WO2023243868A1 - 레이저 식각장치, 레이저 식각시스템, 레이저를 이용하여 식각된 전극 및 그 전극 제조방법 - Google Patents

레이저 식각장치, 레이저 식각시스템, 레이저를 이용하여 식각된 전극 및 그 전극 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2023243868A1
WO2023243868A1 PCT/KR2023/006434 KR2023006434W WO2023243868A1 WO 2023243868 A1 WO2023243868 A1 WO 2023243868A1 KR 2023006434 W KR2023006434 W KR 2023006434W WO 2023243868 A1 WO2023243868 A1 WO 2023243868A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
active material
laser
material portion
unit
laser etching
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/006434
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이서준
문홍석
김태수
김길우
박종인
이혁수
박정현
이병희
김원섭
송원규
나기범
이헌승
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020230057012A external-priority patent/KR20230171861A/ko
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Publication of WO2023243868A1 publication Critical patent/WO2023243868A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B15/00—Preventing escape of dirt or fumes from the area where they are produced; Collecting or removing dirt or fumes from that area
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/16—Removal of by-products, e.g. particles or vapours produced during treatment of a workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/362—Laser etching
    • 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
    • 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
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • 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

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 활물질부와 무지부를 포함하는 전극시트 상에서 상기 활물질부를 식각하는 레이저 식각장치는, 레이저를 상기 활물질부에 조사하는 레이저유닛, 상기 활물질부의 식각으로 발생되는 이물질에 대해 상기 무지부를 향해 송풍하는 송풍유닛 및 상기 레이저유닛을 사이에 두고 상기 송풍유닛의 반대측에 배치되며 상기 이물질을 흡입하는 흡입유닛을 포함하고, 상기 레이저유닛, 상기 송풍유닛 및 상기 흡입유닛은 상기 전극시트의 이동방향을 가로지르는 방향으로 배치될 수 있다.

Description

레이저 식각장치, 레이저 식각시스템, 레이저를 이용하여 식각된 전극 및 그 전극 제조방법
관련 출원과의 상호인용
본 출원은 2022년 06월 14일자 한국특허출원 제10-2022-0072395호, 2023년 05월 02일자 한국특허출원 제10-2023-0057012호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 레이저 식각장치, 레이저 식각시스템, 레이저를 이용하여 식각된 전극 및 그 전극 제조방법에 관한 것이다.
환경오염, 석유자원의 고갈에 대응하여 친환경 에너지원에 기반한 전력 생산에 대한 연구 및 개발이 진행되고 있다. 특히, 이차전지에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 이차전지의 재료, 구조, 공정 및 시스템과 같은 다양한 측면에서 연구가 이루어지고 있다.
이차전지는 제조과정에서 다양한 공정들을 거치게 되며, 일반적으로 전극공정, 조립공정, 화성공정 등의 공정들을 통해 이차전지를 생산하고 있다. 상술한 공정들 중 특히 전극공정에서 전극시트 상에 활물질을 소정의 패턴으로 코팅하는 과정을 거치게 되며, 코팅 품질 관리를 위해 원재료 배합조건, 온도, 코팅장치의 공정조건에 대한 기술들이 제안되고 있다.
종래기술에 따르면, 전극시트 상에 활물질을 소정 패턴으로 코팅하게 되면, 코팅영역의 가장자리에 슬라이딩이나 미스매치가 발생할 수 있으며, 코팅 품질 저하에 따라 전극조립체에 성능 저하, 품질 저하가 생길 우려가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 레이저를 이용한 식각을 통해 활물질의 코팅 품질을 향상시킬 수 있는 레이저 식각장치, 레이저 식각시스템, 레이저를 이용하여 식각된 전극 및 그 전극 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 활물질부와 무지부를 포함하는 전극시트 상에서 상기 활물질부를 식각하는 레이저 식각장치는, 레이저를 상기 활물질부에 조사하는 레이저유닛, 상기 활물질부의 식각으로 발생되는 이물질에 대해 상기 무지부를 향해 송풍하는 송풍유닛, 상기 레이저유닛을 사이에 두고 상기 송풍유닛의 반대측에 배치되며 상기 이물질을 흡입하는 흡입유닛을 포함하고, 상기 레이저유닛, 상기 송풍유닛 및 상기 흡입유닛은 상기 전극시트의 이동방향을 가로지르는 방향으로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 활물질부, 제2 활물질부, 상기 제1 활물질부 및 제2 활물질부의 사이에 위치한 무지부를 포함하는 전극시트 상에서 상기 제1 활물질부 및 제2 활물질부를 식각하는 레이저 식각시스템은, 상기 제1 활물질부를 식각하는 제1 레이저 식각장치 및 상기 제2 활물질부를 식각하는 제2 레이저 식각장치를 포함하고, 상기 제1 레이저 식각장치 및 상기 제2 레이저 식각장치 각각은, 레이저를 상기 활물질부에 조사하는 레이저유닛, 상기 활물질부의 식각으로 발생되는 이물질을 상기 무지부를 향해 송풍하는 송풍유닛 및 상기 레이저유닛을 사이에 두고 상기 송풍유닛의 반대측에 배치되며 상기 이물질을 흡입하는 흡입유닛을 포함하고, 상기 레이저유닛, 상기 송풍유닛, 및 상기 흡입유닛은 상기 전극시트의 이동방향을 가로지르는 방향으로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전극은, 전극시트 상에 활물질이 코팅된 활물질부 및 상기 전극시트 상에 상기 활물질이 코팅되지 않은 무지부를 포함하고, 상기 활물질부와 상기 무지부의 경계는 200㎛ 이하의 폭을 갖는 열영향부(Heat Affected Zone, HAZ)가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전극 제조방법은, 전극시트 상에 활물질을 코팅하여 활물질부와 무지부를 형성하는 단계 및 상기 활물질부의 가장자리 일부를 식각하는 단계를 포함하고, 상기 식각하는 단계는, 상기 가장자리 일부에 레이저유닛으로 레이저를 조사하여 식각하는 과정, 상기 가장자리 일부가 식각되면서 발생하는 이물질에 대해 송풍유닛을 이용하여 상기 무지부를 향해 송풍하는 과정 및 상기 레이저유닛을 사이에 두고 상기 송풍유닛의 반대측에 배치되는 흡입유닛을 이용하여 송풍되어 확산되는 상기 이물질을 흡입하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 전극공정에서 활물질의 코팅 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 코팅된 활물질의 일부를 식각을 통해 관리하여도 식각으로 인해 발생하는 이물질의 확산을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은, 전극시트 상에 활물질을 코팅하는 예를 도시한 개략도이다.
도 2 내지 도 3은, 본 발명의 실시 예들에 따른, 전극시트 상에 활물질을 코팅하는 경우에 식각이 적용될 수 있는 영역을 표시한 개략도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시 예에 따른, 레이저 식각시스템의 개략도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시 예에 따른, 레이저 식각시스템의 레이저 식각장치 및 레이저 식각장치가 제1 활물질부를 식각하는 모습을 나타낸 모식도이다.
도 6는, 도 5에 도시된 레이저 식각장치의 변형예가 도시된 모식도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시 예에 따른, 레이저 식각 시스템의 개략도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 실시 예에 따른, 레이저 식각 시스템의 레이저 식각장치가 제2 활물질부를 식각하는 모습을 나타낸다.
도 9는, 본 발명의 실시 예들에 따른, 활물질부와 무지부의 경계에 형성되는 열영향부를 나타내는 도면이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은, 전극시트(10) 상에 활물질을 코팅하는 예를 도시한 개략도이다.
이차전지를 생산하는 공정들 중 전극공정에서는 전극시트(10) 상에 활물질을 코팅하는 과정을 거칠 수 있다. 활물질은 소정의 패턴으로 전극시트(또는 전극집전체) 상에 코팅될 수 있으며, 전극시트(10) 상에는 활물질이 코팅되어 형성되는 활물질부(20)와 활물질이 코팅되지 않은 무지부(30)가 형성될 수 있다.
활물질부(20)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 전극시트(10) 상에 소정 패턴의 활물질 코팅(스트라이프 코팅)을 통해 규칙적인 배열을 가지는 활물질부(20)를 포함할 수 있다. 활물질부(20) 사이에는 무지부(30)가 형성될 수 있다. 상기 소정 패턴은 스트라이프 코팅에 한정되지 않고, 간헐 코팅일 수도 있으며, 특별한 제한이 없을 수 있다.
도 2 내지 도 3은, 본 발명의 실시 예들에 따른, 전극시트(10) 상에 활물질을 코팅하는 경우에 식각이 적용될 수 있는 영역을 표시한 개략도이다. 도 2는 전극시트(10)의 측면도이고, 도 3은 전극시트(10)의 평면도이다. 상술한 설명은, 이하에서 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 전극시트(10)의 양면에 활물질이 코팅될 수 있다. 예를 들어, 전극시트(10)의 상면에 활물질이 코팅되어 상부 활물질부(21)를 형성할 수 있고, 전극시트(10)의 하면에 활물질이 코팅되어 하부 활물질부(22)를 형성할 수 있다. 이 경우, 상부 활물질부(21)의 코팅 시에 슬라이딩이 발생되어, 하부 활물질부(22)와 미스매칭이 발생될 수 있다. 상부 활물질부(21)의 코팅 시에 슬라이딩이 발생되어 하부 활물질부(22)와 미스매칭이 발생되는 경우, 미스매칭을 해소하여 코팅 품질을 향상시키기 위해, 상부 활물질부(21)의 가장자리영역인 경계영역(11)에 대한 식각이 요구될 수 있다. 또한, 도 2에 도시한 것과 다르게, 하부 활물질부(22)에 슬라이딩이 발생되어, 상부 활물질부(21)와 미스매칭이 발생될 수도 있다. 이 경우에는, 미스매칭의 해소를 위해 하부 활물질부(22)의 가장자리영역에 대한 식각이 요구될 수 있다. 상기 가장자리영역은, 활물질부(21, 22)와 무지부(예: 무지부(30))의 경계영역일 수 있다.
도 3을 참조하면, 전극시트(10) 상에는 활물질부(20a, 20b, 20c)가 복수개 형성될 수 있다. 도 3은, 활물질부(20a, 20b, 20c)가 스트라이프 패턴으로 형성된 것을 도시하였으나, 이하의 설명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 활물질부(20a), 제2 활물질부(20b) 및 제3 활물질부(20c)는 각각, 전극시트(10) 상에 평행하게 스트라이프 패턴으로 코팅될 수 있다. 코팅된 제1 활물질부(20a), 제2 활물질부(20b) 및 제3 활물질부(20c)는, 이후에 진행되는 공정(예: 노칭 공정)에 요구되는 정도의 식각이 필요할 수 있다. 예를 들어, 전극공정에서 제1 활물질부(20a), 제2 활물질부(20b) 및 제3 활물질부(20c)에 대해 코팅 이후에 전극탭을 형성하기 위한 노칭 공정이 수행되는 경우, 예비노칭영역(12)에 대한 식각이 코팅 과정에서 필요할 수 있다. 노칭 공정 시에, 예비노칭영역(12)의 일부 영역에 대한 노칭이 수행되어, 전극탭이 형성될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여 경계영역(11)과 예비노칭영역(12)에 대해 설명하였으나, 식각이 필요할 수 있는 영역은 이에 제한되지 않을 수 있으며, 이하의 설명은 식각이 필요할 수 있는 영역에서 식각을 수행하는 경우에 특별한 제한없이 적용될 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일 실시 예에 따른, 레이저 식각시스템(100)의 개략도이다. 상술한 설명은, 이하에도 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.
레이저 식각시스템(100)은, 경계영역(11) 또는 예비노칭영역(12)과 같이 식각이 필요할 수 있는 영역에 대한 레이저 식각을 수행할 수 있다. 레이저 식각시스템(100)은 레이저 식각장치(101)를 포함할 수 있으며, 레이저 식각장치(101)를 이용하여 활물질부(예: 제1 활물질부(20a))에 대한 식각을 수행할 수 있다. 예를 들어, 레이저 식각장치(101)는 전극시트(10)의 진행방향 상의 소정위치에서, 제1 활물질부(20a)의 가장자리에 대한 식각을 수행할 수 있다. 전극시트(10)는 진행방향을 따라 이동하면서, 레이저 식각장치(101)에 의해 소정간격으로 소정영역만큼의 식각이 수행될 수 있다.
이하에서, 레이저 식각시스템(100)의 레이저 식각장치(101)에 대해 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 식각시스템(100)의 레이저 식각장치(101) 및 제1 레이저 식각장치(101)가 제1 활물질부(20a)를 식각하는 모습을 나타내는 모식도이며, 도 6은 도 5에 도시된 레이저 식각장치(101)의 변형예인 레이저 식각장치(101')가 도시된 모식도이다. 상술한 설명은, 이하에서 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다. 또한, 이하에서 제1 활물질부(20a)를 예시로 설명하였지만, 특별히 제한되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 전극시트(10) 상에 활물질부(20a, 20b, 20c)가 코팅될 수 있으며, 레이저 식각장치(101)는 제1 활물질부(20a)에 대한 식각을 수행할 수 있다. 이하에서, 레이저 식각장치(101)가 제1 활물질부(20a)에 대한 식각을 수행하는 것을 예시로 설명하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면, 레이저 식각장치(101)는 레이저유닛(110)을 포함할 수 있다. 레이저유닛(110)은 레이저를 제1 활물질부(20a)에 조사할 수 있다. 예를 들어, 레이저유닛(110)은 제1 활물질부(20a)의 가장자리에 레이저를 조사하여, 제1 활물질부(20a)의 가장자리를 식각할 수 있다. 제1 활물질부(20a)에 레이저가 조사되면, 레이저 식각에 의해 이물질(예: 식각된 활물질 잔여물)이 발생할 수 있다. 상기 가장자리는, 제1 활물질부(20a)와 무지부(30)의 경계일 수 있다.
레이저 식각장치(101)는 송풍유닛(120)을 포함할 수 있다. 송풍유닛(120)은 제1 활물질부(20a)의 식각으로 발생되는 이물질에 대한 송풍을 수행할 수 있다. 예를 들어, 송풍유닛(120)은, 제1 활물질부(20a)의 상측에 위치할 수 있고, 제1 활물질부(20a)의 상측에서 이물질에 대해 무지부(30) 측을 향해 송풍할 수 있다. 이 경우, 식각으로 발생되는 이물질은, 제1 활물질부(20a)에서 멀어지는 방향인 무지부(30) 측 또는 제2 활물질부(20b) 측을 향해 날아갈 수 있다. 송풍유닛(120)은 전극시트(10)가 양면 중 송풍 받는 면을 기준으로 10 내지 80도의 송풍각도로 송풍할 수 있다. 송풍유닛(120)이 80도 보다 큰 각도로 송풍하는 경우에는, 이물질이 제1 활물질부(20a) 상으로 송풍될 수 있다. 또한, 송풍유닛(120)이 10도 보다 작은 각도로 송풍하는 경우에는, 후술하는 흡입유닛(130)이 이물질을 흡입하기 전에 제2 활물질부(20b) 측으로 송풍될 수 있다. 또한, 후술하는 배리어(140)에 의한 확산방지 효과를 저감시킬 수도 있다. 송풍유닛(120)의 송풍각도는, 식각으로 인해 발생한 이물질을 흡입유닛(130)이 흡입하기에 효과적이거나 배리어(140)에 의한 확산방지 효과를 극대화시킬 수 있는 각도일 수 있다. 또한, 송풍유닛(120)은 0.2 내지 5.0바(bar)의 송풍압력으로 송풍할 수 있다. 예를 들어, 이물질의 양이 많이 발생하도록 레이저로 식각하게 되는 경우(또는 식각범위가 넓은 경우), 송풍유닛(120)은 송풍압력을 높일 수 있다. 다른 예를 들어, 이물질의 양이 적게 발생하도록 레이저로 식각하게 되는 경우(또는 식각범위가 좁은 경우), 송풍유닛(120)은 송풍압력을 낮출 수 있다. 송풍유닛(120)이 송풍압력을 높이거나 낮추는 경우, 0.2 내지 5.0바(bar)의 범위의 압력으로 송풍하는 것이 효과적일 수 있으며, 상기 송풍압력을 벗어나는 경우에는, 송풍이 적절하게 이루어지지 않을 수 있다.
송풍유닛(120)은, 식각으로 인해 발생한 이물질의 종류나 상태에 따라 소정의 송풍각도 또는 송풍압력으로 기설정될 수 있으며, 실시간으로 조절될 수도 있다. 다만, 이에 제한되지 않을 수 있다.
레이저 식각장치(101)는 흡입유닛(130)을 포함할 수 있다. 흡입유닛(130)은 이물질을 흡입할 수 있다. 흡입유닛(130)은, 레이저유닛(110)을 사이에 두고 송풍유닛(120)의 반대측에 배치될 수 있다. 흡입유닛(130)은, 무지부(30)의 상측에 위치할 수 있다. 예를 들어, 흡입유닛(130)은, 레이저유닛(110)이 식각범위에서 레이저를 조사하여 발생하는 이물질을 효과적으로 흡입하기 위해, 식각범위의 무지부(30) 측 경계에서 제2 활물질부(20b) 사이에 위치할 수 있다. 다르게 설명하면, 흡입유닛(130)은, 제1 활물질부(20a)와 제2 활물질부(20b) 사이에서 무지부(30) 상측에 위치하되, 식각범위를 벗어난 영역에 위치할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않을 수 있다. 흡입유닛(130)은, 레이저 식각으로 인해 발생되는 이물질을 흡입할 수 있다. 송풍유닛(120)에 의해 송풍된 이물질이 흡입유닛(130)에 의해 흡입됨으로써, 인접한 제2 활물질부(20b)로 확산되는 것을 방지할 수 있다. 흡입유닛(130)의 흡입압력은 기설정되거나 조절될 수 있다. 예를 들어, 흡입유닛(130)의 흡입압력은, 송풍유닛(120)의 송풍압력과 같거나, 송풍압력보다 클 수 있다.
레이저 식각장치(101)는 배리어(140)를 포함할 수 있다. 배리어(140)는 이물질의 확산을 방지할 수 있다. 예를 들어, 송풍유닛(120)이 이물질에 대한 송풍을 수행하는 경우, 배리어(140)는 상기 송풍에 의해 이물질이 제2 활물질부(20b)로 확산되는 것을 방지할 수 있다. 배리어(140)는 전극시트(10)(또는 전극시트(10)의 상면)에 대해 수직한 방향으로 연장된 형태일 수 있다. 예를 들어, 배리어(140)는 상술한 바와 같이 전극시트(10)의 상면에 대해 수직한 방향으로 연장되어, 이물질이 송풍에 의해 제2 활물질부(20b)로 날아가는 경로를 차단할 수 있다.
레이저 식각장치(101)는 레이저유닛(110), 송풍유닛(120) 및 흡입유닛(130)을 적어도 포함할 수 있다. 레이저 식각장치(101)의 레이저유닛(110), 송풍유닛(120) 및 흡입유닛(130)은 전극시트(10)의 진행방향(또는 이동방향)을 가로지르는 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 레이저유닛(110)은, 레이저를 제1 활물질부(20a)의 가장자리에 조사하기 위해, 제1 활물질부(20a)의 가장자리 상에 배치될 수 있다.
송풍유닛(120)은, 제1 활물질부(20a)에서 제2 활물질부(20b)를 향하는 방향으로 이물질에 대한 송풍을 하기 위해, 제1 활물질부(20a) 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 송풍유닛(120)은 레이저유닛(110)보다 제1 활물질부(20a)의 내측에 배치될 수 있다. 다르게 설명하면, 송풍유닛(120)은 레이저유닛(110)보다 제1 활물질부(20a)의 가장자리로부터 멀게 배치될 수 있다.
흡입유닛(130)은 레이저유닛(110)을 기준으로 송풍유닛(120)의 반대측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 흡입유닛(130)은 무지부(30) 또는 제2 활물질부(20b) 상에 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이, 레이저유닛(110), 송풍유닛(120) 및 흡입유닛(130)이 전극시트(10)의 진행방향을 가로지르는 방향(예: 연직 방향, 경사진 방향)으로 배치되는 경우, 송풍유닛(120)에 의해 송풍된 이물질이 다시 식각대상에 쌓이는 것이 효과적으로 방지될 수 있다. 예를 들어, 송풍유닛(120)이 송풍한 제1 활물질부(20a)의 이물질이 다시 제1 활물질부(20a) 상에 쌓이는 것이 억제될 수 있다.
레이저유닛(110), 송풍유닛(120) 및 흡입유닛(130)은, 전극시트(10)의 진행방향을 가로지르는 방향을 따라 선형으로 배치될 수 있다. 선형으로 배치되는 경우, 송풍유닛(120)이 송풍하는 이물질들을 흡입유닛(130)이 효과적으로 흡입할 수 있다.
또한, 레이저 식각장치(101)가 배리어(140)를 더 포함하는 경우에는 상술한 효과뿐만 아니라, 이웃한 활물질부에 영향이 미치는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 배리어(140)를 통해 송풍유닛(120)이 송풍한 제1 활물질부(20a)의 이물질이 제2 활물질부(20b) 상에 쌓이는 것이 억제될 수 있다.
도 6을 참조하여 설명하면, 레이저 식각장치(101)의 변형예인 레이저 식각장치(101')는 배리어(140')를 포함할 수 있다. 배리어(140')는 벤딩된 부분을 포함할 수 있다. 배리어(140')는, 전극시트(10)(또는 전극시트(10)의 상면)에 대해 수직한 방향으로 연장되는 부분을 포함하되, 전극시트(10) 측 말단에서 무지부(30) 측 또는 흡입유닛(130) 측을 향해 휘어진 벤딩부를 포함할 수 있다. 배리어(140')가 벤딩부를 포함하는 경우, 대각선 방향으로 확산되는 이물질을 차단할 수 있다. 예를 들어, 송풍유닛(120)에 의해 송풍되어 날아가는 이물질이 제2 활물질부(20b)에 대해 대각선 방향으로 이동하는 것을 막음으로써, 이물질의 확산을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 배리어(140')가 벤딩부를 포함하는 경우, 송풍유닛(120)에 의한 송풍의 경로(또는 공기의 기류)를 가이드할 수 있다. 예를 들어, 송풍유닛(120)이 공기를 송풍하는 경우, 공기의 기류가 흡입유닛(130) 측을 향하도록 공기의 송풍경로를 가이드하여 흡입유닛(130)의 흡입이 보다 효과적일 수 있다.
도 5 내지 도 6을 참조하여 설명한, 배리어(140, 140')는, 식각이 진행되는 일 활물질부와 인접한 타 활물질부의 상측에 위치할 수 있다. 예를 들어, 배리어(140, 140')는 레이저유닛(110)에 의해 식각되는 일 활물질부인 제1 활물질부(20a)와 무지부(20)를 사이에 두고 이웃한 타 활물질부인 제2 활물질부(20b)의 상측에 위치할 수 있다. 구체적으로는, 이물질이 제2 활물질부(20b)에 확산되지 않도록, 제2 활물질부(20b)의 무지부(30) 측 가장자리의 상측에 위치할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 배리어(140, 140')는 무지부(30)의 상측에 위치할 수 있다. 예를 들어, 배리어(140, 140')는 무지부(30)의 상측에 위치하되, 무지부(30) 상에서 제2 활물질부(20b) 측에 위치할 수 있다.
배리어(140, 140')는 식각이 진행되는 일 활물질부보다, 일 활물질부에 인접한 타 활물질부에 더 가깝게 위치할 수 있다. 예를 들어, 레이저유닛(110)에 의해 식각되는 일 활물질부인 제1 활물질부(20a)와 배리어(140, 140') 사이의 거리는, 제1 활물질부(20a)와 무지부(30)를 사이에 두고 이웃한 타 활물질부인 제2 활물질부(20b)와 배리어(140, 140') 사이의 거리보다 멀 수 있다.
배리어(140, 140')는, 흡입유닛(130)보다 제2 활물질부(20b)에 더 가깝게 위치할 수 있다. 예를 들어, 송풍유닛(120)에 의해 송풍되되 흡입유닛(130)이 흡입되지 않은 이물질이 제2 활물질부(20b)에 확산되지 않도록 하기 위해, 배리어(140, 140')와 제2 활물질부(20b) 사이의 거리는, 흡입유닛(130)과 제2 활물질부(20b) 사이의 거리보다 작을 수 있다.
상술한 바와 같이, 레이저 식각장치(101)를 이용하여 제1 활물질부(20a)에 대한 식각을 수행하는 방법을 통해 전극을 제조할 수 있다.
전극의 제조방법에 있어서, 레이저 식각장치(101)를 이용하여 제1 활물질부(20a)를 식각하는 단계들에 대해서 설명하나, 후술하는 레이저 식각장치(102)를 이용하여 제2 활물질부(20b)를 식각하는 단계들에 대해서도 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.
전극의 제조방법은, 전극시트(10) 상에 활물질을 코팅하여 활물질부(20a, 20b)와 무지부(30)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
전극의 제조방법은, 제1 활물질부(20a)의 가장자리 일부를 식각하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 식각하는 단계는, 제1 활물질부(20a)의 가장자리 일부에 레이저유닛(110)으로 레이저를 조사하여 식각하는 과정, 가장자리 일부가 식각되면서 발생하는 이물질에 대해 송풍유닛(120)을 이용하여 무지부(30)를 향해 송풍하는 과정, 레이저유닛(110)을 사이에 두고 송풍유닛(120)의 반대측에 배치되는 흡입유닛(130)을 이용하여 송풍되어 확산되는 이물질을 흡입하는 과정을 포함할 수 있다. 상기 가장자리 일부는, 제1 활물질부(20a)와 무지부(30)의 경계의 일부일 수 있다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시 예에 따른, 레이저 식각시스템(100')의 개략도를 나타낸다. 레이저 식각시스템(100')은 레이저 식각장치들(101, 102)을 포함할 수 있다. 상술한 설명은, 이하에서 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.
레이저 식각시스템(100')은 레이저 식각장치(101) 및 레이저 식각장치(102)를 포함할 수 있다. 레이저 식각장치(101) 및 레이저 식각장치(102)는 전극시트(10)의 이동방향(또는 진행방향)을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 다르게 설명하면, 레이저 식각장치(101)와 레이저 식각장치(102)는, 전극시트(10)의 진행방향(예: 화살표 표시방향)을 따라 배치되되, 상기 진행방향을 따라 소정 거리 이격되게 배치될 수 있다. 또한, 레이저 식각장치(101)은 제1 활물질부(20a)에 대한 식각을 수행하기 위해 제1 활물질부(20a)에 인접하게 배치될 수 있고, 레이저 식각장치(102)는 제2 활물질부(20b)에 대한 식각을 수행하기 위해 제2 활물질부(20b)에 인접하게 배치될 수 있다. 레이저 식각장치(101)는 무지부(30)와 경계를 이루는 제1 활물질부(20a)의 가장자리를 식각할 수 있으며, 레이저 식각장치(102)는 무지부(30)와 경계를 이루는 제2 활물질부(20b)의 가장자리를 식각할 수 있다. 다르게 설명하면, 레이저 식각장치(101) 및 레이저 식각장치(102)는 각각 소정위치에 배치되어, 전극시트(10)가 진행방향을 따라 이동하는 동안 제1 활물질부(20a), 제2 활물질부(20b) 각각의 가장자리에 대한 식각을 수행할 수 있다. 상기 가장자리는, 활물질부(20a, 20b)와 무지부(30)의 경계일 수 있다.
도 8은, 본 발명의 다른 실시 예에 따른, 레이저 식각 시스템(100')의 레이저 식각장치(102)가 제2 활물질부(20b)를 식각하는 모습을 나타낸다. 상술한 설명은, 이하에도 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.
도 8을 참조하여 설명하면, 레이저 식각장치(102)는, 상술한 레이저 식각장치(101)의 레이저유닛(110), 송풍유닛(120), 흡입유닛(130), 배리어(140)에 각각 대응하는 레이저유닛(210), 송풍유닛(220), 흡입유닛(230), 배리어(240)를 포함할 수 있다. 또는, 배리어(240)의 경우, 도시하지는 않았으나, 레이저 식각장치(101)의 변형예인 레이저 식각장치(101')의 배리어(140')에 대응할 수도 있다.
레이저 식각장치(102)는, 제2 활물질부(20b)에 대한 식각을 수행하기 위해, 레이저 식각장치(101, 101')와 대칭되는 방향으로 레이저유닛(210), 송풍유닛(220), 흡입유닛(230), 배리어(240)가 배치될 수 있다. 다만, 레이저유닛(210), 송풍유닛(220), 흡입유닛(230), 배리어(240)의 배치위치 및 동작들에 대해서는 동일 또는 유사한 설명이 적용될 수 있다.
도 9는, 본 발명의 실시 예들에 따른, 제1 활물질부(20a)와 무지부(30)의 경계에 형성되는 열영향부(400)를 나타내는 도면이다. 상술한 설명은, 이하에서 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.
전극은 전극시트(10) 상에서 활물질이 코팅된 제1 활물질부(20a) 및 전극시트(10) 상에 활물질이 코팅되지 않은 무지부(30)를 포함할 수 있다. 레이저 식각된 제1 활물질부(20a)와 무지부(30)의 경계(또는 제1 활물질부(20a)의 가장자리)는 전극의 일부를 형성할 수 있다. 제1 활물질부(20a)와 무지부(30)의 경계에는, 레이저 식각으로 인해 열영향부(Heat Affected Zone, HAZ, 400)가 형성될 수 있다. 열영향부(400)는 무지부(30)보다 낮은 명도를 가질 수 있다. 또한, 열영향부(400)는, 바람직하게는, 200㎛ 이하의 폭을 가질 수 있다. 열영향부(400)가 상술한 폭 이하로 형성되어 전극이 제조되는 경우, 레이저 식각으로 인한 영향이 최소화될 수 있으므로 코팅 품질, 전극 품질이 향상될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
[부호의 설명]
10: 전극시트
11: 경계영역
12: 예비노칭영역
20: 활물질부
20a: 제1 활물질부
20b: 제2 활물질부
20c: 제3 활물질부
21: 상부 활물질부
22: 하부 활물질부
30: 무지부
100, 100': 레이저 식각시스템
101, 101': 레이저 식각장치
102: 레이저 식각장치
110: 레이저유닛
120: 송풍유닛
130: 흡입유닛
140, 140': 배리어
210: 레이저유닛
220: 송풍유닛
230: 흡입유닛
240: 배리어
400: 열영향부

Claims (15)

  1. 활물질부와 무지부를 포함하는 전극시트 상에서 상기 활물질부를 식각하는 레이저 식각장치에 있어서,
    레이저를 상기 활물질부에 조사하는 레이저유닛;
    상기 활물질부의 식각으로 발생되는 이물질에 대해 상기 무지부를 향해 송풍하는 송풍유닛; 및
    상기 레이저유닛을 사이에 두고 상기 송풍유닛의 반대측에 배치되며 상기 이물질을 흡입하는 흡입유닛을 포함하고,
    상기 레이저유닛, 상기 송풍유닛, 및 상기 흡입유닛은 상기 전극시트의 이동방향을 가로지르는 방향으로 배치되는, 레이저 식각장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡입유닛을 사이에 두고 상기 송풍유닛의 반대측에 배치되되, 상기 이물질의 확산을 방지하는 배리어를 더 포함하는, 레이저 식각장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 송풍유닛은 상기 활물질부 상측에 위치하고,
    상기 흡입유닛은 상기 무지부의 상측에 위치하는, 레이저 식각장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 배리어는,
    상기 레이저유닛에 의해 식각되는 일 활물질부와 상기 무지부를 사이에 두고 이웃한 타 활물질부의 상측에 위치하는, 레이저 식각장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 레이저유닛에 의해 식각되는 일 활물질부와 상기 배리어 사이의 거리는, 상기 일 활물질부와 상기 무지부를 사이에 두고 이웃한 타 활물질부와 상기 배리어 사이의 거리보다 먼, 레이저 식각장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 배리어는,
    말단에 상기 흡입유닛 측으로 휘어진 벤딩부가 형성되는, 레이저 식각장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 송풍유닛은,
    상기 전극시트의 양면 중 상기 송풍을 받는 면을 기준으로 10 내지 80도의 송풍각도로 송풍하는, 레이저 식각장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 송풍유닛은,
    0.2 내지 5.0바(bar)의 송풍압력으로 송풍하는, 레이저 식각장치.
  9. 제1 활물질부, 제2 활물질부, 상기 제1 활물질부 및 제2 활물질부의 사이에 위치한 무지부를 포함하는 전극시트 상에서 상기 제1 활물질부 및 제2 활물질부를 식각하는 레이저 식각시스템에 있어서,
    상기 제1 활물질부를 식각하는 제1 레이저 식각장치; 및
    상기 제2 활물질부를 식각하는 제2 레이저 식각장치를 포함하고,
    상기 제1 레이저 식각장치 및 제2 레이저 식각장치 각각은,
    레이저를 상기 활물질부에 조사하는 레이저유닛;
    상기 활물질부의 식각으로 발생되는 이물질을 상기 무지부를 향해 송풍하는 송풍유닛; 및
    상기 레이저유닛을 사이에 두고 상기 송풍유닛의 반대측에 배치되며 상기 이물질을 흡입하는 흡입유닛을 포함하고,
    상기 레이저유닛, 상기 송풍유닛, 및 상기 흡입유닛은 상기 전극시트의 이동방향을 가로지르는 방향으로 배치되는, 레이저 식각시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 흡입유닛을 사이에 두고 상기 송풍유닛의 반대측에 배치되되, 상기 이물질의 확산을 방지하는 배리어를 더 포함하는, 레이저 식각시스템.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 레이저 식각장치 및 제2 레이저 식각장치는, 상기 전극시트의 이동 방향을 따라 순차적으로 배치되는, 레이저 식각시스템.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 레이저 식각장치는, 상기 제1 활물질부에서 상기 무지부와 경계를 이루는 가장자리를 식각하고,
    상기 제2 레이저 식각장치는, 상기 제2 활물질부에서 상기 무지부와 경계를 이루는 가장자리를 식각하는, 레이저 식각시스템.
  13. 전극시트 상에 활물질이 코팅된 활물질부; 및
    상기 전극시트 상에 상기 활물질이 코팅되지 않은 무지부를 포함하고,
    상기 활물질부와 상기 무지부의 경계는,
    200㎛ 이하의 폭을 갖는 열영향부(Heat Affected Zone, HAZ)가 형성되는, 전극.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 열영향부는 상기 무지부보다 낮은 명도를 갖는, 전극.
  15. 전극시트 상에 활물질을 코팅하여 활물질부와 무지부를 형성하는 단계; 및
    상기 활물질부의 가장자리 일부를 식각하는 단계를 포함하고,
    상기 식각하는 단계는,
    상기 가장자리 일부에 레이저유닛으로 레이저를 조사하여 식각하는 과정;
    상기 가장자리 일부가 식각되면서 발생하는 이물질에 대해 송풍유닛을 이용하여 상기 무지부를 향해 송풍하는 과정; 및
    상기 레이저유닛을 사이에 두고 상기 송풍유닛의 반대측에 배치되는 흡입유닛을 이용하여 송풍되어 확산되는 상기 이물질을 흡입하는 과정을 포함하는, 전극 제조방법.
PCT/KR2023/006434 2022-06-14 2023-05-11 레이저 식각장치, 레이저 식각시스템, 레이저를 이용하여 식각된 전극 및 그 전극 제조방법 WO2023243868A1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2022-0072395 2022-06-14
KR20220072395 2022-06-14
KR1020230057012A KR20230171861A (ko) 2022-06-14 2023-05-02 레이저 식각장치, 레이저 식각시스템, 레이저를 이용하여 식각된 전극 및 그 전극 제조방법
KR10-2023-0057012 2023-05-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023243868A1 true WO2023243868A1 (ko) 2023-12-21

Family

ID=89191479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/006434 WO2023243868A1 (ko) 2022-06-14 2023-05-11 레이저 식각장치, 레이저 식각시스템, 레이저를 이용하여 식각된 전극 및 그 전극 제조방법

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023243868A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013141669A (ja) * 2012-01-06 2013-07-22 Nissan Motor Co Ltd レーザ加工用集塵装置
KR20140119499A (ko) * 2013-04-01 2014-10-10 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지용 전극, 이를 포함하는 이차 전지, 및 이차 전지용 전극의 제조 방법
CN203936519U (zh) * 2014-05-30 2014-11-12 宁德新能源科技有限公司 锂离子电池极片涂层清洗装置
KR20170057953A (ko) * 2015-11-18 2017-05-26 주식회사 엘지화학 전극의 표면 형상을 정밀하게 성형할 수 있는 장치
KR20190035758A (ko) * 2016-08-04 2019-04-03 더 재팬 스틸 워크스 엘티디 레이저 박리 장치, 레이저 박리 방법, 및 유기 el 디스플레이의 제조 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013141669A (ja) * 2012-01-06 2013-07-22 Nissan Motor Co Ltd レーザ加工用集塵装置
KR20140119499A (ko) * 2013-04-01 2014-10-10 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지용 전극, 이를 포함하는 이차 전지, 및 이차 전지용 전극의 제조 방법
CN203936519U (zh) * 2014-05-30 2014-11-12 宁德新能源科技有限公司 锂离子电池极片涂层清洗装置
KR20170057953A (ko) * 2015-11-18 2017-05-26 주식회사 엘지화학 전극의 표면 형상을 정밀하게 성형할 수 있는 장치
KR20190035758A (ko) * 2016-08-04 2019-04-03 더 재팬 스틸 워크스 엘티디 레이저 박리 장치, 레이저 박리 방법, 및 유기 el 디스플레이의 제조 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021251753A1 (ko) 전극의 레이저 노칭 공정용 패턴 지그 및 이를 구비한 레이저 노칭 시스템
WO2017123039A1 (ko) 초소형 led 전극어셈블리
WO2010077018A2 (en) Laser firing apparatus for high efficiency solar cell and fabrication method thereof
WO2023243868A1 (ko) 레이저 식각장치, 레이저 식각시스템, 레이저를 이용하여 식각된 전극 및 그 전극 제조방법
WO2023058890A1 (ko) 파인메탈 마스크
WO2010011088A2 (ko) 솔라셀 패널 제조장치 및 제조방법
JP2002217090A (ja) 電子ビーム露光装置及び電子ビーム偏向装置
WO2021153869A1 (ko) 집중적이고 균일한 배광 제어가 가능한 리플렉터 구조를 구비한 엘이디 조명장치
WO2019039883A1 (ko) 세라믹 기판 제조방법 및 세라믹 기판
WO2017099345A1 (ko) 전자 빔을 이용한 도전성 나노와이어 네트워크의 제조방법, 이를 적용한 투명 전극 및 전자 장치
WO2020231141A1 (ko) 에어 벤트를 포함하는 슬롯 다이 코팅 장치
WO2015122652A1 (ko) 나노구조체 전사를 이용한 발광다이오드 제조방법과 그 발광다이오드
CN1134834C (zh) 用于验证通孔开通的检验图形结构
KR20230171861A (ko) 레이저 식각장치, 레이저 식각시스템, 레이저를 이용하여 식각된 전극 및 그 전극 제조방법
CN1576969A (zh) 液晶显示板及其曝光方法
EP3857135A1 (en) Blower and air conditioner having the same
WO2023200066A1 (ko) 멀티 레이어 레이저 조사 기반의 마스크 제조 방법
WO2021020889A1 (ko) 이차전지용 전극 및 전극 제조 방법
WO2022139286A1 (ko) 노칭 장치
WO2012177013A2 (en) Apparatus and method for removing defect
WO2022270707A1 (ko) 적외선 열원 모듈 및 전극 제조 방법
WO2022220454A1 (ko) 이차전지 노칭용 이물제거장치
WO2021251719A1 (ko) 폴딩부를 포함하는 전극 제조방법 및 폴딩부를 포함하는 전극 시트
WO2022092724A1 (ko) 감염병 전파 방지를 위한 공조 설비
WO2023106755A1 (ko) 전극의 레이저 노칭에 사용되는 전극 제조 장치

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: 23824094

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1