WO2023249348A1 - 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템 - Google Patents

이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템 Download PDF

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WO2023249348A1
WO2023249348A1 PCT/KR2023/008443 KR2023008443W WO2023249348A1 WO 2023249348 A1 WO2023249348 A1 WO 2023249348A1 KR 2023008443 W KR2023008443 W KR 2023008443W WO 2023249348 A1 WO2023249348 A1 WO 2023249348A1
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WO
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hot air
unit
drying
secondary battery
chamber
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PCT/KR2023/008443
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주강우
채호철
한경록
이종찬
임용환
윤형석
최교원
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주식회사 에스에프에이
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Publication date
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    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general

Definitions

  • the present invention relates to a hybrid drying system for manufacturing secondary battery electrodes. More specifically, the drying process for metal foil (meta foil) of secondary battery electrodes can be carried out safely and stably, as well as high-speed drying can be realized. This relates to a hybrid drying system for manufacturing secondary battery electrodes that can improve productivity.
  • Secondary batteries have many advantages, such as high energy density and high operating voltage, as well as excellent preservation and lifespan characteristics, so they are used in various portable electronic devices such as personal computers, camcorders, portable phones, portable CD players, and PDAs, as well as electrical power. It is widely used in automobiles, etc.
  • secondary batteries examples include nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, and lithium batteries.
  • Lithium secondary batteries can be manufactured to have higher energy density and longer lifespan than other types of secondary batteries, so they are used in many fields. It is being used.
  • a lithium secondary battery includes a case filled with electrolyte and an electrode assembly housed within the case.
  • the electrode assembly is a stack of an anode, a separator, and a cathode, and has a jelly-roll type winding structure or stack structure.
  • lithium ions contained in the positive electrode active material (2) of the positive electrode with the positive electrode substrate (1) pass through the separator (3) by the electrolyte solution (4) made of an organic solvent. After being moved to the negative electrode with the negative electrode substrate 5, it is inserted between the negative electrode active material 6 of the layered structure. This is called charging, and discharging occurs when the lithium ions inserted between the negative electrode active material 6 are transferred back to the positive electrode and the separator ( 3) Electricity is generated using the flow of electrons that occur when moving through. In other words, the principle is to generate current through the movement of lithium ions through an electrochemical oxidation-reduction reaction.
  • the process for manufacturing electrodes for secondary batteries involves applying an electrode slurry mixed with an active material and a conductive agent onto a current collector made of metal, drying it at high temperature, and then manufacturing it through pressing. It is a process of.
  • the current collector is referred to as a metal foil (Meta Foil).
  • the slurry applied on the metal foil has conventionally been dried by blowing heated air through an electric heater or gas boiler into a drying oven.
  • this classic simple method causes various problems in that it requires additional installation of not only a drying oven, but also various equipment for hot air spraying, duct structures, etc. If the length of the drying furnace becomes longer than tens of meters, installation space problems arise. , complex structural problems, cost problems, and excessive energy consumption problems are bound to arise.
  • the drying process for the metal foil of the secondary battery electrode can be carried out safely and stably, and high-speed drying can be realized, thereby improving productivity.
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram of a typical secondary battery.
  • Figure 2 is a configuration diagram of a hybrid drying system for manufacturing secondary battery electrodes according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged view of the main part of FIG. 2 and shows a portion of the hot air drying furnace chamber.
  • Figure 9 is a control block diagram of a hybrid drying system for manufacturing secondary battery electrodes according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 12 is a configuration diagram of a hybrid drying system for manufacturing secondary battery electrodes according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 14 is a process diagram of Figure 12.
  • Figure 16 is a process diagram in which the high-speed drying unit in Figure 15 is applied.
  • Figure 20 is a cross-sectional structural diagram of the flow paths of the first and second ducts.
  • FIG. 24 is a modified example of the flow paths of the first and second ducts shown in FIG. 23.
  • Figure 25 is a structural diagram of the unit external mounting area in the hybrid drying system for manufacturing secondary battery electrodes according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the unit mounting function includes: a heat source transmission window provided on the wall of the hot air drying furnace chamber at the external mounting portion of the unit and guiding the heat source of the high-speed drying unit toward the metal foil within the hot air drying furnace chamber; And it may further include an opening shielding part that shields the opening of the external mounting part of the unit.
  • the cooling fluid flow unit includes a cooling fluid supply duct connected to one side of the heat source transmission window and supplying cooling fluid through a gap between the inner and outer windows forming the heat source transmission window; And it may include a cooling fluid discharge duct connected to the other side of the heat source transmission window and discharging the cooling fluid coming out of the gap between the inner and outer windows forming the heat source transmission window.
  • a system controller may be further included to control the operation of the hot air supply/exhaust unit and the high-speed drying unit through an organic mechanism.
  • the high-speed drying unit may be selected from a NIR laser (LASER) unit, an Intense Pulsed Light (IPL) unit, and an IR lamp (Lamp) unit.
  • LASER NIR laser
  • IPL Intense Pulsed Light
  • Lamp IR lamp
  • the unit mounting operation area may further include an explosive material forced discharge unit that forcibly discharges explosive materials that may be generated during high-speed drying of the metal foil to the outside.
  • the explosive material forced discharge unit extends from one side of the side area of the unit mounting unit toward the metal foil, and then has an end area bent and arranged parallel to the metal foil, and a first flow path through which air flows is formed therein.
  • duct may include a second duct provided symmetrically with the first duct on the other side of the side area of the unit mounting unit, and forming a second flow path through which air flows.
  • the first flow path or the second flow path may be formed as an integrated opening.
  • the explosive material forced discharge unit is connected to the first duct and may further include a forced convection device that generates forced convection toward the first flow path.
  • the explosive material forced discharge unit is connected to the second duct and may further include a collection device that collects foreign substances in the air discharged into the second flow path.
  • forced convection proceeds from the first flow path of the first duct through the second flow path of the second duct at a height that does not affect the electrode, so that explosive substances are forcibly discharged to the outside. It can be.
  • Figure 2 is a configuration diagram of a hybrid drying system for manufacturing secondary battery electrodes according to the first embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an enlarged view of the main part of Figure 2
  • Figure 4 is a process diagram of Figure 2
  • Figure 5 is a diagram of Figure 2 It is an enlarged view of the main part showing a part of the hot air drying furnace chamber
  • Figure 6 is an enlarged view of the unit mounting operation part of Figure 5
  • Figure 7 is a state diagram of use of Figure 6
  • Figure 8 is a view of the unit of Figure 5.
  • FIG. 9 It is a diagram showing a state in which a high-speed drying unit is mounted on the mounting operation part
  • Figure 9 is a control block diagram of a hybrid drying system for manufacturing secondary battery electrodes according to the first embodiment of the present invention
  • Figures 10 and 11 are diagrams of the high-speed drying unit.
  • Figures 10 and 11 are other application examples.
  • a plurality of rollers 102 are disposed within the hot air drying furnace chamber 100.
  • the metal foil to be dried is dried while moving within the chamber 100 through hot air drying by the action of the roller 102.
  • a foil inlet 111 through which undried metal foil is input is formed on one side of the hot air drying furnace chamber 100, and a foil outlet 112 through which dried metal foil is discharged is formed on the other side.
  • the foil inlet 111 and the foil outlet 112 are shown simply in the form of holes, and doors for opening and closing the corresponding foil inlet 111 and foil outlet 112 may be provided. .
  • the hot air supply and exhaust unit 170 is provided in the hot air drying furnace chamber 100, and serves to supply hot air to the metal foil moving within the hot air drying furnace chamber 100 to dry it, while also exhausting the hot air used during drying. .
  • the metal foil is substantially dried at high temperature by hot air generated by the hot air supply and exhaust unit 170.
  • a plurality of lower air supply tanks 171, lower exhaust ducts 173, upper air supply tanks 174, and upper exhaust ducts 176 are disposed in the hot air drying furnace chamber 100.
  • the number and location of the lower air supply tank 171, lower exhaust duct 173, upper air supply tank 174, and upper exhaust duct 176 depending on the length and size of the hot air drying furnace chamber 100. can change at any time.
  • the unit mounting operation portion 130 is provided integrally with the upper chamber 120.
  • This unit mounting operation portion 130 is provided in the hot air drying furnace chamber 100, including a unit mounting portion 140 forming a location on which the high-speed drying unit 10 is mounted, and a hot air drying furnace chamber in the unit mounting portion 140 (
  • a window 150 for heat source transmission is provided on the wall of the upper chamber 120 of the high-speed drying unit 10 and guides the heat source of the high-speed drying unit 10 toward the metal foil in the chamber 100 through hot air drying, and a window 150 on the outside of the unit. It may include an opening shielding unit 145 that shields the opening of the mounting unit 140.
  • the heat source of the high-speed drying unit 10 mounted on the outside of the hot air drying furnace chamber 100 is directed into the hot air drying chamber 100, that is, the heat source is used to operate the high-speed drying unit 10 for high-speed drying.
  • a window 150 for transmission is provided.
  • the heat source transmission window 150 is provided in the upper chamber 120 adjacent to the unit external mounting portion 140, and guides the heat source of the high-speed drying unit 10 toward the metal foil within the hot air drying furnace chamber 100.
  • the opening shielding unit 145 is a means for shielding the opening of the unit external mounting unit 140. It is schematically shown in the drawing for convenience, and the opening shielding part 145 can removably shield the opening of the unit external mounting part 140 from the outside of the unit external mounting part 140. Since the opening shield 145 can be opened when necessary, installation and maintenance of the high-speed drying unit 10 are possible.
  • the unit mounting operation portion 130 further includes a cooling fluid flow portion 160.
  • the cooling fluid flow part 160 is connected to the window 150 for heat source transmission in the upper chamber 120, and cools through the gap G between the inner and outer windows 151 and 152 forming the window 150 for heat source transmission. It plays a role in moving the fluid. That is, the cooling fluid flow part 160 is provided to shield the hot heat source. Cooling fluids can be diverse, including air, water, and refrigerant.
  • the cooling fluid flow unit 160 is connected to one side of the window 150 for heat source transmission and supplies cooling fluid through the gap G between the inner and outer windows 151 and 152 forming the window 150 for heat source transmission. Cooling that discharges the cooling fluid from the gap (G) between the fluid supply duct 161 and the inner and outer windows 151 and 152 that are connected to the other side of the heat source transmission window 150 and form the heat source transmission window 150. Includes a fluid discharge duct 162. A blower, suction device, etc. for supply and discharge of cooling fluid may be added.
  • a system controller 190 is further applied to the hybrid drying system for manufacturing secondary battery electrodes according to this embodiment to control the system.
  • the system controller 190 controls the operation of the hot air supply/exhaust unit 170, the high-speed drying unit 10, and the cooling fluid flow unit 160 to automatically proceed with the drying process for the metal foil within the hot air drying chamber 100. Control organically.
  • Memory 192 is connected to the central processing unit 191.
  • Memory 192 is a computer-readable recording medium that can be installed locally or remotely, for example, in a readily available storage medium such as random access memory (RAM), ROM, floppy disk, hard disk, or any other digital storage form. It may be at least one memory.
  • the support circuit 193 (SUPPORT CIRCUIT) is combined with the central processing unit 191 to support typical operations of the processor.
  • This support circuit 193 may include a cache, power supply, clock circuit, input/output circuit, subsystem, etc.
  • the system controller 190 uses a hot air supply/exhaust unit 170, a high-speed drying unit 10, and a cooling fluid flow unit 160 to automatically proceed with the drying process for the metal foil within the hot air drying furnace chamber 100. ), and this series of control processes can be stored in the memory 192.
  • software routines may be stored in memory 192.
  • Software routines may also be stored or executed by other central processing units (not shown).
  • the processes of the present invention may be implemented as software running on a computer system, as hardware such as an integrated circuit, or as a combination of software and hardware.
  • the metal foil is introduced into the hot air drying chamber 100 through the foil inlet 111 and then moved by the roller 102.
  • the hot air supply and exhaust unit 170 operates. That is, hot air is supplied to the lower air supply tanks 171 and the upper air supply tanks 174 to dry the metal foil at high temperature. Solvent generated as the slurry dries is discharged through the lower exhaust ducts 173 and upper exhaust ducts 176.
  • the high-speed drying unit 10 operates along with the operation of the hot air supply and exhaust unit 170. At this time, the high-speed drying unit 10 is disposed outside the hot air drying furnace chamber 100, and the heat source generated from the high-speed drying unit 10 enters the hot air drying furnace chamber 100 through the heat source transmission window 150. ) to the metal foil inside, allowing the metal foil to dry at high speed.
  • the dried metal foil can be discharged through the foil outlet 112 due to the action of the hot air supply and exhaust unit 170 and the action of the high-speed drying unit 10 disposed outside the hot air drying chamber 100.
  • the drying process for the metal foil of the secondary battery electrode can be carried out safely and stably, and high-speed drying can be realized, thereby improving productivity.
  • Figure 12 is a configuration diagram of a hybrid drying system for manufacturing secondary battery electrodes according to a second embodiment of the present invention
  • Figure 13 is an enlarged view of the main part of Figure 12
  • Figure 14 is a process diagram of Figure 12
  • Figure 15 is a diagram of Figure 13 It is an enlarged view of the main part of the external mounting area of the unit
  • Figure 16 is a process diagram in which the high-speed drying unit is applied in Figure 15
  • Figure 17 is a control block diagram for the hybrid drying system for manufacturing secondary battery electrodes in Figure 12
  • Figures 18 and Figure 19 shows other application examples of the high-speed drying unit
  • Figure 20 is a cross-sectional structural diagram of the flow paths of the first and second ducts.
  • the hybrid drying system for manufacturing secondary battery electrodes is, unlike the above-described embodiment, a hot air drying furnace chamber ( 200), and structures such as a roller 202 and a hot air supply/exhaust unit 270 are mounted at each position in the hot air drying furnace chamber 200.
  • this embodiment is distinguished from the previous embodiment by using '2' in front of the drawing reference sign of the configuration. However, duplicate descriptions of the same configuration will be omitted.
  • the hybrid drying system for manufacturing secondary battery electrodes prevents the spread of explosive substances, thereby eliminating or significantly reducing the risk of explosion, and high-speed drying of the metal foil (meta foil) of secondary battery electrodes.
  • explosive material refers to a solvent containing NMP (N-METHYL PYRROLIDONE) in the case of cathode material slurry, as described above. Therefore, in the following description, explosive substances and NMP are used interchangeably.
  • the electrode process for manufacturing secondary battery electrodes involves applying an electrode slurry mixed with an active material and a conductive agent onto a current collector made of metal, drying it at high temperature, and then pressing it. It is a series of processes.
  • the current collector which is a metal material, corresponds to the metal foil in this embodiment.
  • the metal foil is made of aluminum (A) or copper (Cu).
  • the electrode slurry mixed with the active material and conductive agent applied to the metal foil must be dried at high temperature, and in this case, the hybrid drying system for manufacturing secondary battery electrodes according to this embodiment is applied.
  • the hybrid drying system for manufacturing secondary battery electrodes according to this embodiment it is possible to prevent the spread of explosive substances, thereby eliminating or significantly reducing the risk of explosion, and performing high-speed drying of the metal foil of the secondary battery electrode, thereby improving productivity. can be improved.
  • An airtight material 215 is disposed between the lower chamber 210 and the upper chamber 220. Therefore, heat does not leak out of the chamber 200 due to hot air drying.
  • a plurality of rollers 202 are disposed within the hot air drying furnace chamber 200.
  • the metal foil to be dried is dried while moving within the chamber 200 through hot air drying by the action of the roller 202.
  • a foil inlet 211 through which undried metal foil is input is formed on one side of the hot air drying furnace chamber 200, and a foil outlet 212 through which dried metal foil is discharged is formed on the other side.
  • the hot air supply and exhaust unit 270 is provided in the hot air drying furnace chamber 200, and serves to supply hot air to the metal foil moving within the hot air drying furnace chamber 200 to dry it, while also exhausting the hot air used during drying. .
  • the metal foil is substantially dried at high temperature by hot air generated by the hot air supply and exhaust unit 270. Since the structure, function, and role of the hot air supply/exhaust unit 270 are the same as the above-described embodiment, only the drawing reference numerals are distinguished and description is omitted.
  • this system includes a unit-mounted action unit 230. is applied to the hot air drying chamber 200.
  • the unit mounting operation portion 230 may include a unit external mounting portion 240 and a window 250 for heat source transmission.
  • the explosive material forced discharge unit 260 is provided in the area of the unit mounting operation part 230 and is a means for forcibly discharging explosive substances that may be generated during high-speed drying of the metal foil to the outside.
  • the explosive material can be forcibly discharged to the outside through the action of the explosive material forced discharge unit 260 as in this embodiment, the explosive material can be prevented from spreading, thereby eliminating or significantly reducing the risk of explosion, and thus the secondary battery electrode. High-speed drying of metal foil can be performed.
  • This explosive material forced discharge unit 260 may include a first duct 262 and a second duct 263 of a duct structure.
  • the first duct 262 and the second duct 263 may have a symmetrical structure.
  • the first duct 262 is a duct that extends from one side of the side area of the unit external mounting part 240 toward the metal foil and whose end area is bent and arranged parallel to the metal foil, and is a first flow path 262a through which air flows inside. ) is formed.
  • the first flow path 262a of the first duct 262 and the second flow path 263a of the second duct 263 are formed as an integrated opening as shown in FIG. 10. Therefore, manufacturing is convenient.
  • the explosive material forced discharge unit 260 is connected to the first duct 262 and is a forced convection device that generates forced convection toward the first flow path 262a. It is connected to 265 and the second duct 263 and further includes a collection device 266 that collects foreign substances in the air discharged to the second flow path 263a.
  • the system controller 290 is also applied to the hybrid drying system for manufacturing secondary battery electrodes according to this embodiment to control the system.
  • the system controller 290 includes a hot air supply/exhaust unit 270, a high-speed drying unit 10, a forced convection device 265, and a collection device ( 266) operations are controlled by an organic mechanism.
  • the system controller 290 that performs this role may include a central processing unit (291, CPU), memory (292, MEMORY), and a support circuit (293, SUPPORT CIRCUIT).
  • the metal foil is introduced into the hot air drying chamber 200 through the foil inlet 211 and then moved by the roller 202.
  • the hot air supply and exhaust unit 270 operates. That is, hot air is supplied to the lower air supply tanks 271 and the upper air supply tanks 274 to dry the metal foil at high temperature. Solvent generated as the slurry dries is discharged through the lower exhaust ducts 273 and upper exhaust ducts 276.
  • the high-speed drying unit 10 operates together with the operation of the hot air supply and exhaust unit 270. At this time, the high-speed drying unit 10 is disposed outside the hot air drying furnace chamber 200, and the heat source generated from the high-speed drying unit 10 enters the hot air drying furnace chamber 200 through the heat source transmission window 250. ), it plays a role in the high-speed drying of the metal foil.
  • the dried metal foil can be discharged through the foil outlet 212 due to the action of the hot air supply and exhaust unit 270 and the action of the high-speed drying unit 10 disposed outside the hot air drying chamber 200.
  • this embodiment is distinguished from the previous embodiments by using '3' in front of the drawing reference sign of the configuration. However, duplicate descriptions of the same configuration will be omitted.
  • first and second flow paths 362a and 363a of the first and second ducts 362 and 363 may be a plurality of divided openings with a square cross-section as shown in FIG. 13, and the first and second ducts 362 as shown in FIG. 14.
  • the first and second passages 362'a and 363'a of ',363') may be a plurality of divided openings with circular cross sections. Any form can have the same function as the above-described embodiment.
  • the first flow path 362a of the first duct 362 moves from the first flow path 362a of the first duct 362 to the second flow path 363a of the second duct 363.
  • Forced convection can proceed at a height (H) that does not affect the electrode. Therefore, as explosive substances are forcibly discharged to the outside, it can contribute to eliminating or significantly reducing the risk of explosion.
  • this embodiment is distinguished from the previous embodiments by using '4' in front of the drawing reference sign of the configuration. However, duplicate descriptions of the same configuration will be omitted.
  • the explosive material forced discharge unit 460 of the same structure as the third embodiment is applied to prevent the explosive material from spreading as the explosive material is forcibly discharged to the outside. do.
  • the cooling fluid flow part 480 is further applied to the area of the window 450 for heat source transmission.
  • the cooling fluid flow part 480 is connected to the window 450 for heat source transmission in the upper chamber 420, and cools through the gap G between the inner and outer windows 451 and 452 forming the window 450 for heat source transmission. It plays a role in moving the fluid. That is, the cooling fluid flow part 480 is provided to shield the hot heat source. Cooling fluids can be diverse, including air, water, and refrigerant.
  • the present invention can be used in the field of manufacturing secondary battery electrodes.

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Abstract

이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템은 이차전지 전극(secondary battery electrode)을 형성하는 메탈 포일(Meta Foil) 상에 도포된 슬러리(Slurry)의 열풍 건조를 위한 장소를 형성하는 열풍 건조로 챔버; 열풍 건조로 챔버에 마련되며, 열풍 건조로 챔버 내에서 이동하는 메탈 포일로 열풍을 급기해서 건조하는 한편 건조 시 사용된 열풍을 배기하는 열풍 급배기부; 및 열풍 건조로 챔버에 마련되며, 열풍 건조로 챔버 내의 메탈 포일에 대한 고속 건조를 진행하는 소정의 고속 건조유닛이 탑재되어 작용하는 유닛 탑재 작용부를 포함한다.

Description

이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템
본 발명은, 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 이차전지 전극의 메탈 포일(Meta Foil)에 대한 건조공정을 안전하고 안정적으로 진행할 수 있음은 물론 고속 건조를 실현할 수 있어서 생산성을 향상시킬 수 있는, 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템에 관한 것이다.
이차전지는 에너지 밀도가 높고, 작동 전압이 높을 뿐만 아니라, 우수한 보존 및 수명 특성을 보이는 등 많은 장점을 가지고 있어, 개인용 컴퓨터, 캠코더, 휴대용 전화기, 휴대용 CD 플레이어, PDA 등 각종 휴대용 전자 기기뿐만 아니라 전기자동차 등에 널리 사용되고 있다.
이차전지의 예로서 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 전지 등이 있는데, 리튬(Lithium) 이차전지가 다른 종류의 이차전지에 비해 높은 에너지 밀도와 긴 수명을 갖도록 제조할 수 있어 많은 분야에서 사용되고 있다.
리튬 이차전지는 전해질이 채워진 케이스(case)와, 케이스 내부에 수용된 전극 조립체를 구비한다. 전극 조립체는 양극(anode), 분리막(separator), 및 음극(cathode)이 적층된 것으로, 젤리-롤(Jelly-Roll) 형태의 권취 구조 또는 스택(stack) 구조를 갖는다.
도 1을 참조하여 이러한 리튬 이차전지의 원리를 살펴보면, 양극기재(1)가 있는 양극의 양극 활물질(2)에 포함된 리튬 이온은 유기 용매로 이루어진 전해액(4)에 의하여 분리막(3)을 통과하여 음극기재(5)가 있는 음극으로 이동된 후 층상구조의 음극 활물질(6) 사이로 삽입되게 되는데 이를 충전이라 하며, 방전은 음극 활물질(6) 사이에 삽입되어 있던 리튬 이온이 다시 양극으로 분리막(3)을 통과하여 이동할 때 발생하는 전자의 흐름을 이용하여 전기를 발생시킨다. 즉 전기 화학적 산화-환원 반응에 의해 리튬 이온의 이동으로 전류를 발생시키는 원리이다.
이차전지의 성능을 향상시키기 위해서는 전기 화학 반응의 효율화가 필요하며, 이를 위해 전극 소재 변경, 전극 표면 코팅, 세정, 후막 기술 등 많은 연구가 이루어지고 있는 실정이다.
한편, 이러한 이차전지의 전극 제조를 위한 공정은 활물질과 도전제가 혼합된 전극 슬러리(Slurry)를 금속 성분의 재료인 집전체 위에 도포하고, 고온의 상태로 건조한 뒤 프레싱(Pressing)을 거쳐 제작하는 일련의 공정이다. 이하, 집전체를 메탈 포일(Meta Foil)라 한다.
이러한 이차전지 전극 제조공정을 제대로 진행하려면 집전체인 메탈 포일 상에 활물질 층(layer), 즉 슬러리가 안정적으로 부착되게 해야 한다.
그리고, 이 과정에서 내부 저항을 줄여 전지 특성을 향상시키기 위해서는 도포된 슬러리의 솔벤트(Solvent, 또는 솔벤트 성분)을 제거하는 전극 건조공정이 적절한 조건으로 이루어져야만 한다. 특히, 이차전지 전극의 품질 향상을 위해서는 제대로 된 전극 건조공정이 무엇보다도 중요하다.
이에, 이러한 전극 건조공정의 진행을 위해 종래에는 건조 오븐에 전기 히터 또는 가스 보일러 등을 통해 가열된 공기를 불어 넣어 메탈 포일 상에 도포된 슬러리를 건조해 왔다. 하지만, 이러한 고전적인 단순 방식은 건조 오븐뿐만 아니라 열풍 분사를 위한 각종 장비, 덕트 구조물 등을 추가로 설치해야 하는 다양한 문제를 발생시키는데, 만약 건조로의 길이가 수십 미터 이상으로 더 길어지면 설치 공간적인 문제, 복잡한 구조 문제, 비용 문제, 에너지 과다 소비 문제 등이 야기될 수밖에 없다.
이에 따라, 기존의 수십 미터에 달하는 건조로 길이를 감소하는 한편 에너지 효율을 향상시키고, 나아가 고속 건조를 실현하기 위한 건조장치의 필요성이 대두된다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 이차전지 전극의 메탈 포일(Meta Foil)에 대한 건조공정을 안전하고 안정적으로 진행할 수 있음은 물론 고속 건조를 실현할 수 있어서 생산성을 향상시킬 수 있는, 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이차전지 전극의 메탈 포일(Meta Foil)에 대한 건조공정을 안전하고 안정적으로 진행할 수 있음은 물론 고속 건조를 실현할 수 있어서 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 이차전지의 개략적인 구조도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템의 구성도이다.
도 3은 도 2의 요부 확대도이다.
도 4는 도 2의 공정도이다.
도 5는 도 2의 요부 확대도로서 열풍 건조로 챔버의 일 부분을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 유닛 탑재 작용부에 대한 확대도이다.
도 7은 도 6의 사용상태도이다.
도 8은 도 5의 유닛 탑재 작용부에 고속 건조유닛이 탑재된 상태의 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템의 제어블록도이다.
도 10 및 도 11은 고속 건조유닛의 다른 적용예들이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템의 구성도이다.
도 13은 도 12의 요부 확대도이다.
도 14는 도 12의 공정도이다.
도 15는 도 13의 요부 확대도로서 유닛 외부 탑재부 영역의 확대도이다.
도 16은 도 15에 고속 건조유닛이 적용된 공정도이다.
도 17은 도 12의 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템에 대한 제어블록도이다.
도 18 및 도 19는 고속 건조유닛의 다른 적용예들이다.
도 20은 제1 및 제2 덕트의 유로에 대한 단면 구조도이다.
도 21은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템에서 유닛 외부 탑재부 영역의 확대도이다.
도 22는 도 21에 고속 건조유닛이 적용된 공정도이다.
도 23은 도 21에 적용된 제1 및 제2 덕트의 유로에 대한 단면 구조도이다.
도 24는 도 23에 도시된 제1 및 제2 덕트의 유로에 대한 변형예이다.
도 25는 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템에서 유닛 외부 탑재부 영역의 구조도이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 이차전지 전극(secondary battery electrode)을 형성하는 메탈 포일(Meta Foil) 상에 도포된 슬러리(Slurry)의 열풍 건조를 위한 장소를 형성하는 열풍 건조로 챔버; 상기 열풍 건조로 챔버에 마련되며, 상기 열풍 건조로 챔버 내에서 이동하는 메탈 포일로 열풍을 급기해서 건조하는 한편 건조 시 사용된 열풍을 배기하는 열풍 급배기부; 및 상기 열풍 건조로 챔버에 마련되며, 상기 열풍 건조로 챔버 내의 메탈 포일에 대한 고속 건조를 진행하는 소정의 고속 건조유닛이 탑재되어 작용하는 유닛 탑재 작용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템이 제공될 수 있다.
상기 유닛 탑재 작용부는, 상기 열풍 건조로 챔버에 마련되되 상기 고속 건조유닛이 탑재되는 장소를 형성하는 유닛 탑재부를 포함할 수 있다.
상기 유닛 탑재부는 상기 고속 건조유닛이 상기 열풍 건조로 챔버의 외부에 탑재되게 하는 유닛 외부 탑재부일 수 있다.
상기 유닛 탑재 작용부는, 상기 유닛 외부 탑재부에서 상기 열풍 건조로 챔버의 벽체에 마련되며, 상기 고속 건조유닛의 열원이 상기 열풍 건조로 챔버 내의 메탈 포일로 향하게 가이드하는 열원 투과용 윈도(window); 및 상기 유닛 외부 탑재부의 개구를 차폐하는 개구 차폐부를 더 포함할 수 있다.
상기 유닛 외부 탑재부는 상기 열풍 건조로 챔버의 일측에서 홈(groove) 형태로 가공된 부위에 의해 형성될 수 있으며, 상기 개구 차폐부는 상기 유닛 외부 탑재부의 외측에서 상기 유닛 외부 탑재부의 개구를 착탈 가능하게 차폐할 수 있다.
상기 열원 투과용 윈도는, 상기 열풍 건조로 챔버 내의 메탈 포일에 이웃한 내부 윈도; 상기 내부 윈도와의 사이에 갭(Gap)을 형성하되 상기 고속 건조유닛에 이웃하게 배치되는 외부 윈도; 및 상기 내부 윈도와 상기 외부 윈도를 지지하면서 해당 위치에 결합하게 하는 윈도 캡을 포함할 수 있다.
상기 유닛 탑재 작용부는, 상기 열풍 건조로 챔버에서 상기 열원 투과용 윈도와 연결되며, 상기 열원 투과용 윈도를 이루는 내부 및 외부 윈도 사이의 갭을 통해 쿨링 유체를 유동시키는 쿨링 유체 유동부를 더 포함할 수 있다.
상기 쿨링 유체 유동부는, 상기 열원 투과용 윈도의 일측에 연결되고 상기 열원 투과용 윈도를 이루는 내부 및 외부 윈도 사이의 갭을 통해 쿨링 유체를 공급하는 쿨링 유체 공급덕트; 및 상기 열원 투과용 윈도의 타측에 연결되고 상기 열원 투과용 윈도를 이루는 내부 및 외부 윈도 사이의 갭에서 나온 쿨링 유체를 배출하는 쿨링 유체 배출덕트를 포함할 수 있다.
상기 열풍 건조로 챔버는, 하부 챔버; 및 상기 하부 챔버의 상부에 착탈 가능하게 결합하는 상부 챔버를 포함할 수 있으며, 상기 유닛 탑재 작용부가 상기 상부 챔버에 마련될 수 있으며, 상기 열풍 건조로 챔버 내에는 상기 메탈 포일을 이동시키는 복수 개의 롤러가 배치될 수 있다.
상기 열풍 급배기부는, 상기 하부 챔버에 배치되며, 하부에서 열풍이 급기되는 하부 열풍 노즐을 구비하는 하부 급기용 탱크; 상기 하부 챔버에서 상기 하부 급기용 탱크의 주변에 배치되며, 상기 하부 챔버 내의 열풍을 상기 하부 챔버 쪽으로 배기하는 복수 개의 하부 배기덕트; 상기 상부 챔버에 배치되며, 상부에서 열풍이 급기되는 상부 열풍 노즐을 구비하는 상부 급기용 탱크; 및 상기 상부 챔버에서 상기 상부 급기용 탱크의 주변에 배치되며, 상기 상부 챔버 내의 열풍을 상기 상부 챔버 쪽으로 배기하는 복수 개의 상부 배기덕트를 포함할 수 있다.
상기 하부 급기용 탱크, 상기 하부 배기덕트, 상기 상부 급기용 탱크 및 상기 상부 배기덕트가 상기 열풍 건조로 챔버 내에서 복수 개로 배치될 수 있으며, 상기 열풍 건조로 챔버의 일측에는 건조 전의 메탈 포일이 투입되는 포일 투입구가 형성되고 타측에는 건조 완료된 메탈 포일이 배출되는 포일 배출구가 형성될 수 있다.
상기 열풍 건조로 챔버 내에서 상기 메탈 포일에 대한 건조공정이 자동 진행되기 위해 상기 열풍 급배기부와 상기 고속 건조유닛의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤하는 시스템 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 고속 건조유닛이 NIR 레이저(LASER) 유닛, IPL(Intense Pulsed Light) 유닛, IR 램프(Lamp) 유닛 중에서 선택될 수 있다.
상기 유닛 탑재 작용부 영역에 마련되며, 상기 메탈 포일에 대한 고속 건조 시 발생 가능한 폭발성 물질을 외부로 강제 배출시키는 폭발성 물질 강제 배출부를 더 포함할 수 있다.
상기 폭발성 물질 강제 배출부는, 상기 유닛 탑재부의 사이드 영역 일측에서 상기 메탈 포일 쪽으로 연장된 후, 단부 영역이 상기 메탈 포일과 나란하게 절곡 배치되며, 내부에 공기가 유동하는 제1 유로가 형성되는 제1 덕트; 및 상기 유닛 탑재부의 사이드 영역 타측에서 상기 제1 덕트와 대칭되게 마련되며, 내부에 공기가 유동하는 제2 유로가 형성되는 제2 덕트를 포함할 수 있다.
상기 제1 유로 또는 상기 제2 유로는 일체형 개구로 형성될 수 있다.
상기 폭발성 물질 강제 배출부는 상기 제1 덕트에 연결되며, 상기 제1 유로를 향한 강제 대류가 발생하게 하는 강제 대류장치를 더 포함할 수 있다.
상기 폭발성 물질 강제 배출부는 상기 제2 덕트에 연결되며, 상기 제2 유로로 배출되는 공기 속의 이물을 포집하는 포집장치를 더 포함할 수 있다.
상기 강제 대류장치와 상기 포집장치의 작동 시 상기 제1 덕트의 제1 유로에서 상기 제2 덕트의 제2 유로를 통해 전극에 영향을 미치지 않는 높이에서 강제 대류가 진행되어 폭발성 물질이 외부로 강제 배출될 수 있다.
상기 슬러리가 양극재 슬러리일 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템의 구성도이고, 도 3은 도 2의 요부 확대도이며, 도 4는 도 2의 공정도이고, 도 5는 도 2의 요부 확대도로서 열풍 건조로 챔버의 일 부분을 도시한 도면이며, 도 6은 도 5의 유닛 탑재 작용부에 대한 확대도이고, 도 7은 도 6의 사용상태도이며, 도 8은 도 5의 유닛 탑재 작용부에 고속 건조유닛이 탑재된 상태의 도면이고, 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템의 제어블록도이며, 도 10 및 도 11은 고속 건조유닛의 다른 적용예들이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템은 이차전지 전극의 메탈 포일(Meta Foil)에 대한 건조공정을 안전하고 안정적으로 진행할 수 있음은 물론 고속 건조를 실현할 수 있어서 생산성을 향상시킬 수 있도록 한다.
앞서 기술한 것처럼 이차전지의 전극 제조를 위한 전극 공정은 활물질과 도전제가 혼합된 전극 슬러리(Slurry)를 금속 성분의 재료인 집전체 위에 도포하고, 고온의 상태로 건조한 뒤 프레싱(Pressing)을 거쳐 제작하는 일련의 공정이다. 여기서, 금속 성분의 재료인 집전체가 본 실시예에서 메탈 포일에 해당한다. 메탈 포일은 알루미늄(A) 또는 구리(Cu) 재질이다.
메탈 포일에 도포된 활물질과 도전제가 혼합된 전극 슬러리는 고온의 상태로 건조되어야 하는데, 이때 본 실시예에 따른 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템이 적용된다. 본 실시예에 따른 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템이 적용되면 기존과 달리 솔벤트 성분의 맺힘 문제와 폭발 위험성을 없애거나 현저하게 낮출 수 있다. 특히, 메탈 포일에 대한 고속 건조를 실현할 수 있어서 생산성을 향상시킬 수 있다.
이러한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템은 유닛 탑재 작용부(130)가 마련되는 열풍 건조로 챔버(100)를 포함하며, 열풍 건조로 챔버(100)에 롤러(102), 열풍 급배기부(170) 등의 구조가 위치별로 탑재되는 형태를 취한다.
열풍 건조로 챔버(100)는 이차전지 전극(secondary battery electrode)을 형성하는 메탈 포일 상에 도포된 슬러리(Slurry)의 열풍 건조를 위한 장소를 형성한다. 열풍 건조로 챔버(100)의 길이는 적절하게 설계될 수 있다.
만약, 열풍 건조로 챔버(100)의 길이가 길면 롤러(102), 열풍 급배기부(170) 등의 구조가 좀 더 많이 배치될 것이고, 열풍 건조로 챔버(100)의 길이가 짧으면 롤러(102), 열풍 급배기부(170) 등의 구조가 좀 더 적게 배치될 것이다. 따라서, 열풍 건조로 챔버(100)의 길이와 사이즈는 도시된 것을 벗어나 얼마든지 변경될 수 있다.
이러한 열풍 건조로 챔버(100)는 하부 챔버(110)와, 하부 챔버(110)의 상부에 착탈 가능하게 결합하는 상부 챔버(120)를 포함할 수 있다. 상부 챔버(120)가 열리는 구조라서 하부 챔버(110)와 상부 챔버(120) 상에 롤러(102), 열풍 급배기부(170) 등의 구조물을 설치할 수 있다.
하부 챔버(110)와 상부 챔버(120) 사이에는 기밀재(115)가 배치된다. 따라서, 열풍 건조로 챔버(100)의 바깥으로 열기가 새나가지 않는다.
열풍 건조로 챔버(100) 내에는 복수 개의 롤러(102)가 배치된다. 건조 대상의 메탈 포일은 이러한 롤러(102)의 작용으로 열풍 건조로 챔버(100) 내에서 이동하면서 건조된다. 메탈 포일의 출입을 위하여 열풍 건조로 챔버(100)의 일측에는 건조 전의 메탈 포일이 투입되는 포일 투입구(111)가 형성되고 타측에는 건조 완료된 메탈 포일이 배출되는 포일 배출구(112)가 형성된다. 물론, 도면에는 포일 투입구(111)와 포일 배출구(112)를 단지 홀(hole) 형태로 도시했는데, 이들에는 해당 포일 투입구(111)와 포일 배출구(112)를 개폐하기 위한 도어가 마련될 수 있다.
열풍 급배기부(170)는 열풍 건조로 챔버(100)에 마련되며, 열풍 건조로 챔버(100) 내에서 이동하는 메탈 포일로 열풍을 급기해서 건조하는 한편 건조 시 사용된 열풍을 배기하는 역할을 한다. 다시 말해, 메탈 포일은 실질적으로 열풍 급배기부(170)의 작용에 의한 열풍에 의해 고온 건조된다.
이러한 열풍 급배기부(170)는 하부 챔버(110)에 배치되며, 하부에서 열풍이 급기되는 하부 열풍 노즐(172)을 구비하는 하부 급기용 탱크(171)와, 하부 챔버(110)에서 하부 급기용 탱크(171)의 주변에 배치되며, 하부 챔버(110) 내의 열풍을 하부 챔버(110) 쪽으로 배기하는 복수 개의 하부 배기덕트(173)와, 상부 챔버(120)에 배치되며, 상부에서 열풍이 급기되는 상부 열풍 노즐(175)을 구비하는 급기용 탱크(174)와, 상부 챔버(120)에서 상부 급기용 탱크(174)의 주변에 배치되며, 상부 챔버(120) 내의 열풍을 상부 챔버(120) 쪽으로 배기하는 복수 개의 상부 배기덕트(176)를 포함한다.
본 실시예에서 하부 급기용 탱크(171), 하부 배기덕트(173), 상부 급기용 탱크(174) 및 상부 배기덕트(176)가 열풍 건조로 챔버(100) 내에서 복수 개로 배치된다. 앞서 기술한 것처럼 열풍 건조로 챔버(100)의 길이, 사이즈에 따라 하부 급기용 탱크(171), 하부 배기덕트(173), 상부 급기용 탱크(174) 및 상부 배기덕트(176)의 개수 및 위치가 얼마든지 달라질 수 있다.
그리고, 도면에는 하부 급기용 탱크(171)들과 상부 급기용 탱크(174)들의 크기가 다른 것으로 도시했는데, 이들은 그 크기가 동일할 수도 있다. 또한, 하부 급기용 탱크(171)들과 상부 급기용 탱크(174)들에 각각 마련되는 하부 열풍 노즐(172)들과 상부 열풍 노즐(175)들의 개수 역시 도면과 달라질 수 있다. 따라서, 도면의 형상에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.
이에, 포일 투입구(111)를 통해 열풍 건조로 챔버(100) 내로 메탈 포일이 인입되고 롤러(102)에 의해 이동할 때, 열풍 급배기부(170)가 동작함에 따라, 즉 하부 급기용 탱크(171)들과 상부 급기용 탱크(174)들로 열풍이 공급되고 하부 배기덕트(173)들과 상부 배기덕트(176)들로 다소 차가워진 열풍이 배기되는 동작이 진행됨에 따라 메탈 포일은 고온 건조된 후, 포일 배출구(112)로 배출될 수 있다. 슬러리가 건조되면서 발생한 솔벨트(Solvent)가 하부 배기덕트(173)들과 상부 배기덕트(176)들을 통해 배출된다.
한편, 열풍의 작용만으로 메탈 포일을 고온 건조하면 앞서 기술한 것처럼 많은 문제, 예컨대, 솔벤트 성분의 맺힘 문제가 발생할 수 있고, 또한 폭발 위험성이 커질 수 있다.
따라서, 솔벤트 성분의 맺힘 문제와 폭발 위험성을 없애거나 현저하게 낮추면서 이차전지 전극의 메탈 포일에 대한 건조공정을 안전하고 안정적으로 진행하기 위해, 특히 고속 건조를 위해 본 시스템에는 유닛 탑재 작용부(130)가 열풍 건조로 챔버(100)에 적용된다.
유닛 탑재 작용부(130)는 열풍 건조로 챔버(100)의 상부 챔버(120) 영역에 마련되며, 열풍 건조로 챔버(100) 내의 메탈 포일에 대한 고속 건조를 진행하는 소정의 고속 건조유닛(10)이 탑재되어 작용하는 부분이다.
본 실시예에서 유닛 탑재 작용부(130)는 상부 챔버(120)에 일체로 마련된다. 이러한 유닛 탑재 작용부(130)는 열풍 건조로 챔버(100)에 마련되되 고속 건조유닛(10)이 탑재되는 장소를 형성하는 유닛 탑재부(140)와, 유닛 탑재부(140)에서 열풍 건조로 챔버(100)의 상부 챔버(120)의 벽체에 마련되며, 고속 건조유닛(10)의 열원이 열풍 건조로 챔버(100) 내의 메탈 포일로 향하게 가이드하는 열원 투과용 윈도(150, window)와, 유닛 외부 탑재부(140)의 개구를 차폐하는 개구 차폐부(145)를 포함할 수 있다.
유닛 탑재부(140)는 상부 챔버(120)에 마련되고 고속 건조유닛(10)의 탑재되는 장소를 형성하는데, 본 실시예에서 유닛 탑재부(140)는 고속 건조유닛(10)이 상부 챔버(120)의 외부에 탑재될 수 있게 하는 유닛 외부 탑재부(140)로 적용된다. 다시 말해, 본 실시예에서 유닛 외부 탑재부(140)는 고속 건조유닛(10)이 열풍 건조로 챔버(100)의 외부에 탑재되게 한다. 고속 건조유닛(10)이 열풍 건조로 챔버(100)의 외부에 탑재되면 설치 또는 유지보수가 편하고, 또한 장비의 손상도 없다.
유닛 외부 탑재부(140)는 상부 챔버(120)에서 하부 챔버(110)를 향해 홈(groove) 형태로 가공된 부위에 의해 형성될 수 있다. 유닛 외부 탑재부(140)에 탑재 가능한 고속 건조유닛(10)은 NIR 레이저(LASER) 유닛일 수 있다. 하지만, 도 10처럼 IPL(Intense Pulsed Light) 유닛이 고속 건조유닛(20)일 수도 있고, 도 11처럼 IR 램프(Lamp) 유닛이 고속 건조유닛(30)일 수도 있다. 어떠한 유닛(10~30)이 적용되더라도 해당 유닛(10~30)은 상부 챔버(120)의 외부인 유닛 외부 탑재부(140)에 탑재된 상태에서 열풍 건조로 챔버(100) 내의 메탈 포일을 고속 건조한다. 따라서, 솔벤트 성분의 맺힘 문제가 발생하지 않게끔 하고, 또한 폭발 위험성을 없앨 수 있다. 물론, 고속 건조가 가능해서 생산성을 높이는 데 이바지할 수 있다.
열풍 건조로 챔버(100)의 외부에 탑재되는 고속 건조유닛(10)의 열원이 열풍 건조로 챔버(100) 내로 향할 수 있도록, 다시 말해 고속 건조를 위한 고속 건조유닛(10)의 작용을 위해 열원 투과용 윈도(150)가 마련된다. 열원 투과용 윈도(150)는 유닛 외부 탑재부(140)에 이웃한 상부 챔버(120)에 마련되며, 고속 건조유닛(10)의 열원이 열풍 건조로 챔버(100) 내의 메탈 포일로 향하게 가이드한다.
열원 투과용 윈도(150)는 열풍 건조로 챔버(100) 내의 메탈 포일에 이웃한 내부 윈도(151)와, 내부 윈도(151)와의 사이에 갭(G, gap)을 형성하되 고속 건조유닛(10)에 이웃하게 배치되는 외부 윈도(152)와, 내부 및 외부 윈도(151,152)를 지지하면서 해당 위치에 결합하게 하는 윈도 캡(153)을 포함할 수 있다. 내부 윈도(151)와 외부 윈도(152)는 열에 강한 특수 유리일 수 있다.
개구 차폐부(145)는 유닛 외부 탑재부(140)의 개구를 차폐하는 수단이다. 도면에는 편의상 개략적으로 도시했는데, 개구 차폐부(145)는 유닛 외부 탑재부(140)의 외측에서 유닛 외부 탑재부(140)의 개구를 착탈 가능하게 차폐할 수 있다. 개구 차폐부(145)는 필요 시 개방 가능하기 때문에 고속 건조유닛(10)의 설치, 유지보수가 가능해진다.
이러한 구성 외에도 유닛 탑재 작용부(130)는 쿨링 유체 유동부(160)를 더 포함한다. 쿨링 유체 유동부(160)는 상부 챔버(120)에서 열원 투과용 윈도(150)와 연결되며, 열원 투과용 윈도(150)를 이루는 내부 및 외부 윈도(151,152) 사이의 갭(G)을 통해 쿨링 유체를 유동시키는 역할을 한다. 즉 쿨링 유체 유동부(160)는 뜨거운 열원의 차폐를 위해 마련된다. 쿨링 유체는 공기, 물, 냉매 등 다양할 수 있다.
쿨링 유체 유동부(160)는 열원 투과용 윈도(150)의 일측에 연결되고 열원 투과용 윈도(150)를 이루는 내부 및 외부 윈도(151,152) 사이의 갭(G)을 통해 쿨링 유체를 공급하는 쿨링 유체 공급덕트(161)와, 열원 투과용 윈도(150)의 타측에 연결되고 열원 투과용 윈도(150)를 이루는 내부 및 외부 윈도(151,152) 사이의 갭(G)에서 나온 쿨링 유체를 배출하는 쿨링 유체 배출덕트(162)를 포함한다. 쿨링 유체의 공급 및 배출을 위한 블로우, 흡입기 등이 부가될 수도 있다.
한편, 본 실시예에 따른 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템에는 시스템의 컨트롤을 위해 시스템 컨트롤러(190)가 더 적용된다.
시스템 컨트롤러(190)는 열풍 건조로 챔버(100) 내에서 메탈 포일에 대한 건조 공정이 자동 진행되기 위해 열풍 급배기부(170), 고속 건조유닛(10) 및 쿨링 유체 유동부(160)의 동작을 유기적으로 컨트롤한다.
이러한 역할을 수행하는 시스템 컨트롤러(190)는 중앙처리장치(191, CPU), 메모리(192, MEMORY), 그리고 서포트 회로(193, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.
중앙처리장치(191)는 본 실시예에서 열풍 건조로 챔버(100) 내에서 메탈 포일에 대한 건조 공정이 자동 진행되기 위해 열풍 급배기부(170), 고속 건조유닛(10) 및 쿨링 유체 유동부(160)의 동작을 유기적으로 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.
메모리(192, MEMORY)는 중앙처리장치(191)와 연결된다. 메모리(192)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리일 수 있다.
서포트 회로(193, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(191)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(193)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 시스템 컨트롤러(190)는 열풍 건조로 챔버(100) 내에서 메탈 포일에 대한 건조 공정이 자동 진행되기 위해 열풍 급배기부(170), 고속 건조유닛(10) 및 쿨링 유체 유동부(160)의 동작을 유기적으로 컨트롤하는데, 이러한 일련의 컨트롤 프로세스 등은 메모리(192)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(192)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다.
이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템의 작용을 설명한다.
우선, 포일 투입구(111)를 통해 열풍 건조로 챔버(100) 내로 메탈 포일이 인입된 후, 롤러(102)에 의해 이동한다. 이때, 열풍 급배기부(170)가 동작한다. 즉 하부 급기용 탱크(171)들과 상부 급기용 탱크(174)들로 열풍이 공급되어 메탈 포일의 고온 건조가 진행된다. 슬러리가 건조되면서 발생한 솔벨트(Solvent)는 하부 배기덕트(173)들과 상부 배기덕트(176)들을 통해 배출된다.
한편, 이러한 열풍 급배기부(170)의 동작과 함께 고속 건조유닛(10)이 동작한다. 이때, 고속 건조유닛(10)은 열풍 건조로 챔버(100)의 외부에 배치되어 있는 바, 고속 건조유닛(10)에서 발생하는 열원은 열원 투과용 윈도(150)를 통해 열풍 건조로 챔버(100) 내의 메탈 포일로 향하면서 메탈 포일이 고속으로 건조될 수 있게 한다.
이처럼 열풍 급배기부(170)의 작용과 열풍 건조로 챔버(100)의 외부에 배치되는 고속 건조유닛(10)의 작용으로 건조가 완료된 메탈 포일은 포일 배출구(112)로 배출될 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 구조로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 이차전지 전극의 메탈 포일에 대한 건조공정을 안전하고 안정적으로 진행할 수 있음은 물론 고속 건조를 실현할 수 있어서 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템의 구성도이고, 도 13은 도 12의 요부 확대도이며, 도 14는 도 12의 공정도이고, 도 15는 도 13의 요부 확대도로서 유닛 외부 탑재부 영역의 확대도이며, 도 16은 도 15에 고속 건조유닛이 적용된 공정도이고, 도 17은 도 12의 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템에 대한 제어블록도이며, 도 18 및 도 19는 고속 건조유닛의 다른 적용예들이고, 도 20은 제1 및 제2 덕트의 유로에 대한 단면 구조도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템은 전술한 실시예와 달리, 유닛 탑재 작용부(230) 및 폭발성 물질 강제 배출부(260)가 마련되는 열풍 건조로 챔버(200)를 포함하며, 열풍 건조로 챔버(200)에 롤러(202), 열풍 급배기부(270) 등의 구조가 위치별로 탑재되는 형태를 취한다. 참고로, 본 실시예서는 구성의 도면 참조부호 앞에 '2'를 사용해서 앞선 실시예와 구별한다. 다만, 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.
특히, 본 실시예에 따른 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템은 폭발성 물질이 확산하는 것을 방지하는 한편 이로 인해 폭발 위험성을 없애거나 현저하게 낮추면서 이차전지 전극의 메탈 포일(Meta Foil)에 대한 고속 건조를 진행할 수 있으며, 이로 인해 생산성을 종래보다 월등히 높일 수 있도록 한다. 여기서, 폭발성 물질이란 앞서 기술한 것처럼 양극재 슬러리(slurry)의 경우에 있어서 NMP(N-METHYL PYRROLIDONE)의 성분을 갖는 솔벤트(Solvent)를 의미한다. 따라서, 이하의 설명에서는 폭발성 물질과 NMP를 혼용해서 기재한다.
앞서 기술한 것처럼 이차전지의 전극 제조를 위한 전극 공정은 활물질과 도전제가 혼합된 전극 슬러리(Slurry)를 금속 성분의 재료인 집전체 위에 도포하고, 고온의 상태로 건조한 뒤 프레싱(Pressing)을 거쳐 제작하는 일련의 공정이다. 여기서, 금속 성분의 재료인 집전체가 본 실시예에서 메탈 포일에 해당한다. 메탈 포일은 알루미늄(A) 또는 구리(Cu) 재질이다.
메탈 포일에 도포된 활물질과 도전제가 혼합된 전극 슬러리는 고온의 상태로 건조되어야 하는데, 이때 본 실시예에 따른 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템이 적용된다. 본 실시예에 따른 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템이 적용되면 폭발성 물질이 확산하는 것을 방지하는 한편 이로 인해 폭발 위험성을 없애거나 현저하게 낮추면서 이차전지 전극의 메탈 포일에 대한 고속 건조를 진행할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.
열풍 건조로 챔버(200)는 하부 챔버(210)와, 하부 챔버(210)의 상부에 착탈 가능하게 결합하는 상부 챔버(220)를 포함할 수 있다. 상부 챔버(220)가 열리는 구조라서 하부 챔버(210)와 상부 챔버(220) 상에 롤러(202), 열풍 급배기부(270) 등의 구조물을 설치할 수 있다.
하부 챔버(210)와 상부 챔버(220) 사이에는 기밀재(215)가 배치된다. 따라서, 열풍 건조로 챔버(200)의 바깥으로 열기가 새나가지 않는다.
열풍 건조로 챔버(200) 내에는 복수 개의 롤러(202)가 배치된다. 건조 대상의 메탈 포일은 이러한 롤러(202)의 작용으로 열풍 건조로 챔버(200) 내에서 이동하면서 건조된다. 메탈 포일의 출입을 위하여 열풍 건조로 챔버(200)의 일측에는 건조 전의 메탈 포일이 투입되는 포일 투입구(211)가 형성되고 타측에는 건조 완료된 메탈 포일이 배출되는 포일 배출구(212)가 형성된다.
열풍 급배기부(270)는 열풍 건조로 챔버(200)에 마련되며, 열풍 건조로 챔버(200) 내에서 이동하는 메탈 포일로 열풍을 급기해서 건조하는 한편 건조 시 사용된 열풍을 배기하는 역할을 한다. 다시 말해, 메탈 포일은 실질적으로 열풍 급배기부(270)의 작용에 의한 열풍에 의해 고온 건조된다. 열풍 급배기부(270)의 구조와 기능, 역할은 전술한 실시예와 같으므로 도면 참조부호만 구별하고 설명은 생략한다.
열풍의 작용만으로 메탈 포일을 고온 건조하면 앞서 기술한 것처럼 많은 문제, 예컨대, 솔벤트 성분의 맺힘 문제가 발생할 수 있고, 또한 폭발 위험성이 커질 수 있으며, 생산성이 떨어질 수 있다.
따라서, 솔벤트 성분의 맺힘 문제와 폭발 위험성을 없애거나 현저하게 낮추면서 이차전지 전극의 메탈 포일에 대한 건조공정, 특히 고속 건조공정을 안전하고 안정적으로 진행하기 위해 본 시스템에는 유닛 탑재 작용부(230)가 열풍 건조로 챔버(200)에 적용된다. 유닛 탑재 작용부(230)는 유닛 외부 탑재부(240)와 열원 투과용 윈도(250, window)를 포함할 수 있다.
한편, 폭발성 물질 강제 배출부(260)는 유닛 탑재 작용부(230) 영역에 마련되며, 메탈 포일에 대한 고속 건조 시 발생 가능한 폭발성 물질을 외부로 강제 배출시키는 수단이다.
본 실시예처럼 폭발성 물질 강제 배출부(260)의 작용으로 폭발성 물질을 외부로 강제 배출시킬 수 있다면, 폭발성 물질이 확산하는 것을 방지하는 한편 이로 인해 폭발 위험성을 없애거나 현저하게 낮추면서 이차전지 전극의 메탈 포일에 대한 고속 건조를 진행할 수 있다.
이러한 폭발성 물질 강제 배출부(260)는 덕트 구조의 제1 덕트(262) 및 제2 덕트(263)를 포함할 수 있다. 제1 덕트(262) 및 제2 덕트(263)는 대칭 구조일 수 있다.
제1 덕트(262)는 유닛 외부 탑재부(240)의 사이드 영역 일측에서 메탈 포일 쪽으로 연장된 후, 단부 영역이 메탈 포일과 나란하게 절곡 배치되는 덕트로서, 내부에 공기가 유동하는 제1 유로(262a)가 형성된다.
제2 덕트(263)는 유닛 외부 탑재부(240)의 사이드 영역 타측에서 메탈 포일 쪽으로 연장된 후, 단부 영역이 메탈 포일과 나란하게 절곡 배치되는 덕트다. 즉 본 실시예에서 제2 덕트(263)는 제1 덕트(262)와 대칭되게 마련되며, 내부에 공기가 유동하는 제2 유로(263a)가 형성된다.
제1 덕트(262)의 제1 유로(262a)와 제2 덕트(263)의 제2 유로(263a)는 도 10처럼 일체형 개구로 형성된다. 따라서, 제작이 편리하다.
제1 덕트(262)와 제2 덕트(263) 외에도 폭발성 물질 강제 배출부(260)는 제1 덕트(262)에 연결되며, 제1 유로(262a)를 향한 강제 대류가 발생하게 하는 강제 대류장치(265)와, 제2 덕트(263)에 연결되며, 제2 유로(263a)로 배출되는 공기 속의 이물을 포집하는 포집장치(266)를 더 포함한다.
이러한 강제 대류장치(265)와 포집장치(266)의 작동 시 제1 덕트(262)의 제1 유로(262a)에서 제2 덕트(263)의 제2 유로(263a)를 통해 전극에 영향을 미치지 않는 높이에서 강제 대류가 진행되어 폭발성 물질이 외부로 강제 배출될 수 있도록 한다. 다시 말해, 본 실시예에서는 유닛 외부 탑재부(240)의 양측에 제1 및 제2 덕트(262,163)를 설치하여 외부 공기를 유입해서 NMP(N-METHYL PYRROLIDONE)라는 폭발성 물질을 외부로 강제 배출함으로써 폭발 위험성을 현저히 낮출 수 있다. 이때, 유닛 외부 탑재부(240) 영역 전체를 대류시키는 것이 아닌, 전극에 영향을 미치지 않는 높이에서 대류가 이루어지도록 제1 및 제2 덕트(262,163)를 설치하는 것이 바람직하다.
한편, 본 실시예에 따른 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템에도 시스템의 컨트롤을 위해 시스템 컨트롤러(290)가 적용된다. 시스템 컨트롤러(290)는 열풍 건조로 챔버(200) 내에서 메탈 포일에 대한 건조공정이 자동 진행되기 위해 열풍 급배기부(270), 고속 건조유닛(10), 강제 대류장치(265) 및 포집장치(266)의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤한다. 이러한 역할을 수행하는 시스템 컨트롤러(290)는 중앙처리장치(291, CPU), 메모리(292, MEMORY), 그리고 서포트 회로(293, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템의 작용을 설명한다.
우선, 포일 투입구(211)를 통해 열풍 건조로 챔버(200) 내로 메탈 포일이 인입된 후, 롤러(202)에 의해 이동한다. 이때, 열풍 급배기부(270)가 동작한다. 즉 하부 급기용 탱크(271)들과 상부 급기용 탱크(274)들로 열풍이 공급되어 메탈 포일의 고온 건조가 진행된다. 슬러리가 건조되면서 발생한 솔벨트(Solvent)는 하부 배기덕트(273)들과 상부 배기덕트(276)들을 통해 배출된다.
이러한 열풍 급배기부(270)의 동작과 함께 고속 건조유닛(10)이 동작한다. 이때, 고속 건조유닛(10)은 열풍 건조로 챔버(200)의 외부에 배치되어 있는 바, 고속 건조유닛(10)에서 발생하는 열원은 열원 투과용 윈도(250)를 통해 열풍 건조로 챔버(200) 내의 메탈 포일로 향하면서 메탈 포일의 고속 건조에 역할을 한다.
이처럼 열풍 급배기부(270)의 작용과 열풍 건조로 챔버(200)의 외부에 배치되는 고속 건조유닛(10)의 작용으로 건조가 완료된 메탈 포일은 포일 배출구(212)로 배출될 수 있다.
한편, 본 실시예의 경우, 고속 건조유닛(10)에 이웃한 메탈 포일의 주변에 폭발성 물질 강제 배출부(260)가 마련되어 폭발성 물질을 강제 배기하고 있기 때문에 메탈 포일에 대한 고속 건조공정 시 폭발성 물질의 확산을 방지할 수 있다. 따라서, 폭발 위험성을 현저히 낮출 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 구조로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 폭발성 물질이 확산하는 것을 방지하는 한편 이로 인해 폭발 위험성을 없애거나 현저하게 낮추면서 이차전지 전극의 메탈 포일(Meta Foil)에 대한 고속 건조를 진행할 수 있으며, 이로 인해 생산성을 종래보다 월등히 높일 수 있게 된다.
도 21은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템에서 유닛 외부 탑재부 영역의 확대도이고, 도 22는 도 21에 고속 건조유닛이 적용된 공정도이며, 도 23은 도 21에 적용된 제1 및 제2 덕트의 유로에 대한 단면 구조도이고, 도 24는 도 23에 도시된 제1 및 제2 덕트의 유로에 대한 변형예이다.
참고로, 본 실시예서는 구성의 도면 참조부호 앞에 '3'를 사용해서 앞선 실시예들과 구별한다. 다만, 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 경우에도 폭발성 물질 강제 배출부(360)가 적용되며, 이러한 폭발성 물질 강제 배출부(360)는 제1 및 제2 덕트(362,363), 강제 대류장치(365) 및 포집장치(366)를 포함한다. 이들의 기능과 역할은 전술한 실시예와 같다. 따라서, 중복 설명은 피한다.
한편, 제1 및 제2 덕트(362,363)의 제1 및 제2 유로(362a,363a)는 도 13처럼 사각 단면의 분할형 복수 개의 개구일 수도 있고, 도 14처럼 제1 및 제2 덕트(362',363')의 제1 및 제2 유로(362'a,363'a)가 원형 단면의 분할형 복수 개의 개구일 수도 있다. 어떠한 형태일지라도 전술한 실시예와 같은 작용을 할 수 있다.
이에, 공정이 진행되어 강제 대류장치(365) 및 포집장치(366)가 작동할 경우, 제1 덕트(362)의 제1 유로(362a)에서 제2 덕트(363)의 제2 유로(363a)를 통해 전극에 영향을 미치지 않는 높이(H)에서 강제 대류가 진행될 수 있다. 따라서, 폭발성 물질이 외부로 강제 배출됨에 따라 폭발 위험성을 없애거나 현저하게 낮추는데 이바지할 수 있다.
본 실시예가 적용되더라도 폭발성 물질이 확산하는 것을 방지하는 한편 이로 인해 폭발 위험성을 없애거나 현저하게 낮추면서 이차전지 전극의 메탈 포일(Meta Foil)에 대한 고속 건조를 진행할 수 있으며, 이로 인해 생산성을 종래보다 월등히 높일 수 있다.
도 25는 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템에서 유닛 외부 탑재부 영역의 구조도이다.
참고로, 본 실시예서는 구성의 도면 참조부호 앞에 '4'를 사용해서 앞선 실시예들과 구별한다. 다만, 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.
이 도면을 참조하면, 본 실시예의 경우, 제3 실시예와 같은 구조의 폭발성 물질 강제 배출부(460)가 적용됨으로써, 폭발성 물질이 외부로 강제 배출됨에 따라 폭발성 물질이 확산하는 것을 방지할 수 있도록 한다.
한편, 이에 더해서 본 실시예의 경우, 쿨링 유체 유동부(480)가 열원 투과용 윈도(450) 영역에 더 적용된다. 쿨링 유체 유동부(480)는 상부 챔버(420)에서 열원 투과용 윈도(450)와 연결되며, 열원 투과용 윈도(450)를 이루는 내부 및 외부 윈도(451,452) 사이의 갭(G)을 통해 쿨링 유체를 유동시키는 역할을 한다. 즉 쿨링 유체 유동부(480)는 뜨거운 열원의 차폐를 위해 마련된다. 쿨링 유체는 공기, 물, 냉매 등 다양할 수 있다.
이러한 쿨링 유체 유동부(480)는 열원 투과용 윈도(450)의 일측에 연결되고 열원 투과용 윈도(450)를 이루는 내부 및 외부 윈도(451,452) 사이의 갭(G)을 통해 쿨링 유체를 공급하는 쿨링 유체 공급덕트(581)와, 열원 투과용 윈도(150)의 타측에 연결되고 열원 투과용 윈도(450)를 이루는 내부 및 외부 윈도(451,452) 사이의 갭(G)에서 나온 쿨링 유체를 배출하는 쿨링 유체 배출덕트(482)를 포함한다. 쿨링 유체의 공급 및 배출을 위한 블로우, 흡입기 등이 부가될 수 있으며, 이러한 사항 모두가 본 발명의 권리범위에 속하다고 하여야 할 것이다.
본 실시예가 적용되더라도 폭발성 물질이 확산하는 것을 방지하는 한편 이로 인해 폭발 위험성을 없애거나 현저하게 낮추면서 이차전지 전극의 메탈 포일(Meta Foil)에 대한 고속 건조를 진행할 수 있으며, 이로 인해 생산성을 종래보다 월등히 높일 수 있다.
이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.
본 발명은 이차전지 전극을 제조하는 분야에 이용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 이차전지 전극(secondary battery electrode)을 형성하는 메탈 포일(Meta Foil) 상에 도포된 슬러리(Slurry)의 열풍 건조를 위한 장소를 형성하는 열풍 건조로 챔버;
    상기 열풍 건조로 챔버에 마련되며, 상기 열풍 건조로 챔버 내에서 이동하는 메탈 포일로 열풍을 급기해서 건조하는 한편 건조 시 사용된 열풍을 배기하는 열풍 급배기부; 및
    상기 열풍 건조로 챔버에 마련되며, 상기 열풍 건조로 챔버 내의 메탈 포일에 대한 고속 건조를 진행하는 소정의 고속 건조유닛이 탑재되어 작용하는 유닛 탑재 작용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유닛 탑재 작용부는,
    상기 열풍 건조로 챔버에 마련되되 상기 고속 건조유닛이 탑재되는 장소를 형성하는 유닛 탑재부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유닛 탑재부는 상기 고속 건조유닛이 상기 열풍 건조로 챔버의 외부에 탑재되게 하는 유닛 외부 탑재부인 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유닛 탑재 작용부는,
    상기 유닛 외부 탑재부에서 상기 열풍 건조로 챔버의 벽체에 마련되며, 상기 고속 건조유닛의 열원이 상기 열풍 건조로 챔버 내의 메탈 포일로 향하게 가이드하는 열원 투과용 윈도(window); 및
    상기 유닛 외부 탑재부의 개구를 차폐하는 개구 차폐부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유닛 외부 탑재부는 상기 열풍 건조로 챔버의 일측에서 홈(groove) 형태로 가공된 부위에 의해 형성되며,
    상기 개구 차폐부는 상기 유닛 외부 탑재부의 외측에서 상기 유닛 외부 탑재부의 개구를 착탈 가능하게 차폐하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 열원 투과용 윈도는,
    상기 열풍 건조로 챔버 내의 메탈 포일에 이웃한 내부 윈도;
    상기 내부 윈도와의 사이에 갭(Gap)을 형성하되 상기 고속 건조유닛에 이웃하게 배치되는 외부 윈도; 및
    상기 내부 윈도와 상기 외부 윈도를 지지하면서 해당 위치에 결합하게 하는 윈도 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 유닛 탑재 작용부는,
    상기 열풍 건조로 챔버에서 상기 열원 투과용 윈도와 연결되며, 상기 열원 투과용 윈도를 이루는 내부 및 외부 윈도 사이의 갭을 통해 쿨링 유체를 유동시키는 쿨링 유체 유동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 쿨링 유체 유동부는,
    상기 열원 투과용 윈도의 일측에 연결되고 상기 열원 투과용 윈도를 이루는 내부 및 외부 윈도 사이의 갭을 통해 쿨링 유체를 공급하는 쿨링 유체 공급덕트; 및
    상기 열원 투과용 윈도의 타측에 연결되고 상기 열원 투과용 윈도를 이루는 내부 및 외부 윈도 사이의 갭에서 나온 쿨링 유체를 배출하는 쿨링 유체 배출덕트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 열풍 건조로 챔버는,
    하부 챔버; 및
    상기 하부 챔버의 상부에 착탈 가능하게 결합하는 상부 챔버를 포함하며,
    상기 유닛 탑재 작용부가 상기 상부 챔버에 마련되며,
    상기 열풍 건조로 챔버 내에는 상기 메탈 포일을 이동시키는 복수 개의 롤러가 배치되는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 열풍 급배기부는,
    상기 하부 챔버에 배치되며, 하부에서 열풍이 급기되는 하부 열풍 노즐을 구비하는 하부 급기용 탱크;
    상기 하부 챔버에서 상기 하부 급기용 탱크의 주변에 배치되며, 상기 하부 챔버 내의 열풍을 상기 하부 챔버 쪽으로 배기하는 복수 개의 하부 배기덕트;
    상기 상부 챔버에 배치되며, 상부에서 열풍이 급기되는 상부 열풍 노즐을 구비하는 상부 급기용 탱크; 및
    상기 상부 챔버에서 상기 상부 급기용 탱크의 주변에 배치되며, 상기 상부 챔버 내의 열풍을 상기 상부 챔버 쪽으로 배기하는 복수 개의 상부 배기덕트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 하부 급기용 탱크, 상기 하부 배기덕트, 상기 상부 급기용 탱크 및 상기 상부 배기덕트가 상기 열풍 건조로 챔버 내에서 복수 개로 배치되며,
    상기 열풍 건조로 챔버의 일측에는 건조 전의 메탈 포일이 투입되는 포일 투입구가 형성되고 타측에는 건조 완료된 메탈 포일이 배출되는 포일 배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 열풍 건조로 챔버 내에서 상기 메탈 포일에 대한 건조공정이 자동 진행되기 위해 상기 열풍 급배기부와 상기 고속 건조유닛의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤하는 시스템 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 고속 건조유닛이 NIR 레이저(LASER) 유닛, IPL(Intense Pulsed Light) 유닛, IR 램프(Lamp) 유닛 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 유닛 탑재 작용부 영역에 마련되며, 상기 메탈 포일에 대한 고속 건조 시 발생 가능한 폭발성 물질을 외부로 강제 배출시키는 폭발성 물질 강제 배출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 폭발성 물질 강제 배출부는,
    상기 유닛 탑재부의 사이드 영역 일측에서 상기 메탈 포일 쪽으로 연장된 후, 단부 영역이 상기 메탈 포일과 나란하게 절곡 배치되며, 내부에 공기가 유동하는 제1 유로가 형성되는 제1 덕트; 및
    상기 유닛 탑재부의 사이드 영역 타측에서 상기 제1 덕트와 대칭되게 마련되며, 내부에 공기가 유동하는 제2 유로가 형성되는 제2 덕트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 유로 또는 상기 제2 유로는 일체형 개구로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 폭발성 물질 강제 배출부는 상기 제1 덕트에 연결되며, 상기 제1 유로를 향한 강제 대류가 발생하게 하는 강제 대류장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 폭발성 물질 강제 배출부는 상기 제2 덕트에 연결되며, 상기 제2 유로로 배출되는 공기 속의 이물을 포집하는 포집장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 강제 대류장치와 상기 포집장치의 작동 시 상기 제1 덕트의 제1 유로에서 상기 제2 덕트의 제2 유로를 통해 전극에 영향을 미치지 않는 높이에서 강제 대류가 진행되어 폭발성 물질이 외부로 강제 배출되는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 슬러리가 양극재 슬러리인 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 제조용 하이브리드 건조시스템.
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