센터 롤러에 연결되어 센터 롤러를 회전시키는 센터 모터, 및 제1 사이드 롤러와 제2 사이드 롤러에 연결되어 각 사이드 롤러를 회전시키는 사이드 모터를 포함한다.
하나의 예로서, 센터 롤러의 일측면에 형성된 내륜 구동축은 센터 모터에 연결되어 회전하고, 제1 및 제2 사이드 롤러의 외측면에 형성되는 각 외륜 구동축은 각각의 사이드 모터에 연결되어 회전한다.
구체적인 예로서, 내륜 구동축은 센터 모터의 샤프트에 구비되는 센터 스프로킷에 체인으로 연결되어 회전하고, 각 외륜 구동축은 각 사이드 모터의 샤프트에 구비되는 사이드 스프로킷에 체인으로 연결되어 독립적으로 회전한다.
다른 하나의 예로서, 센터 롤러의 일측면에 형성된 내륜 구동축은 센터 모터에 연결되어 회전하고, 제1 및 제2 사이드 롤러의 외측면에 형성되는 각 외륜 구동축은 하나의 사이드 모터에 연결되어 함께 회전한다.
구체적인 예로서, 내륜 구동축은 센터 모터의 샤프트에 구비되는 센터 스프로킷에 체인으로 연결되어 회전하고, 각 외륜 구동축은 하나의 사이드 모터의 양 측면으로 연장되는 하나의 샤프트 양 쪽에 구비되는 각 사이드 스프로킷에 체인으로 연결되어 함께 회전한다.
본 발명에 의하면, 하나의 캘린더링 크라운 롤을 복수 개로 분리하고, 각 부분이 독립적으로 회전되도록 이루어져 각 부분의 각속도를 다르게 조절할 수 있다.
그리고, 크라운 롤의 센터부의 각속도를 사이드부의 각속도 보다 낮게 설정함으로써 캘린더링 공정에서 크라운 롤과 롤 사이의 입구에서 발생되는 뱅크 현상을 억제할 수 있다.
또한, 크라운 롤의 각 부분의 각속도를 다르게 조절하여 건식 전극 시트의 품질을 균일하게 할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스의 캘린더링 크라운 롤을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스의 캘린더링 공정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 의한 캘린더링 롤 프레스를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 실시형태에 의한 캘린더링 크라운 롤을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 5는 A-A'선 단면도이다.
도 6은 B-B'선 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 캘린더링 롤 프레스를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 실시형태에 의한 캘린더링 롤 프레스의 다른 변형예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
[부호의 설명]
1 : 캘린더링 크라운 롤
10 : 센터 롤러
11 : 내륜 구동축
20a : 제1 사이드 롤러
20b : 제2 사이드 롤러
21a, 21b : 외륜 구동축
23 : 베어링
30 : 모터
31 : 센터 모터
32 : 샤프트
33 : 센터 스프로킷
34 : 체인
35 : 사이드 모터
35a : 제1 사이드 모터
35b : 제2 사이드 모터
36 : 샤프트
37 : 사이드 스프로킷
38 : 체인
100, 100', 100" : 캘린더링 롤 프레스
본 발명은, 캘린더링 크라운 롤이 복수 개로 배치되어 건식 전극 시트를 연신하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스에 있어서, 양 측면 중심부에 길이방향으로 내륜 구동축이 돌출형성되는 센터 롤러, 및 센터 롤러의 양 측면에 대해 각각의 내측면이 대면하고, 외측면 중심부에 길이방향으로 내륜 구동축이 관통하는 중공형의 외륜 구동축이 돌출형성되는 제1 사이드 롤러와 제2 사이드 롤러를 포함하는 캘린더링 크라운 롤; 및 센터 롤러와 제1 및 제2 사이드 롤러를 독립적으로 회전구동하는 모터; 를 포함하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스를 제공한다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 명세서 전체에서 사용되는, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 발명의 명세서에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치 된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
(제1 실시형태)
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 의한 캘린더링 롤 프레스를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4는 본 실시형태에 의한 캘린더링 크라운 롤을 개략적으로 나타내는 측단면도이다. 도 5는 A-A'선 단면도이다. 도 6은 B-B'선 단면도이다.
도 3 및 도 4에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 의한 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스(100)는 복수 개로 설치되는 캘린더링 크라운 롤(1) 사이로 건식 전극 시트(미도시)를 통과시켜 연신하기 위한 것이다.
도시된 실시형태에서는, 센터 롤러(10)와 상기 센터 롤러(10)의 양 측에 구비되는 제1 사이드 롤러(20a)와 제2 사이드 롤러(20b)를 포함하는 캘린더링 크라운 롤(1), 그리고 상기 센터 롤러(10)와 제1 및 제2 사이드 롤러(20a, 20b)를 회전시키는 모터(30)를 포함하여 구성된다.
상기 캘린더링 크라운 롤(1)은 센터 롤러(10)와 상기 센터 롤러(10)의 양 측면에 내측면이 대면하는 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)를 포함한다.
상기 센터 롤러(10)는 양 측면 중심부에 길이방향으로 내륜 구동축(11)이 돌출형성된다.
즉, 도 5에 도시하고 있는 바와 같이, 상기 센터 롤러(10)는 양 측면 중심부에 센터 롤러(10)의 길이방향으로 봉상체형상의 내륜 구동축(11)이 돌출형성된다.
상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)는 상기 센터 롤러(10)의 양 측면에 각각 구비된다.
여기서, 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)는 센터 롤러(10)의 양 측면에 대해 내측면이 대면하고, 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 외측면 중심부에는 길이방향으로 외륜 구동축(21a, 21b)이 돌출형성된다.
그리고, 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 외륜 구동축(21a, 21b)은 상기 센터 롤러(10)의 내륜 구동축(11)이 관통되도록 중공형으로 형성된다.
이로 인해, 상기 센터 롤러(10)의 양 측면에 대해 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 내측면이 각각 대면하고, 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 외측면 중심부에 구비된 외륜 구동축(21a, 21b)의 길이방향으로는 상기 내륜 구동축(11)이 관통하여 외륜 구동축(21a, 21b) 바깥으로 그 단부가 돌출된다.
그리고, 상기 제1 사이드 롤러(20a)와 센터 롤러(10) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 외주면은 상기 센터 롤러(10)가 볼록한 연속적인 포물면을 형성한다.
여기서, 상기 센터 롤러(10)의 양 측면 중심부에 돌출형성되는 각 내륜 구동축(11)에 중공형의 외륜 구동축(21a, 21b)이 끼워지는 형태로 센터 롤러(10)의 양 측에 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)가 각각 설치된다.
상기 모터(30)는 상기 센터 롤러(10)와 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)에 연결되어 센터 롤러(10)와 제1 및 제2 사이드 롤러(20a, 20b)를 독립적으로 회전구동시킨다.
여기서, 상기 모터(30)는 상기 센터 롤러(10)에 연결되어 센터 롤러(10)를 회전시키는 센터 모터(31) 및 상기 제1 사이드 롤러(20a)와 제2 사이드 롤러(20b)에 연결되어 제1 사이드 롤러(20a)와 제2 사이드 롤러(20b)를 회전시키는 사이드 모터(35)를 포함한다.
이때, 상기 사이드 모터(35)는 제1 사이드 롤러(20a)에 연결되어 상기 제1 사이드 롤러(20a)를 회전시키는 제1 사이드 모터(35a)와 제2 사이드 롤러(20b)에 연결되어 제2 사이드 롤러(20b)를 회전시키는 제2 사이드 모터(35b)를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 구조에 의하면, 상기 센터 롤러(10)의 양 측면에 각각 형성되는 내륜 구동축(11) 중 어느 일측면에 형성되는 내륜 구동축(11)은 상기 센터 모터(31)에 연결되어 회전하고, 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 외측면에 형성되는 각 외륜 구동축(21a, 21b)은 제1 사이드 모터(35a) 및 제2 사이드 모터(35b)에 각각 연결되어 회전하게 된다.
여기서, 상기 센터 롤러(10)와 각 사이드 롤러(20a, 20b)는 서로 다른 각속도로 회전한다. 즉, 상기 캘린더링 크라운 롤(1)의 센터에 위치하는 센터 롤러(10)와 상기 센터 롤러(10)의 양측에 구비되는 각 사이드 롤러(20a, 20b)는 구조적으로 분리된 서로 독립적인 롤러이므로, 각 롤러(10, 20a, 20b)의 각속도를 서로 다르게 하여 회전시킬 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 캘린더링 크라운 롤(1)을 상호 인접하도록 복수 개로 배치한 후 캘린더링 크라운 롤(1) 사이로 건식 전극 시트를 통과시키면서 연신할 때, 캘린더링 크라운 롤(1) 사이에 발생하는 뱅크 현상을 억제하기 위해서는 직경이 서로 다른 센터 롤러(10)와 각 사이드 롤러(20a, 20b)각 서로 다른 각속도로 회전되도록 하는 것이 유용하다.
이때, 상기 캘린더링 크라운 롤(1)의 센터 롤러(10)의 각속도가 상기 센터 롤러(10)의 양 측에 구비되는 각 사이드 롤러(20a, 20b)의 각속도 보다 느리도록 설정한다.
즉, 상기 캘린더링 크라운 롤(1)의 센터 롤러(10)의 회전속도를 상기 센터 롤러(10)의 양 측에 구비되는 각 사이드 롤러(20a, 20b)의 회전속도 보다 낮게 설정하면, 롤의 직경이 큰 센터 롤러(10)의 선속도가 큼에 따라 건식 전극 시트가 롤의 중앙부에서 원활히 통과하지 못하고 정체되는 뱅크 현상의 발생이 억제 내지 완화된다.
한편, 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 각속도는 서로 동일하게 설정된다.
즉, 상기 캘린더링 크라운 롤(1)에서 센터 롤러(10)의 각속도 보다 빠르게 설정되는 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)는 서로 동일한 각속도로 회전한다.
이를 위하여, 본 발명에 의한 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스(100)에는 제어부(미도시)가 더 포함될 수 있으며, 상기 제어부는 상기 센터 모터(31)와 제1 사이드 모터(35a) 및 제2 사이드 모터(35b)에 전기적으로 연결되어 센터 롤러(10)와 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 각속도를 제어할 수 있으며, 이때 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)를 서로 동일한 각속도로 회전하도록 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 각속도는 서로 동일하게 설정되어 있으나, 경우에 따라 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 각속도를 다르게 설정하여 캘린더링 크라운 롤(1) 사이에서 발생될 수 있는 뱅크 현상을 더욱 효과적으로 억제하는 것도 가능하다.
한편, 상기 센터 롤러(10)의 각 내륜 구동축(11)은 상기 제1 및 제2 사이드 롤러(20a, 20b)의 외륜 구동축(21a, 21b) 보다 길게 형성되어, 상기 각 내륜 구동축(11)의 단부가 상기 외륜 구동축(21a, 21b)의 외부로 노출된다.
이러한 구조를 통해, 상기 센터 롤러(10)의 내륜 구동축(11)은 센터 모터(31)에 연결되고, 상기 제1 및 제2 사이드 롤러(20a, 20b)의 각 외륜 구동축(21a, 21b)은 제1 및 제2 사이드 모터(35a, 35b)에 연결된다.
하나의 실시예에서, 상기 내륜 구동축(11)은 센터 모터(31)의 샤프트(32)에 구비되는 센터 스프로킷(33)에 체인(34)으로 연결되어 회전하고, 상기 센터 롤러(10)의 일측에 구비되는 제1 사이드 롤러(20a)는 제1 사이드 모터(35a)의 샤프트(36)에 구비되는 사이드 스프로킷(37)에 체인(38)으로 연결되어 회전하며, 상기 센터 롤러(10)의 타측에 구비되는 제2 사이드 롤러(20b)는 제2 사이드 모터(35b)의 샤프트(36)에 구비되는 사이드 스프로킷(37)에 체인(38)으로 각기 연결됨으로써 모든 롤러(10, 20a, 20b)가 독립적으로 회전할 수 있다.
도시된 본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 내륜 구동축(11)과 각 외륜 구동축(21a, 21b)이 각 모터(31, 35a, 35b)의 스프로킷(33, 37)에 체인(34, 38)으로 연결되어 회전하도록 이루어져 있으나, 상기 내륜 구동축(11)과 각 외륜 구동축(21a, 21b)이 벨트로 연결되어 회전하도록 이루어지는 것도 가능하며, 기타 다양한 동력전달기구가 적용될 수 있다.
한편, 도 6에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 외륜 구동축(21a, 21b)의 내주연과 상기 내륜 구동축(11)의 외주연 사이에는 적어도 하나 이상의 베어링(23)이 구비된다.
즉, 상기 제1 및 제2 사이드 롤러(20a, 20b)에 중공형으로 형성되는 외륜 구동축(21a, 21b)과 상기 외륜 구동축(21a, 21b) 내에 관통설치되는 센터 롤러(10)의 내륜 구동축(11) 사이에는 베어링(23)이 구비된다.
상기 베어링(23)은 상기 내륜 구동축(11)의 관통길이에 대응하여 그 둘레에 복수 개가 구비될 수도 있다.
상기한 바와 같이, 상기 외륜 구동축(21a, 21b)과 내륜 구동축(11) 사이에 베어링(23)이 구비됨으로써 중공형의 외륜 구동축(21a, 21b) 내에서 회전하는 내륜 구동축(11)을 안정적으로 지지함과 함께 마찰에 의한 에너지 손실을 감소시킬 수 있다.
이때, 상기 베어링(23)은 볼 베어링, 롤러 베어링 또는 저널 베어링 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
다시 말해, 축 하중과 회전속도 등의 설계조건에 따라 구름 베어링이나, 미끄럼 베어링이 적절히 선택될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 의한 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스의 동작과정을 도 3을 참조하여 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 실시형태에 의한 캘린더링 롤 프레스(100)에서, 센터 롤러(10)와 제1 및 제2 사이드 롤러(20a, 20b)로 구성된 캘린더링 크라운 롤(1)을 상호 인접하도록 복수 개로 배치하고, 복수 개의 캘린더링 크라운 롤(1) 사이로 건식 전극 시트를 통과시키면서 연신한다.
그리고, 상기 센터 롤러(10)를 회전시키는 센터 모터(31)와, 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 상기 제2 사이드 롤러(20b)를 각각 회전시키는 제1 사이드 모터(35a)와 제2 사이드 모터(35b)를 구동하여 상기 센터 롤러(10), 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)를 회전시킨다.
이때, 상기 캘린더링 크라운 롤(1)에서 센터 롤러(10)와 상기 센터 롤러(10)의 양 측에 각각 구비되는 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)를 각각 독립적으로 회전시키게 된다.
또한, 상기 센터 롤러(10)와 센터 롤러(10)의 양 측에 각각 구비되는 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)가 서로 다른 각속도로 회전하도록 하되, 상기 센터 롤러(10)의 각속도를 센터 롤러(10)의 양 측에 각각 구비되는 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 각속도 보다 느리게 회전하도록 설정된다.
여기서, 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 각속도는 서로 동일하면서 센터 롤러(10)의 각속도 보다는 빠르도록 제1 사이드 모터(35a) 및 제2 사이드 모터(35b)를 제어함으로써 캘린더링 크라운 롤(1) 사이를 통과하는 건식 전극 시트에 발생하는 뱅크 현상을 억제할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명은, 상기 캘린더링 크라운 롤(1)을 센터 롤러(10)와 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 3부분으로 분리하고, 분리된 센터 롤러(10)와 제1 및 제2 사이드 롤러(20a, 20b)의 각속도를 달리하며, 특히 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 각속도는 동일하면서 상기 센터 롤러(10)의 각속도 보다 빠르게 설정함으로써 상대적으로 직경이 작은 제1 및 제2 사이드 롤러(20a, 20b)에 접하는 건식 전극 시트의 양 측면부에 비해 직경이 큰 센터 롤러(10)에 접하는 중앙부에서의 뱅크 현상을 방지할 수 있다.
(제2 실시형태)
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 캘린더링 롤 프레스를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 8은 본 실시형태에 의한 캘린더링 롤 프레스의 다른 변형예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7에 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 다른 실시형태에 의한 캘린더링 롤 프레스(100')는 센터 롤러(10)의 양 측에 각각 구비되는 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)가 하나의 사이드 모터(35)에 연결되어 회전한다.
즉, 상기 센터 롤러(10)의 일측면에 형성되는 내륜 구동축(11)은 센터 모터(31)에 연결되어 회전하고, 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 각 외륜 구동축(21a, 21b)은 하나의 사이드 모터(35)에 공통으로 연결되어 회전한다.
이를 위하여, 상기 센터 모터(31)의 내륜 구동축(11)은 센터 모터(31)의 샤프트(32)에 구비되는 센터 스프로킷(33)에 체인(34)으로 연결되어 회전하고, 상기 각 외륜 구동축(21a, 21b)은 하나의 사이드 모터(35)의 양 측면으로 연장되는 하나의 샤프트(36)에 구비되는 양쪽의 각 사이드 스프로킷(37)에 체인(38)으로 연결되어 함께 회전한다.
상기한 바와 같이, 하나의 사이드 모터(35)에 연결되는 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)는 동일한 각속도로 회전하고, 제1 실시형태와는 달리, 하나의 사이드 모터(35)를 통해 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)를 회전시킴으로써 전체 구성을 간소화함과 함께 설비 비용을 저감시킬 수 있다.
본 실시형태에서, 상기 캘린더링 롤 프레스(100')는 상기 사이드 모터(35)의 양 측면으로 하나의 샤프트(36)가 연장되고, 상기 샤프트(36)의 양쪽에 사이드 스프로킷(37)이 각기 구비되어 각 사이드 롤러(20a, 20b)에 체인(38)으로 회전 가능하게 연결되어 있으나,
일 변형예로서, 캘린더링 롤 프레스(100")는 도 8에 도시하고 있는 바와 같이, 상기 사이드 모터(35)의 일측면으로만 하나의 샤프트(36)가 연장되고, 상기 샤프트(36)에 일정간격 이격되어 사이드 스프로킷(37)이 각각 구비되어 각 사이드 롤러(20a, 20b)에 체인(38)으로 회전가능하게 연결되는 것도 가능하다.
이상, 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하지만, 첨부 특허청구의 범위에 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 캘린더링 크라운 롤이 복수 개로 배치되어 건식 전극 시트를 연신하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스에 있어서,
    양 측면 중심부에 길이방향으로 내륜 구동축이 돌출형성되는 센터 롤러, 및 상기 센터 롤러의 양 측면에 대해 각각의 내측면이 대면하고, 외측면 중심부에 길이방향으로 상기 내륜 구동축이 관통하는 중공형의 외륜 구동축이 돌출형성되는 제1 사이드 롤러와 제2 사이드 롤러를 포함하는 캘린더링 크라운 롤; 및
    상기 센터 롤러와 제1 및 제2 사이드 롤러를 독립적으로 회전구동하는 모터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센터 롤러와 상기 각 사이드 롤러가 서로 다른 각속도로 회전하는 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센터 롤러의 각속도가 상기 각 사이드 롤러의 각속도 보다 느린 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 사이드 롤러의 각속도는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 사이드 롤러와 센터 롤러 및 제2 사이드 롤러의 외주면은 상기 센터 롤러가 볼록한 연속적인 포물면을 형성하는 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센터 롤러의 각 내륜 구동축은 상기 제1 및 제2 사이드 롤러의 외륜 구동축 보다 길게 형성되어, 상기 각 내륜 구동축이 상기 외륜 구동축의 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 외륜 구동축의 내주연과 내륜 구동축의 외주연 사이에는 적어도 하나 이상의 베어링이 구비되는 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 베어링은,
    볼 베어링, 롤러 베어링 또는 저널 베어링 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 모터는,
    상기 센터 롤러에 연결되어 센터 롤러를 회전시키는 센터 모터, 및 상기 제1 사이드 롤러와 제2 사이드 롤러에 연결되어 각 사이드 롤러를 회전시키는 사이드 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 센터 롤러의 일측면에 형성된 내륜 구동축은 상기 센터 모터에 연결되어 회전하고, 상기 제1 및 제2 사이드 롤러의 외측면에 형성되는 각 외륜 구동축은 각각의 사이드 모터에 연결되어 회전하는 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 내륜 구동축은 센터 모터의 샤프트에 구비되는 센터 스프로킷에 체인으로 연결되어 회전하고,
    상기 각 외륜 구동축은 각 사이드 모터의 샤프트에 구비되는 사이드 스프로킷에 체인으로 연결되어 독립적으로 회전하는 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 센터 롤러의 일측면에 형성된 내륜 구동축은 상기 센터 모터에 연결되어 회전하고, 상기 제1 및 제2 사이드 롤러의 외측면에 형성되는 각 외륜 구동축은 하나의 사이드 모터에 연결되어 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 내륜 구동축은 센터 모터의 샤프트에 구비되는 센터 스프로킷에 체인으로 연결되어 회전하고,
    상기 각 외륜 구동축은 하나의 사이드 모터의 양 측면으로 연장되는 하나의 샤프트 양 쪽에 구비되는 각 사이드 스프로킷에 체인으로 연결되어 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
PCT/KR2022/015932 2021-12-03 2022-10-19 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스 WO2023101212A1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280008620.2A CN116710270A (zh) 2021-12-03 2022-10-19 用于制造干电极的压延辊压机
EP22901571.4A EP4254533A4 (en) 2021-12-03 2022-10-19 CALANDER ROLL PRESS FOR THE PRODUCTION OF DRY ELECTRODES

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210172100A KR20230083780A (ko) 2021-12-03 2021-12-03 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스
KR10-2021-0172100 2021-12-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023101212A1 true WO2023101212A1 (ko) 2023-06-08

Family

ID=86612621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2022/015932 WO2023101212A1 (ko) 2021-12-03 2022-10-19 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4254533A4 (ko)
KR (1) KR20230083780A (ko)
CN (1) CN116710270A (ko)
WO (1) WO2023101212A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000133251A (ja) * 1998-10-26 2000-05-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池電極材料加工用ロールプレス装置
JP2008226502A (ja) * 2007-03-08 2008-09-25 Toyota Motor Corp 電極板のプレス方法、及び、電極板のプレス装置
WO2020100561A1 (ja) * 2018-11-13 2020-05-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ロールプレス装置、及び制御装置
JP2021077441A (ja) * 2019-11-05 2021-05-20 プライムアースＥｖエナジー株式会社 電極シート製造装置及び電極シート製造方法
JP6904230B2 (ja) * 2017-12-13 2021-07-14 トヨタ自動車株式会社 ロールプレス装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100954617B1 (ko) 2007-03-13 2010-04-27 유성보 플라스틱시트제조시스템의 가압롤러장치 및 플라스틱시트 제조방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000133251A (ja) * 1998-10-26 2000-05-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池電極材料加工用ロールプレス装置
JP2008226502A (ja) * 2007-03-08 2008-09-25 Toyota Motor Corp 電極板のプレス方法、及び、電極板のプレス装置
JP6904230B2 (ja) * 2017-12-13 2021-07-14 トヨタ自動車株式会社 ロールプレス装置
WO2020100561A1 (ja) * 2018-11-13 2020-05-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ロールプレス装置、及び制御装置
JP2021077441A (ja) * 2019-11-05 2021-05-20 プライムアースＥｖエナジー株式会社 電極シート製造装置及び電極シート製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4254533A4

Also Published As

Publication number Publication date
EP4254533A1 (en) 2023-10-04
EP4254533A4 (en) 2024-07-17
KR20230083780A (ko) 2023-06-12
CN116710270A (zh) 2023-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018186561A1 (ko) 전리튬화 장치, 이를 이용한 음극부의 제조 방법 및 음극부
WO2022019638A1 (ko) 전극 컷팅 장치용 동력전달유닛
WO2021210971A1 (ko) 권취롤로부터 전극 기재를 이송하는 시스템 및 방법
WO2021080101A1 (ko) 각형 이차전지 셀 제조 장비에서 분리막의 접힘성을 향상시키기 위한 장치 및 방법
WO2023101212A1 (ko) 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스
WO2020106033A1 (ko) 원통형 전지의 제조 방법 및 이를 수행하기 위한 건조 장치
WO2019164202A1 (ko) 이차전지 용량 회복 방법 및 이차전지 용량 회복 장치
WO2018038479A1 (ko) 미세 홀들을 포함하고 있는 이차전지용 전극
WO2023085625A1 (ko) 분리막 커팅장치
WO2023101222A1 (ko) 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스의 캘린더링 롤
WO2023048419A1 (ko) 전극 코팅장치 및 이를 이용한 전극의 제조방법
WO2022045644A1 (ko) 전극 건조 장치
WO2022103032A1 (ko) 전해액 함침성 향상을 위한 전지 셀 트레이 및 이를 이용한 전지 셀의 활성화 방법
WO2020085685A1 (ko) 단차 보정 부재를 포함하는 롤 압연 장치 및 이를 사용한 압연 방법
WO2021112551A1 (ko) 전극 조립체 제조장치와, 이를 통해 제조된 전극 조립체 및 이차전지
WO2021235911A1 (ko) 전극, 이차 전지, 전극 제조 장치 및 방법
WO2024053757A1 (ko) 전자 장치 및 전자 장치 제어 방법
WO2022086141A1 (ko) 전극 조립체의 제조방법 및 상기 전극 조립체를 포함하는 전기화학소자
WO2023121185A1 (ko) 전극 주행 장치
WO2023080760A1 (ko) 이차전지 제조장치 및 이를 이용하는 이차전지 제조방법
WO2023033531A1 (ko) 전극 주행롤러 및 이를 포함하는 노칭 장치
WO2023229269A1 (ko) 전극 제조장치 및 이를 이용한 전극 제조방법
WO2024136386A1 (ko) 이차 전지 제조 장치
WO2023059088A1 (ko) 가이드 롤
WO2023085773A1 (ko) 전극 제조 장치 및 전극롤

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18269389

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280008620.2

Country of ref document: CN

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022901571

Country of ref document: EP

Effective date: 20230627

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

Ref document number: 22901571

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1