WO2023167480A1 - 공기 부양 장치 및 이를 포함하는 전극 제조용 건조장치 - Google Patents

공기 부양 장치 및 이를 포함하는 전극 제조용 건조장치 Download PDF

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WO2023167480A1
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안창범
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정재봉
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Definitions

  • the present invention relates to an air lift device capable of preventing wrinkles in the uncoated region corresponding to the position and coating pattern of the uncoated region of the coated electrode, and a drying apparatus for manufacturing an electrode including the same.
  • An electrode process among manufacturing processes of a lithium secondary battery is divided into an active material mixing process, an electrode coating process, a drying process, and a slitting process.
  • a drying process is performed to remove the solvent in the slurry using heat.
  • the coated electrode discharged from the drying unit has a thermal expansion deviation between the electrode slurry-coated holding portion (also referred to as a 'coating portion') and the electrode slurry-uncoated uncoated portion.
  • This thermal expansion variation causes a problem of wrinkles in the traveling direction in the uncoated portion while the coated electrode is traveling.
  • the present invention is an air lift device capable of differently setting the spray pressure of air for each area of the coated electrode in correspondence to the coating pattern and the position of the uncoated area of the coated electrode in the process of lifting air by spraying the coated electrode, and an electrode including the same
  • the problem to be solved is to provide a drying apparatus for manufacturing.
  • the present invention is an air lift that can prevent wrinkles from occurring in the uncoated area during the driving process by spraying air at a higher pressure than the holding part to the uncoated area of the coated electrode when the coated electrode is lifted after the drying process. It is a task to be solved to provide an apparatus and a drying apparatus for manufacturing an electrode including the same.
  • an air lift device for lifting a coated electrode having a holding portion coated with electrode slurry and a non-coated portion not coated with electrode slurry while driving, in which air is introduced
  • a main body including a spraying part through which air in the space part is ejected to the outside toward the space part and the coating electrode, a membrane member arranged in the body facing the space part, and an extensible membrane member and a partial area of the membrane member being pressurized
  • an air lift device including a press unit provided to differently set the jetting pressure of air jetted toward the holding unit through the jetting unit and the jetting pressure of air jetted toward the uncoated region.
  • the press unit is provided to set the spray pressure of the air sprayed toward the uncoated portion higher than the spray pressure of the air sprayed toward the holding portion.
  • the press unit is in contact with the membrane member, and a pressing member arranged to extend a region of the contacted membrane member toward the spraying unit and a pressure member for moving the pressing member within the main body so that the contact position between the pressing member and the membrane member is adjusted.
  • a driving unit may be included.
  • the pressing member is disposed in contact with the region of the membrane member facing the uncoated portion of the coating electrode, the membrane member is convexly extended toward the injection part by the pressing member, and the region where the membrane member is convexly extended is larger than the surrounding region.
  • the injection pressure may be increased.
  • the driving unit may be provided to move the pressing member along a direction in which the holding unit and the uncoated unit of the coating electrode are sequentially arranged.
  • the air lift device may further include an air supply unit provided to supply air into the space unit, and the air supply unit may include a regulator for adjusting the flow rate of air.
  • the main body has a plurality of space parts along the direction in which the holding part and the uncoated part of the coated electrode are sequentially arranged, and the plurality of space parts include a first space part and second and third space parts respectively located on both sides of the first space part. can do.
  • the membrane member and the press unit may be separately provided in the second and third space units.
  • the air lift device further includes an air supply unit provided to supply air into the first to third spaces, and the air supply unit includes a plurality of regulators for individually adjusting the flow rate of air supplied to each space unit. can do.
  • the jetting unit may include a plurality of jetting holes.
  • a drying apparatus for manufacturing an electrode is provided.
  • the transfer unit includes an air lift device provided to lift the coating electrode while traveling using air, and one or more traveling rolls that contact the coating electrode and move the coating electrode along the traveling direction.
  • the air lift device is disposed in the main body to face the main body including a space part through which air is introduced and a spray part through which air in the space part is sprayed to the outside toward the coating electrode, and extendable membrane members and the membrane and a press unit which pressurizes a partial region of the member to differently set the jetting pressure of air jetted towards the holding unit through the jetting unit within the space unit and the jetting pressure of air jetted towards the uncoated region.
  • the air lift device may be disposed in a section in which the traveling direction of the coating electrode changes.
  • the press unit is provided to set the spray pressure of the air sprayed toward the uncoated portion higher than the spray pressure of the air sprayed toward the holding portion.
  • the press unit is in contact with the membrane member, and a pressing member arranged to extend a region of the contacted membrane member toward the spraying unit and a pressure member for moving the pressing member within the main body so that the contact position between the pressing member and the membrane member is adjusted.
  • a driving unit may be included.
  • the pressing member is disposed in contact with the region of the membrane member facing the uncoated portion of the coating electrode, the membrane member is convexly extended toward the injection part by the pressing member, and the region where the membrane member is convexly extended is larger than the surrounding region.
  • the injection pressure may be increased.
  • the driving unit may be provided to move the pressing member along a direction in which the holding unit and the uncoated unit of the coating electrode are sequentially arranged.
  • the air lift device may further include an air supply unit provided to supply air into the space unit, and the air supply unit may include a regulator for adjusting the flow rate of air.
  • the main body has a plurality of space parts along the direction in which the holding part and the uncoated part of the coated electrode are sequentially arranged, and the plurality of space parts include a first space part and second and third space parts respectively located on both sides of the first space part. can do.
  • the membrane member and the press unit may be separately provided in the second and third space units.
  • the air lift device further includes an air supply unit provided to supply air into the first to third spaces, and the air supply unit includes a plurality of regulators for individually adjusting the flow rate of air supplied to each space unit. can do.
  • the jetting unit may include a plurality of jetting holes.
  • the air-lift device related to one embodiment of the present invention and the drying device for manufacturing an electrode including the same have the following effects.
  • the spray pressure of air may be set differently for each region of the coated electrode, corresponding to the coating pattern and the position of the uncoated portion of the coated electrode.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a drying apparatus for manufacturing an electrode according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a configuration diagram of an air lift device related to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 and 4 are schematic diagrams for explaining an operating state of the air lift device shown in FIG.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a drying apparatus 10 for manufacturing an electrode according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a configuration diagram of an air lift apparatus 100 related to an embodiment of the present invention.
  • the drying device 10 for manufacturing the electrode includes a drying unit 20 for drying the coated electrode 1 having a holding portion 3 coated with electrode slurry and a non-coating portion 4 not coated with electrode slurry, and the drying unit It includes transfer parts 100, 30, and 40 for moving the coating electrode 1 passing through 20 in the driving direction M.
  • the transfer unit is in contact with the air lift device 100 and the coating electrode 1 provided to lift the coating electrode 1 while traveling using air A, and the coating electrode along the traveling direction M It includes one or more traveling rolls 30 and 40 for moving (1).
  • the drying unit 20 may include a chamber and a plurality of heating lamps provided inside the chamber.
  • the chamber has an inlet through which the coated electrode 1 in which the electrode slurry is applied on the electrode substrate enters and an outlet through which the coated electrode 1 after the drying process is discharged.
  • the air lift device 100 is disposed on the outlet side of the drying unit 20 .
  • the drying unit 20, the air lift device 100, and one or more traveling rolls 30 and 40 may be sequentially arranged along the traveling direction of the coated electrode 1.
  • the air lift device 100 may be disposed in a section in which the traveling direction of the coating electrode 1 changes. Referring to FIG. 1 , for example, the air lift device 100 may be disposed in a section in which the traveling direction is bent rather than in a straight section of the traveling section of the coated electrode 1.
  • the coated electrode 1 is a coating in which an electrode substrate 2, a holding portion 3 coated with electrode slurry on the electrode substrate 2, and a non-coating portion 4 not coated with electrode slurry are sequentially arranged. have a pattern
  • the holding portion 3 and the uncoated portion 4 may be alternately arranged in one order along one direction (width direction, x-axis direction in FIG. 2) of the coating electrode 1.
  • An uncoated portion 4 is positioned between two adjacent holding portions 3, and for example, the coated electrode 1 may have two to eight holding portions 3.
  • the holding part 3 may be formed on one side or both sides of the electrode substrate 2 .
  • the air lift device 100 not only can lift the dried coating electrode 1 by spraying air (A) on the surface of the coating electrode 1, but also the surface of the coating electrode 1 By promoting cooling, it is possible to prevent wrinkles that may occur in the uncoated portion 4 where the electrode slurry is not applied.
  • the air lift device 100 is an air-floating type device that floats the coating electrode 1 without contacting the coating electrode 1.
  • the air lift device 100 increases the air injection pressure P2 applied to the uncoated portion 4 of the coated electrode 1 than the air injection pressure P1 applied to the holding portion 3, It is possible to prevent wrinkles from occurring in the uncoated portion 4 during driving and cooling.
  • the air lift device 100 includes a main body 110, a membrane member 130 and a press part 140.
  • the air lift device 100 may include an air supply unit 150 and a control unit 170 for controlling the press unit 140 and the air supply unit 150 .
  • the air floating device 100 is an air floating device for lifting the coated electrode 1 having a holding portion 3 coated with electrode slurry and a plain portion 4 not coated with electrode slurry while driving.
  • the air lift device 100 is a space portion (for example, S2) into which air A is introduced and a spraying portion through which air A in the space portion S2 is sprayed to the outside toward the coating electrode 1.
  • It includes a main body 110 including 120.
  • the main body 110 may have a roll shape.
  • the main body 110 may have a roll shape extending in the width direction (x-axis direction) of the coating electrode 1.
  • the main body 110 may have a plurality of space parts S1 , S2 , and S3 partitioned through the partition wall 111 .
  • a space may be formed between the two barrier ribs 111 .
  • the spraying part 120 may include a plurality of spraying holes 121 .
  • the injection unit 120 may include a sheet made of porous carbon.
  • the spraying unit 120 may be provided in a partial area 100a (also referred to as a spraying area) of the main body 110 along the traveling direction M of the coating electrode.
  • the air lift device 100 is disposed in the main body 110 so as to face the space portion S2 and includes an extensible membrane member 130.
  • the membrane member 130 forms a part of the boundary of the space part S2, and can change the shape of the space part S2 when it is stretched.
  • An end of the membrane member 114 may be bonded to the partition wall 111 defining the space S2 and disposed within the main body 110 .
  • the membrane member 130 may be made of a material having elasticity such as rubber or silicon, and may be made of a material that can be restored to its original state when the shape is changed by an external force and the external force is removed.
  • the air lift device 100 pressurizes a partial area of the membrane member 130, so that the air injected toward the holding part 3 through the spraying part 120 in the space S2 is sprayed under pressure P1. ) and a press unit 140 provided to differently set the spray pressure P2 of the air sprayed toward the uncoated portion 4 .
  • the press unit 140 may be provided to set a spray pressure P2 of air sprayed toward the uncoated portion 4 higher than a spray pressure P1 of air sprayed toward the holding portion 3 .
  • the press unit 140 is in contact with the membrane member 130, and the pressing member 141 disposed to extend the area 130a of the contacted membrane member 130 toward the spraying unit 120 and pressurize the membrane member 130.
  • a driving unit 142 for moving the pressing member 141 within the main body 110 may be included so that a contact position between the member 141 and the membrane member 130 is adjusted.
  • the driving unit 142 may be composed of a pneumatic cylinder or a motor.
  • the y-axis of FIG. 2 represents the spraying direction of the air (A) toward the coating electrode (1).
  • FIG. 3 and 4 are schematic diagrams for explaining an operating state of the air lift device shown in FIG.
  • the pressing member 141 is disposed in contact with the region 130a of the membrane member 130 facing the uncoated portion 4 of the coating electrode 1, and the membrane member 130 is convexly extended toward the spraying unit 120 by the pressing member 141, and the area 130a where the membrane member 130 is convexly extended may have a higher spraying pressure than the surrounding area. That is, by adjusting the position of the pressing member 141, it is possible to adjust the position of the region where the injection pressure of the air A discharged from the space S2 increases.
  • the driving unit 142 moves the pressing member 141 along the direction (the width direction of the coating electrode, the x-axis direction) in which the holding portion 3 and the uncoated portion 4 of the coating electrode 1 are sequentially arranged.
  • a catalog may be prepared. According to this structure, in the process of blowing air to the coating electrode to lift it, it is possible to set the air injection pressure differently for each area of the coating electrode, corresponding to the coating pattern and the position of the uncoated portion of the coating electrode. That is, when the position of the uncoated part is changed or the coating pattern is changed according to the product standard, by moving the pressing member 141, it is possible to provide a high injection pressure toward the uncoated part at the changed position.
  • the air lift device 100 includes an air supply unit 150 provided to supply air into the space S2, and the air supply unit 150 may include a regulator 162 for adjusting the flow rate of air. .
  • air eg, compressed air
  • the coating electrode 1 maintains a floating state.
  • an air filter for removing foreign substances in the air supplied to the space unit S2 may be provided.
  • the main body 110 may have a plurality of space portions (S1, S2, S3) along the direction in which the holding portion and the uncoated portion of the coated electrode are sequentially arranged.
  • the plurality of space parts may include a first space part S1 and second and third space parts S2 and S3 located on both sides of the first space part S1, respectively.
  • the first to third space portions S1 , S2 , and S3 may be partitioned inside the main body 110 through the aforementioned barrier rib 111 .
  • the membrane member 130 and the press part 140 may be individually provided in the second and third space portions S2 and S3 .
  • the second space portion S2 and the third space portion S3 pressurize a partial area of the membrane member 130 through the press portion 140, so that different areas in the space portions S2 and S3 are formed.
  • the injection pressure of air may be set differently.
  • the second and third space parts S2 and S3 are formed by pressing a partial area of the membrane member 130 through the press part 140 in the second and third space parts S2 and S3.
  • the spray pressure of the air sprayed toward the holding part 3 through the ejection unit 120 and the spray pressure of the air sprayed toward the uncoated portion 4 may be set differently.
  • the air lift device 100 includes an air supply unit 150 provided to supply air into the first to third space portions S1, S2, and S3, and the air supply unit 150 includes each space portion S1. , S2, S3) may include a plurality of regulators (161, 162, 163) for individually adjusting the flow rate of air supplied. In this structure, the flow rate and pressure of air supplied to each of the spaces S1 , S2 , and S3 may be individually set.
  • the coating electrode 1 may have four holding portions 3 along the width direction and may have three uncoated portions 4 .
  • the first space portion S1 may be arranged to face the uncoated portion 4 located in the central portion of the coating electrode 1 in the width direction.
  • the second space portion S2 may be disposed to face the two holding portions 3 and the one uncoated portion 4 of the left area in the width direction of the coating electrode 1 (based on FIG. 2 ).
  • the third space portion (S2) is arranged to face the two holding portions (3) and one uncoated portion (4) of the right area (based on FIG. 2) in the width direction of the coating electrode (1).
  • the flow rate and pressure of the air supplied to each of the space portions S1, S2, and S3 may be individually set, and by pressing a partial region of the membrane member 130 through the press portion 140, the second and a spray pressure P1 of air sprayed toward the holding part 3 through the spray part 120 in the third space portions S2 and S3 and a spray pressure of air sprayed toward the uncoated portion 4 ( P2) can be set differently.
  • the injection pressure injected from the space portion to the coating electrode can be adjusted differently. in other words.
  • the volume of the region facing the uncoated region 4 can be reduced, and as a result, the pressure sprayed in the corresponding region can be increased.
  • the compressed air supplied into the space may be within a range of 1 bar to 5 bar.
  • control unit 170 may move the pressing member 141 according to the position of the uncoated portion 4 of the coating electrode 1 or the coating pattern, and each space portion through the regulators 161, 162, and 163 I can even adjust my pressure.
  • the control unit 170 may be connected to a separately provided sensing unit 180 such as a vision camera or a sensor arranged to photograph the coated electrode 1.
  • the sensing unit 180 senses coating information of the coating electrode 1, and the coating information may include a position of a non-coated area or a coating pattern.
  • the control unit 170 may set the position of the pressing member 141 based on sensing information received from the sensing unit, such as the position of the uncoated portion 4 or the coating pattern, through the regulators 161, 162, and 163. The pressure in each space may be adjusted.
  • the air lift device related to an embodiment of the present invention and the drying device for manufacturing an electrode including the same, when the coated electrode is lifted after performing the drying process, the uncoated portion of the coated electrode is higher than the holding portion.
  • By spraying air with pressure it is possible to prevent wrinkles from occurring on the uncoated area during driving.

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Abstract

본 발명은 공기부양장치 및 이를 포함하는 전극제조용 건조장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기부양장치는 공기가 유입되는 공간부 및 코팅 전극을 향하여 상기 공간부 내의 공기가 외부로 분사되는 분사부를 포함하는 본체, 공간부와 마주하도록 본체 내에 배치되며, 신장 가능한 막 부재 및 상기 막 부재의 일부 영역을 가압함으로써, 공간부 내에서 분사부를 통해 유지부를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력 및 무지부를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력을 다르게 설정하는 프레스부를 포함한다.

Description

공기 부양 장치 및 이를 포함하는 전극 제조용 건조장치
본 발명은 코팅 전극의 무지부 위치 및 코팅 패턴에 대응하여 무지부의 주름 발생을 방지할 수 있는 공기 부양 장치 및 이를 포함하는 전극 제조용 건조장치에 관한 것이다.
본 출원은 2022년 3월 3일자 한국 특허출원 제10-2022-0027114호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
리튬 이차전지의 제조 공정 중 전극 공정은 활물질 혼합 공정, 전극코팅 공정, 건조 공정, 및 슬리팅 공정 등으로 구분된다.
전극코팅 공정 이후, 열을 이용하여 슬러리 내 용매를 제거하느 건조 공정이 수행된다.
한편, 건조 공정을 수행한 후 건조부에서 배출된 코팅 전극은 전극 슬러리가 코팅된 유지부(‘코팅부’라고도 함)와 전극 슬러리가 코팅되지 않은 무지부 사이에 열팽창 편차를 갖게 된다. 이러한 열팽창 편차는 코팅 전극이 주행하는 동안 무지부에서 주행 방향으로 주름지게 하는 문제를 유발한다.
코팅 전극의 무지부 영역의 주름을 개선하기 위하여, 물리적으로 코팅 전극에 접촉하여 주름이나 접힘을 펴는 롤러가 사용되었다. 그러나 이와 같은 롤러를 도입하기 위한 별도의 공간이 필요하고, 한번 설치되면 구조 변경이 어려우므로 공정성이 낮은 문제가 있다.
한편, 코팅 전극의 크기, 코팅부와 무지부의 배열 패턴(코팅 패턴)은 제품 모델 별로 바뀌게 되므로, 변경된 코팅 패턴에 대응하여 코팅 전극 의 무지부에 주름이 형성되는 것을 방지하기 위한 기술이 요구된다.
본 발명은 코팅 전극에 공기를 분사하여 부양시키는 과정에서, 코팅 전극의 코팅 패턴 및 무지부의 위치에 대응하여, 코팅 전극의 영역 별로 공기의 분사압력을 다르게 설정할 수 있는 공기 부양 장치 및 이를 포함하는 전극 제조용 건조장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 건조 공정을 수행한 후 코팅 전극 부양 시, 코팅 전극의 무지부 측에 유지부 보다 높은 압력으로 공기를 분사함에 따라 주행 과정에서 무지부에 주름이 발생하는 것을 예방할 수 있는 공기 부양 장치 및 이를 포함하는 전극 제조용 건조장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 전극 슬러리가 도포된 유지부 및 전극 슬러리가 도포되지 않은 무지부를 갖는 코팅 전극을 주행 중 부양시키기 위한 공기 부양 장치로서, 공기가 유입되는 공간부 및 코팅 전극을 향하여 상기 공간부 내의 공기가 외부로 분사되는 분사부를 포함하는 본체, 공간부와 마주하도록 본체 내에 배치되며, 신장 가능한 막 부재 및 상기 막 부재의 일부 영역을 가압함으로써, 공간부 내에서 분사부를 통해 유지부를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력 및 무지부를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력을 다르게 설정하도록 마련된 프레스부를 포함하는 공기 부양 장치가 제공된다.
프레스부는 무지부를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력을 유지부를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력 보다 크게 설정하도록 마련된다.
또한, 프레스부는 막 부재와 접촉하며, 접촉된 막 부재의 영역을 분사부를 향하여 신장시키도록 배치된 가압부재 및 가압부재와 막 부재가 접촉하는 위치가 조절되도록, 본체 내에서 가압부재를 이동시키기 위한 구동부를 포함할 수 있다.
또한, 가압부재는 코팅 전극의 무지부와 마주하는 막 부재의 영역과 접촉하게 배치되며, 막 부재는 가압부재에 의해 분사부를 향해 볼록하게 신장되고, 막 부재가 볼록하게 신장된 영역은 주변 영역보다 분사 압력이 커질 수 있다.
또한, 구동부는 코팅 전극의 유지부와 무지부가 차례로 배열된 방향을 따라 가압부재를 이동시키도록 마련될 수 있다.
또한, 공기부양장치는 공간부 내로 공기를 공급하도록 마련된 공기 공급부를 추가로 포함하며, 공기 공급부는 공기의 유량 조절을 위한 레귤레이터를 포함할 수 있다.
또한, 본체는 코팅 전극의 유지부와 무지부가 차례로 배열된 방향을 따라 복수 개의 공간부를 갖고, 복수 개의 공간부는 제1 공간부 및 제1 공간부의 양 측에 각각 위치한 제2 및 제3 공간부를 포함할 수 있다. 이때, 제2 및 제3 공간부에는 막 부재 및 프레스부가 개별적으로 마련될 수 있다.
또한, 공기부양장치는 제1 내지 제3 공간부 내로 공기를 공급하도록 마련된 공기 공급부를 추가로 포함하며, 공기 공급부는 각각의 공간부로 공급되는 공기의 유량을 개별적으로 조절하기 위한 복수 개의 레귤레이터를 포함할 수 있다.
또한, 분사부는 복수 개의 분사 홀을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전극 슬러리가 도포된 유지부와 전극 슬러리가 도포되지 않은 무지부가 형성된 코팅 전극을 건조하는 건조부 및 상기 건조부를 통과한 코팅 전극을 주행 방향으로 이동시키는 이송부를 포함하는 전극 제조용 건조장치가 제공된다.
또한, 상기 이송부는, 공기를 이용하여 주행 중인 코팅 전극을 부양시키도록 마련된 공기 부양 장치 및 코팅 전극과 접촉하며, 주행 방향을 따라 코팅 전극을 이동시키는 하나 이상의 주행롤을 포함한다.
또한, 공기 부양 장치는 공기가 유입되는 공간부 및 코팅 전극을 향하여 상기 공간부 내의 공기가 외부로 분사되는 분사부를 포함하는 본체, 공간부와 마주하도록 본체 내에 배치되며, 신장 가능한 막 부재 및 상기 막 부재의 일부 영역을 가압함으로써, 공간부 내에서 분사부를 통해 유지부를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력 및 무지부를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력을 다르게 설정하는 프레스부를 포함한다.
또한, 공기 부양 장치는 코팅 전극의 주행 방향이 달라지는 구간에 배치될 수 있다.
프레스부는 무지부를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력을 유지부를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력 보다 크게 설정하도록 마련된다.
또한, 프레스부는 막 부재와 접촉하며, 접촉된 막 부재의 영역을 분사부를 향하여 신장시키도록 배치된 가압부재 및 가압부재와 막 부재가 접촉하는 위치가 조절되도록, 본체 내에서 가압부재를 이동시키기 위한 구동부를 포함할 수 있다.
또한, 가압부재는 코팅 전극의 무지부와 마주하는 막 부재의 영역과 접촉하게 배치되며, 막 부재는 가압부재에 의해 분사부를 향해 볼록하게 신장되고, 막 부재가 볼록하게 신장된 영역은 주변 영역보다 분사 압력이 커질 수 있다.
또한, 구동부는 코팅 전극의 유지부와 무지부가 차례로 배열된 방향을 따라 가압부재를 이동시키도록 마련될 수 있다.
또한, 공기부양장치는 공간부 내로 공기를 공급하도록 마련된 공기 공급부를 추가로 포함하며, 공기 공급부는 공기의 유량 조절을 위한 레귤레이터를 포함할 수 있다.
또한, 본체는 코팅 전극의 유지부와 무지부가 차례로 배열된 방향을 따라 복수 개의 공간부를 갖고, 복수 개의 공간부는 제1 공간부 및 제1 공간부의 양 측에 각각 위치한 제2 및 제3 공간부를 포함할 수 있다. 이때, 제2 및 제3 공간부에는 막 부재 및 프레스부가 개별적으로 마련될 수 있다.
또한, 공기부양장치는 제1 내지 제3 공간부 내로 공기를 공급하도록 마련된 공기 공급부를 추가로 포함하며, 공기 공급부는 각각의 공간부로 공급되는 공기의 유량을 개별적으로 조절하기 위한 복수 개의 레귤레이터를 포함할 수 있다.
또한, 분사부는 복수 개의 분사 홀을 포함할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기부양장치 및 이를 포함하는 전극 제조용 건조장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
코팅 전극에 공기를 분사하여 부양시키는 과정에서, 코팅 전극의 코팅 패턴 및 무지부의 위치에 대응하여, 코팅 전극의 영역 별로 공기의 분사압력을 다르게 설정할 수 있다.
또한, 건조 공정을 수행한 후 코팅 전극 부양 시, 코팅 전극의 무지부 측에 유지부 보다 높은 압력으로 공기를 분사함에 따라 주행 과정에서 무지부에 주름이 발생하는 것을 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조용 건조장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기 부양 장치의 구성도이다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 공기 부양 장치의 일 작동상태를 설명하기 위한 개략도들이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 부양 장치 및 이를 포함하는 전극제조용 건조장치를 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조용 건조장치(10)를 나타내는 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기 부양 장치(100)의 구성도이다.
상기 전극 제조용 건조장치(10)는 전극 슬러리가 도포된 유지부(3)와 전극 슬러리가 도포되지 않은 무지부(4)가 형성된 코팅 전극(1)을 건조하는 건조부(20) 및 상기 건조부(20)를 통과한 코팅 전극(1)을 주행 방향(M)으로 이동시키는 이송부(100, 30, 40)를 포함한다.
또한, 상기 이송부는, 공기(A)를 이용하여 주행 중인 코팅 전극(1)을 부양시키도록 마련된 공기 부양 장치(100) 및 코팅 전극(1)과 접촉하며, 주행 방향(M)을 따라 코팅 전극(1)을 이동시키는 하나 이상의 주행롤(30, 40)을 포함한다.
상기 건조부(20)는 챔버 및 챔버 내부에 구비된 복수 개의 발열 램프를 포함할 수 있다. 상기 챔버는 전극 슬러리가 전극 기재 상에 도포된 코팅 전극(1)이 진입되는 입구 및 건조 공정을 마친 코팅 전극(1)이 배출되는 출구를 갖는다. 상기 공기부양장치(100)는 건조부(20)의 출구 측에 배치된다. 일예로, 전극제조용 건조장치(10)에서, 건조부(20), 공기부양장치(100) 및 하나 이상의 주행롤(30, 40)은 코팅전극(1)의 주행방향을 따라 차례로 배열될 수 있다. 또한, 공기 부양 장치(100)는 코팅 전극(1)의 주행 방향이 달라지는 구간에 배치될 수 있다. 도 1을 참조하면 ,예를 들어, 공기 부양 장치(100)는 코팅 전극(1)의 주행 구간 중 직선 구간이 아닌 주행방향이 꺽이는 구간에 배치될 수 있다.
본 문서에서, 코팅 전극(1)은 전극 기재(2) 및 전극 기재(2) 상에 전극 슬러리가 코팅된 유지부(3) 및 전극 슬러리가 코팅되지 않은 무지부(4)가 차례로 배열된 코팅 패턴을 갖는다. 상기 유지부(3) 및 무지부(4)는 코팅 전극(1)의 일 방향(폭 방향, 도 2의 x축 방향)을 따라 차례로 교번하여 배열될 수 있다. 인접하는 2개의 유지부(3) 사이에 무지부(4)가 위치되며, 예를 들어, 코팅 전극(1)은 2개 내지 8개의 유지부(3)를 가질 수 있다. 또한, 유지부(3)는 전극 기재(2)의 일면 또는 양면에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기부양장치(100)는 코팅 전극(1) 표면에 공기(A)를 분사함으로써 건조된 코팅 전극(1)을 부양시킬 수 있을 뿐만 아니라, 코팅 전극(1)의 냉각을 촉진함으로써 전극 슬러리가 도포되지 않은 무지부(4)에서 발생될 수 있는 주름을 미리 예방할 수 있다
또한, 상기 공기부양장치(100)는 코팅 전극(1)과 접촉하지 않은 상태로 코팅 전극(1)을 부상시키는 에어-플로팅(air-floating) 방식의 장치이다.
특히, 공기부양장치(100)는 코팅전극(1)의 무지부(4)에 가해지는 공기의 분사 압력(P2)을 유지부(3)에 가해지는 공기의 분사 압력(P1) 보다 크게 함으로써, 주행 및 냉각 과정에서 무지부(4)에 주름이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 2를 참조하면, 공기부양장치(100)는 본체(110), 막 부재(130) 및 프레스부(140)를 포함한다. 또한, 상기 공기부양장치(100)는 공기 공급부(150) 및 프레스부(140)와 공기공급부(150)를 제어하기 위한 제어부(170)를 포함할 수 있다.
상기 공기 부양 장치(100)는 전극 슬러리가 도포된 유지부(3) 및 전극 슬러리가 도포되지 않은 무지부(4)를 갖는 코팅 전극(1)을 주행 중 부양시키기 위한 에어 플로팅 장치이다.
상기 공기 부양 장치(100)는 공기(A)가 유입되는 공간부(예를 들어, S2) 및 코팅 전극(1)을 향하여 상기 공간부(S2) 내의 공기(A)가 외부로 분사되는 분사부(120)를 포함하는 본체(110)를 포함한다. 일 예로, 상기 본체(110)는 롤 형태를 가질 수 있다. 상기 본체(110)는 코팅 전극(1)의 폭 방향(x축 방향)으로 연장된 롤 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 본체(110)는 격벽(111)을 통해 구획된 복수 개의 공간부(S1, S2, S3)를 가질 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 격벽(111)이 본체(110) 내에 소정 간격 떨어져 배치됨에 따라, 2개의 격벽(111) 사이에 공간부가 형성될 수 있다.
상기 분사부(120)는 복수 개의 개의 분사 홀(121)을 포함할 수 있다. 일 예로, 분사부(120)는 다공성 카본(carbon) 재질의 시트를 포함할 수 있다. 상기 분사부(120)는 코팅 전극의 주행방향(M)을 따라 본체(110)의 일부 영역(100a, 분사영역이라고도 함)에 마련될 수 있다.
또한, 공기 부양 장치(100)는 공간부(S2)와 마주하도록 본체(110) 내에 배치되며, 신장 가능한 막 부재(130)를 포함한다. 상기 막 부재(130)는 공간부(S2)의 일부 경계를 형성하며, 신장 시, 상기 공간부(S2)의 형태를 변경시킬 수 있다. 막 부재(114)의 공간부(S2)를 정의하는 격벽(111)에 단부가 접합되어 본체(110) 내에 배치될 수 있다.
상기 막 부재(130)는 고무(rubber), 또는 실리콘(silicon) 등과 같이 탄성을 가지는 재질로 마련될 수 있으며, 외력에 의해 형태가 변화되고 외력이 제거되면 원래의 상태로 복원 가능한 재질로 마련될 수 있다.
상기 공기부양장치(100)는 상기 막 부재(130)의 일부 영역을 가압함으로써, 공간부(S2) 내에서 분사부(120)를 통해 유지부(3)를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력(P1) 및 무지부(4)를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력(P2)을 다르게 설정하도록 마련된 프레스부(140)를 포함한다.
또한, 프레스부(140)는 무지부(4)를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력(P2)을 유지부(3)를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력(P1) 보다 크게 설정하도록 마련될 수 있다.
일 예로, 프레스부(140)는 막 부재(130)와 접촉하며, 접촉된 막 부재(130)의 영역(130a)을 분사부(120)를 향하여 신장시키도록 배치된 가압부재(141) 및 가압부재(141)와 막 부재(130)가 접촉하는 위치가 조절되도록, 본체(110) 내에서 가압부재(141)를 이동시키기 위한 구동부(142)를 포함할 수 있다. 상기 구동부(142)는 공압 실린더 또는 모터 등으로 구성될 수 있다. 도 2의 y축은 코팅 전극(1)을 향하는 공기(A)의 분사 방향을 나타낸다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 공기 부양 장치의 일 작동상태를 설명하기 위한 개략도들이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 가압부재(141)는 코팅 전극(1)의 무지부(4)와 마주하는 막 부재(130)의 영역(130a)과 접촉하게 배치되며, 막 부재(130)는 가압부재(141)에 의해 분사부(120)를 향해 볼록하게 신장되고, 막 부재(130)가 볼록하게 신장된 영역(130a)은 주변 영역보다 분사 압력이 커질 수 있다. 즉, 가압부재(141)의 위치를 조정함으로써, 공간부(S2)에서 토출되는 공기(A)의 분사 압력이 커지는 영역의 위치를 조절할 수 있다.
또한, 구동부(142)는 코팅 전극(1)의 유지부(3)와 무지부(4)가 차례로 배열된 방향(코팅전극의 폭 방향, x축 방향)을 따라 가압부재(141)를 이동시키도록 마련될 수 있다. 이러한 구조에 의하여, 코팅 전극에 공기를 분사하여 부양시키는 과정에서, 코팅 전극의 코팅 패턴 및 무지부의 위치에 대응하여, 코팅 전극의 영역 별로 공기의 분사압력을 다르게 설정할 수 있다. 즉, 제품 규격에 따라, 무지부의 위치가 달라지거나, 코팅 패턴이 변경되는 경우, 가압 부재(141)를 이동시킴으로써, 변경된 위치의 무지부 측으로 높은 분사압력을 제공할 수 있다.
또한, 공기부양장치(100)는 공간부(S2) 내로 공기를 공급하도록 마련된 공기 공급부(150)를 포함하며, 공기 공급부(150)는 공기의 유량 조절을 위한 레귤레이터(162)를 포함할 수 있다.
이때, 레귤레이터를 통해 본체(110) 내 공간부(S2)로 공기(예를 들어, 압축 공기)가 지속적으로 공급되고, 공간부(S2) 내 공기가 분사부(120)를 통해 코팅 전극(1)을 향하여 분사됨에 따라, 코팅 전극(1)은 부양된 상태를 유지하게 된다.
또한, 공간부(S2)로 공급되는 공기 내 이물질을 제거하기 위한 에어 필터가 마련될 수도 있다.
또한, 본체(110)는 코팅 전극의 유지부와 무지부가 차례로 배열된 방향을 따라 복수 개의 공간부(S1, S2, S3)를 가질 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 공간부는 제1 공간부(S1) 및 제1 공간부(S1)의 양 측에 각각 위치한 제2 및 제3 공간부(S2, S3)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 공간부(S1, S2, S3)는 전술한 격벽(111)을 통해 본체(110) 내부에서 구획될 수 있다.
이때, 제2 및 제3 공간부(S2, S3)에는 막 부재(130) 및 프레스부(140)가 각각 개별적으로 마련될 수 있다.
즉, 제2 공간부(S2) 및 제3 공간부(S3)는 각각, 프레스부(140)를 통해 막 부재(130)의 일부 영역을 가압함으로써 공간부(S2, S3) 내 서로 다른 영역의 공기의 분사 압력이 다르게 설정될 수 있다.
구체적으로, 제2 공간부(S2) 및 제3 공간부(S3)는 프레스부(140)를 통해 막 부재(130)의 일부 영역을 가압함으로써, 제2 및 제3 공간부(S2, S3) 내에서 분사부(120)를 통해 유지부(3)를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력 및 무지부(4)를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력이 다르게 설정될 수 있다.
또한, 공기부양장치(100)는 제1 내지 제3 공간부(S1, S2, S3) 내로 공기를 공급하도록 마련된 공기 공급부(150)를 포함하며, 공기 공급부(150)는 각각의 공간부(S1, S2, S3)로 공급되는 공기의 유량을 개별적으로 조절하기 위한 복수 개의 레귤레이터(161, 162, 163)를 포함할 수 있다. 이러한 구조에서, 각각의 공간부(S1, S2, S3)로 공급되는 공기의 유량 및 압력은 개별적으로 설정될 수 있다.
도 2를 참조하면, 일 예로, 코팅 전극(1)은 폭 방향을 따라 4개의 유지부(3)를 가질 수 있고, 3개의 무지부(4)를 가질 수 있다.
공기부양장치(100)는 제1 공간부(S1)가 코팅전극(1)의 폭 방향의 중앙부에 위치한 무지부(4)와 마주하도록 배치될 수 있다. 이때, 제2 공간부(S2)는 코팅전극(1)의 폭 방향의 좌측 영역(도 2를 기준)의 2개의 유지부(3)와 1개의 무지부(4)와 마주하도록 배치될 수 있다. 또한, 이때, 제3 공간부(S2)는 코팅전극(1)의 폭 방향의 우측 영역(도 2를 기준)의 2개의 유지부(3)와 1개의 무지부(4)와 마주하도록 배치될 수 있다.
이때, 각각의 공간부(S1, S2, S3)로 공급되는 공기의 유량 및 압력은 개별적으로 설정될 수 있고, 프레스부(140)를 통해 막 부재(130)의 일부 영역을 가압함으로써, 제2 및 제3 공간부(S2, S3) 내에서 분사부(120)를 통해 유지부(3)를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력(P1) 및 무지부(4)를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력(P2)은 다르게 설정될 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4를 참조하면, 코팅전극(1)의 폭 방향을 따라 가압부재(141)를 이동시킴으로써, 무지부의 위치 및 코팅 패턴에 대응하여, 코팅 전극(1)의 영역 별로 가해지는 공기의 분사압력을 다르게 설정할 수 있다.
기체의 온도가 일정한 상태에서 기체의 압력과 부피는 반비례하는 보일의 법칙에 따라, 공간부에서 코팅 전극으로 분사되는 분사압력이 다르게 조절될 수 있다. 즉. 막 부재(130)를 가압하여, 공간부의 형태를 변경함으로써, 무지부(4)와 마주하는 영역의 부피를 축소하고, 그 결과해당 영역에서 분사되는 압력을 증가시킬 수 있다.
또한, 공간부 내로 공급되는 압축 공기는 1 bar 내지 5 bar 이내일 수 있다.
또한, 제어부(170)는 코팅 전극(1)의 무지부(4)의 위치 또는 코팅 패턴에 따라 가압부재(141)를 이동시킬 수도 있고, 레귤레이터(161, 162, 163)를 통해 각각의 공간부 내 압력을 조절할 수도 있다.
상기 제어부(170)는 코팅 전극(1)을 촬영하도록 배치된 비전 카메라(vision camera), 또는 센서(sensor) 등 별도로 마련된 감지부(180)와 연결될 수 있다. 상기 감지부(180)는 코팅 전극(1)의 코팅 정보를 감지하며, 상기 코팅 정보는 무지부의 위치 또는 코팅 패턴을 포함할 수 있다. 상기 제어부(170)는 무지부(4)의 위치 또는 코팅 패턴 등 감지부로부터 수신된 감지정보에 기초하여, 가압부재(141)의 위치를 설정할 수 있고, 레귤레이터(161, 162, 163)를 통해 각각의 공간부 내 압력을 조절할 수도 있다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 공기부양장치 및 이를 포함하는 전극 제조용 건조장치에 따르면, 건조 공정을 수행한 후 코팅 전극 부양 시, 코팅 전극의 무지부 측에 유지부 보다 높은 압력으로 공기를 분사함에 따라 주행 과정에서 무지부에 주름이 발생하는 것을 예방할 수 있다.

Claims (15)

  1. 전극 슬러리가 도포된 유지부 및 전극 슬러리가 도포되지 않은 무지부를 갖는 코팅 전극을 주행 중 부양시키기 위한 공기 부양 장치로서,
    공기가 유입되는 공간부 및 코팅 전극을 향하여 상기 공간부 내의 공기가 외부로 분사되는 분사부를 포함하는 본체;
    공간부와 마주하도록 본체 내에 배치되며, 신장 가능한 막 부재; 및
    상기 막 부재의 일부 영역을 가압함으로써, 공간부 내에서 분사부를 통해 유지부를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력 및 무지부를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력을 다르게 설정하도록 마련된 프레스부를 포함하는 공기 부양 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    프레스부는 무지부를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력을 유지부를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력 보다 크게 설정하도록 마련된 공기 부양 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    프레스부는 막 부재와 접촉하며, 접촉된 막 부재의 영역을 분사부를 향하여 신장시키도록 배치된 가압부재; 및
    가압부재와 막 부재가 접촉하는 위치가 조절되도록, 본체 내에서 가압부재를 이동시키기 위한 구동부를 포함하는 공기 부양 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    가압부재는 코팅 전극의 무지부와 마주하는 막 부재의 영역과 접촉하게 배치되며,
    막 부재는 가압부재에 의해 분사부를 향해 볼록하게 신장되고, 막 부재가 볼록하게 신장된 영역은 주변 영역보다 분사 압력이 커지는 공기 부양 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    구동부는 코팅 전극의 유지부와 무지부가 차례로 배열된 방향을 따라 가압부재를 이동시키도록 마련된 공기 부양 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    공간부 내로 공기를 공급하도록 마련된 공기 공급부를 추가로 포함하며,
    공기 공급부는 공기의 유량 조절을 위한 레귤레이터를 포함하는 공기 부양 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    본체는 코팅 전극의 유지부와 무지부가 차례로 배열된 방향을 따라 복수 개의 공간부를 갖고,
    복수 개의 공간부는 제1 공간부 및 제1 공간부의 양 측에 각각 위치한 제2 및 제3 공간부를 포함하며,
    제2 및 제3 공간부에는 막 부재 및 프레스부가 개별적으로 마련된 공기 부양 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    제1 내지 제3 공간부 내로 공기를 공급하도록 마련된 공기 공급부를 추가로 포함하며,
    공기 공급부는 각각의 공간부로 공급되는 공기의 유량을 개별적으로 조절하기 위한 복수 개의 레귤레이터를 포함하는 공기 부양 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    분사부는 복수 개의 분사 홀을 포함하는 공기 부양 장치.
  10. 전극 슬러리가 도포된 유지부와 전극 슬러리가 도포되지 않은 무지부가 형성된 코팅 전극을 건조하는 건조부; 및
    상기 건조부를 통과한 코팅 전극을 주행 방향으로 이동시키는 이송부를 포함하고,
    상기 이송부는, 공기를 이용하여 주행 중인 코팅 전극을 부양시키도록 마련된 공기 부양 장치 및 코팅 전극과 접촉하며, 주행 방향을 따라 코팅 전극을 이동시키는 하나 이상의 주행롤을 포함하며,
    공기 부양 장치는 공기가 유입되는 공간부 및 코팅 전극을 향하여 상기 공간부 내의 공기가 외부로 분사되는 분사부를 포함하는 본체;
    공간부와 마주하도록 본체 내에 배치되며, 신장 가능한 막 부재; 및
    상기 막 부재의 일부 영역을 가압함으로써, 공간부 내에서 분사부를 통해 유지부를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력 및 무지부를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력을 다르게 설정하는 프레스부를 포함하는 전극 제조용 건조 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    공기 부양 장치는 코팅 전극의 주행 방향이 달라지는 구간에 배치된 전극 제조용 건조 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    프레스부는 무지부를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력을 유지부를 향하여 분사되는 공기의 분사 압력 보다 크게 설정하도록 마련된 전극 제조용 건조 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    프레스부는 막 부재와 접촉하며, 접촉된 막 부재의 영역을 분사부를 향하여 신장시키도록 배치된 가압부재; 및
    가압부재와 막 부재가 접촉하는 위치가 조절되도록, 본체 내에서 가압부재를 이동시키기 위한 구동부를 포함하는 전극 제조용 건조 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    가압부재는 코팅 전극의 무지부와 마주하는 막 부재의 영역과 접촉하게 배치되며,
    막 부재는 가압부재에 의해 분사부를 향해 볼록하게 신장되고, 막 부재가 볼록하게 신장된 영역은 주변 영역보다 분사 압력이 커지는 전극 제조용 건조 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    구동부는 코팅 전극의 유지부와 무지부가 차례로 배열된 방향을 따라 가압부재를 이동시키도록 마련된 전극 제조용 건조 장치.
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