WO2026014783A1 - 전극 압연 롤 세정 장치 - Google Patents

전극 압연 롤 세정 장치

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WO2026014783A1
WO2026014783A1 PCT/KR2025/009162 KR2025009162W WO2026014783A1 WO 2026014783 A1 WO2026014783 A1 WO 2026014783A1 KR 2025009162 W KR2025009162 W KR 2025009162W WO 2026014783 A1 WO2026014783 A1 WO 2026014783A1
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cleaning
rolling roll
electrode
amount
electrode rolling
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PCT/KR2025/009162
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최재혁
민병수
김인수
홍수형
김도훈
추현경
신기창
설정수
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LG Energy Solution Ltd
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LG Energy Solution Ltd
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Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to an electrode rolling roll cleaning device, and more specifically, to a cleaning device having an improved method of supplying a cleaning liquid when cleaning a rolling roll.
  • lithium secondary batteries are receiving the most attention due to their advantages of free charging and discharging, low self-discharge rate, and high energy density.
  • Lithium secondary batteries primarily use lithium oxide and carbon materials as the positive and negative electrode active materials, respectively.
  • Lithium secondary batteries comprise an electrode assembly comprising positive and negative plates coated with the positive and negative electrode active materials, respectively, with a separator interposed between them, and an outer case, i.e., a battery case, that seals and encloses the electrode assembly together with an electrolyte.
  • the manufacturing process of these lithium secondary batteries is largely divided into three stages: electrode process, assembly process, and formation process.
  • the electrode process is further divided into active material mixing process, electrode coating process, rolling process, slitting process, and winding process.
  • the rolling process is a process in which the electrode substrate is passed between a pair of rolling rolls heated at a high temperature to compress it to a desired thickness in order to reduce the thickness of the electrode substrate after the coating process to increase the capacity density and increase the adhesion between the electrode current collector and the electrode active material.
  • a rolling roll cleaning device is used to remove contamination from the rolling rolls.
  • FIG. 1 illustrates a conventional rolling roll cleaning device used in a rolling process.
  • An electrode substrate (1) having an electrode mixture layer (3) applied on a current collector (2) passes between a pair of rolling rolls (10).
  • the electrode mixture layer (3) includes an electrode active material, a conductive material, and a binder.
  • a cleaning solution (21) is sprayed onto a cleaning cloth (23) through a nozzle (22) while the rolling roll (10) is driven for electrode manufacturing, and the cleaning cloth (23) passes through a cleaning roller (24), and the rolling roll (10) is cleaned with the cleaning cloth (23) onto which the cleaning solution has been sprayed.
  • the rolling roll (10) is downtimed.
  • an aqueous solvent is used for electrode rolling, not only is cleaning not performed properly, but there are also cases where the cleaning solution (21) sprayed on the cleaning cloth (23) evaporates/dries, and the rolling roll (10) is not properly cleaned, resulting in various problems.
  • the purpose of the present invention is to provide a cleaning device with an improved supply method that can solve problems that have occurred in the past while using distilled water as a cleaning liquid during cleaning of an electrode rolling roll.
  • a device for cleaning an electrode rolling roll according to one embodiment of the present invention
  • a cleaning member provided so that the surface of the electrode rolling roll and the cleaning cloth can come into contact
  • a spray nozzle that sprays a cleaning solution onto the above cleaning cloth
  • a control unit for controlling the amount of spray of the above cleaning solution
  • It includes a monitoring unit that monitors the amount of the cleaning solution sprayed,
  • the above cleaning solution is distilled water
  • the above control unit is characterized in that it adjusts the amount of cleaning solution sprayed at one time by the spray nozzle to be in the range of 0.05 ml to 0.2 ml.
  • the above electrode rolling roll may include an upper rolling roll positioned above the electrode and a lower rolling roll positioned below the electrode.
  • the above electrode rolling roll may be a hard chrome rolling roll or a DLC (diamond like carbon) rolling roll.
  • the above cleaning cloth may be a non-woven fabric.
  • the above cleaning member may contact the cleaning cloth at 20 to 60% in the width direction of the electrode rolling roll.
  • the above cleaning member may have an attachment pressure of 1.7 kg/cm to 2.0 kg/cm when attaching a cleaning cloth to the electrode rolling roll.
  • the above injection nozzle may be a spray type one-piece fluid nozzle.
  • the above control unit may be configured to adjust the amount of cleaning solution sprayed at one time by the spray nozzle to be in the range of 0.05 ml to 0.1 ml.
  • the above control unit may include a flow meter, and may command to increase the amount of the cleaning liquid sprayed by the spray nozzle when the amount is less than 0.05 ml, and may command to decrease the amount when the amount of the cleaning liquid exceeds 0.2 ml.
  • the above monitoring unit may monitor the amount of cleaning liquid sprayed by the spray nozzle and transmit information to the control unit.
  • It may further include a cleaning cloth supply unit for supplying the cleaning cloth; and a cleaning cloth recovery unit for recovering the cleaning cloth.
  • Figure 1 shows a conventional electrode rolling roll cleaning device used in an electrode rolling process.
  • Figure 2 is a schematic diagram of an electrode rolling roll cleaning device according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a schematic diagram of the electrode rolling roll cleaning device of Figure 2 from another direction.
  • Figure 4 is a comparative photograph showing the uniformity of attachment of the rolling roll and cleaning member of the conventional cleaning device according to Experimental Example 1 and the cleaning device according to the present invention.
  • Figure 5 is a photograph comparing the nozzle spray shapes of the rolling roll and cleaning member of the conventional cleaning device according to Experimental Example 1 and the cleaning device according to the present invention.
  • Figure 6 is a graph showing the change in electrode thickness rolled using an electrode rolling roll cleaned by the cleaning device of Example 1 according to Experimental Example 3.
  • Figure 7 is a graph showing the change in electrode thickness rolled using an electrode rolling roll cleaned by the cleaning device of Comparative Example 6 according to Experimental Example 3.
  • a layer, membrane, region, plate, or other part is “on” or “over” another part, this includes not only cases where it is “directly on” the other part, but also cases where there are other parts in between. Conversely, when we say that a part is “directly on” another part, it means that there are no other parts in between. Furthermore, saying that a part is “on” or “over” a reference part means that it is located above or below the reference part, and does not necessarily mean that it is located “above” or “over” the direction opposite to gravity.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of an electrode rolling roll cleaning device according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic diagram of the electrode rolling roll cleaning device from another direction.
  • a rolling roll cleaning device (100) largely includes a cleaning member (110), a cleaning cloth (120), and a spray nozzle (130) that sprays a cleaning liquid (160) onto the cleaning cloth (120).
  • the cleaning member (110) Since the cleaning member (110) must first remove foreign substances attached to the surface of the electrode rolling roll (10) after the electrode (20) is rolled, it is positioned closest to the point where the electrode rolling roll (10) rolls the electrode, based on the rotation direction of the electrode rolling roll (10).
  • the electrode rolling roll (10) includes an upper rolling roll (11) located above the electrode (20) and a lower rolling roll (12) located below it.
  • the cleaning device (100) can be positioned and operated at the location where the electrode layer is formed, and if the electrode layers are formed on both sides, the cleaning device (100) can be formed and operated on both sides so as to be able to clean both the upper rolling roll (11) and the lower rolling roll (12).
  • electrode rolling roll (10) to which the cleaning device (100) according to the present invention can be applied, and for example, it may be a hard chrome rolling roll or a DLC (diamond like corbon) rolling roll.
  • DLC diamond like corbon
  • the cleaning member (110) may be, for example, in the shape of a cleaning roll (roller), and may rotate, for example, in the direction opposite to the rotation direction of the rolling roll (10).
  • the contact portion between the cleaning member (110) and the rolling roll (10) is rounded, when the cleaning cloth (120) comes into contact with the rolling roll (10), the rolling roll (10) can be prevented from being damaged by the cleaning cloth (120).
  • the cleaning member (110) may be a cleaning roll that can move in the width direction of the electrode rolling roll (10). Accordingly, the length (l s ) at which the electrode rolling roll (10) and the cleaning cloth (120) come into contact may be formed to be 20 to 60% of the full width length (l) based on the width direction of the electrode rolling roll (10), specifically 20 to 40%.
  • the cleaning member (110) can perform uniform attachment to the electrode rolling roll (10) as a whole.
  • the cleaning member was attached to the entire width of the electrode rolling roll, and in particular, as the width length was longer, the attachment pressure in the width direction was uneven and the attachment pressure was also reduced, so there was a problem that cleaning was not performed well.
  • the width of the cleaning member (110) is reduced so that it is formed only in a portion of the width direction of the electrode rolling roll (10), and it is formed so that it can move in the width direction, so that the pressure with which the cleaning member (110) is attached to the electrode rolling roll (10) can be uniform in the width direction, and the attachment pressure can also be improved.
  • the attachment pressure may be 1.7 kg/cm to 2.0 kg/cm, specifically 1.8 kg/cm to 2.0 kg/cm, and more specifically 1.9 kg/cm to 2.0 kg/cm, and the cleaning effect may be improved.
  • the present invention is not limited to what is illustrated, and it is sufficient if the cleaning member (110) has a structure and shape that can clean the surface of the electrode rolling roll (10) by supplying a cleaning cloth (120), and can be variously modified and changed to suit the environment to which the present invention is applied.
  • the cleaning member (110) may be provided as one that can move in the width direction as shown in the schematic diagram of FIG. 3, but may be provided as two or more in the circumferential direction of the electrode rolling roll (10) so that cleaning of the electrode rolling roll (10) in the width direction can be performed, and may be formed with different positions in the width direction, and there is no particular limitation on the number of cleaning members (110).
  • the cleaning cloth (120) is supplied from the cleaning cloth supply unit (140) and transported to the cleaning member (110).
  • the cleaning cloth supply unit (140) may be a long cleaning cloth (120) in the form of a sheet wound in a roll shape, and the cleaning cloth (120) unwound from the cleaning cloth supply unit (140) may be transported to the cleaning member (110).
  • the cleaning member (110) is adjacent to the surface of the electrode rolling roll (10), so that one surface of the cleaning cloth (120) can be brought into contact with the electrode rolling roll (10). That is, the cleaning cloth (120) passes between the electrode rolling roll (10) and the cleaning member (110) and comes into contact with the electrode rolling roll (10), thereby cleaning the electrode rolling roll (10).
  • the cleaning cloth (120) that has passed the cleaning member (110) is recovered in the cleaning cloth recovery unit (150).
  • the cleaning cloth recovery unit (150) may be configured to wind the cleaning cloth (120) in a roll shape.
  • each of the cleaning cloth supply unit (140) and the cleaning cloth recovery unit (150) may be manufactured in the form of a cylindrical bar or bobbin, for example, to unwind and wind the cleaning cloth (120).
  • the cleaning member (110) may rotate simultaneously with the moving direction of the cleaning cloth (120), and the cleaning cloth supply unit (140) and the cleaning cloth recovery unit (150) may also rotate in the same manner.
  • a rolling roll cleaning device (100) can spray a cleaning solution (160) toward a cleaning cloth (120) through a spray nozzle (130).
  • the spray nozzle (130) can be placed at the front end of the cleaning member (110) based on the direction of movement of the cleaning cloth (120), and additionally, when a plurality of cleaning members (110) are provided, it can be placed between each cleaning member (110).
  • the spray nozzle (130) may be, for example, a type that sprays the cleaning solution (160) onto the cleaning cloth (120) in a spray manner, as illustrated in FIG. 2.
  • the spray nozzle (130) may include, for example, a one-fluid nozzle and/or a two-fluid nozzle.
  • a one-fluid nozzle is employed in the cleaning solution supply unit (130)
  • the scattering of the cleaning solution (160) can be prevented more effectively than when a two-fluid nozzle is employed.
  • the spray nozzle (130) can supply (spray) the cleaning liquid (160) to the opposite side of the surface of the cleaning cloth (120) facing the rolling roll (10) (the surface on which the cleaning cloth (120) comes into contact with the rolling roll (10).
  • the cleaning liquid (160) can be prevented from dripping onto the electrode (1) as a leak or the like.
  • the spray nozzle (130) can be connected to a cleaning liquid storage tank, a cleaning liquid transport pipe, a pump, a valve, or the like.
  • a plurality of injection nozzles may be provided.
  • the spray nozzle (130) is arranged on the rear side of the cleaning cloth (120) to supply the cleaning liquid (160) to the cleaning cloth (120).
  • the present invention is not limited thereto, and the spray nozzle (130) may be arranged on the front side of the cleaning cloth (120) or on both the front and rear sides. That is, it is sufficient if the cleaning liquid (160) can be supplied to an extent that the electrode rolling roll (10) can be cleaned by the cleaning cloth (120), and various modifications and changes are possible.
  • the front side of the cleaning cloth (120) means the side that comes into contact with the electrode rolling roll (10)
  • the rear side of the cleaning cloth (120) means the side opposite to the side that comes into contact with the electrode rolling roll (10).
  • the cleaning solution (160) may be distilled water.
  • the oil used as a conventional cleaning liquid considering that the cathode electrode uses water as a solvent, not only does not sufficiently clean contamination, but also takes time for volatilization, etc., so there is a problem that the cleaning time increases.
  • the spray amount of the cleaning solution (160) is very important.
  • the amount of cleaning solution (160) sprayed at one time by the spray nozzle (130) may be about 0.05 ml to 0.2 ml, specifically 0.05 ml to 0.1 ml, and more specifically 0.05 ml to 0.07 ml.
  • the amount of the sprayed cleaning solution (160) is controlled by a monitoring unit (170) that monitors the spray amount of the cleaning solution (160) and a control unit (180) that receives information from the monitoring unit (170) and adjusts the spray amount of the cleaning solution (160).
  • the electrode rolling roll cleaning device (100) additionally includes a monitoring unit (170).
  • the monitoring unit (170) is, in one example, a flow sensor installed at the front end of a spray nozzle (130), and can measure the flow rate of the cleaning liquid (160) sprayed at a real-time changing flow rate, and transmits the information obtained therefrom to the control unit (180).
  • the measurement of the spray amount is measured by the monitoring unit and can be measured in a non-contact manner through a radio time difference method that transmits ultrasonic waves in an upward/downward direction with respect to the spray direction of the cleaning solution (160).
  • the control unit (180) can receive this information from the monitoring unit (170) and, if the amount of the cleaning solution (160) sprayed by the spray nozzle (130) is less than 0.05 ml, command the amount to be increased, and if the amount of the cleaning solution exceeds 0.2 ml, command the amount to be reduced.
  • control unit (180) may include a flow meter (181), and the flow meter (181) may measure the flow rate so as to precisely control the flow rate of the cleaning solution (160) supplied to the spray nozzle (130) from a cleaning solution storage tank that supplies a separate cleaning solution (160) to the spray nozzle (130).
  • the electrode rolling roll cleaning device (100) may further include an inspection unit that measures the brightness value of the surface of the electrode rolling roll (10) to determine the degree of contamination, a drying unit that dries the surface of the electrode rolling roll (10) cleaned with a cleaning solution (160) by heating and/or blowing air, etc.
  • the adhesion pressure, adhesion uniformity, and cleaning solution spray amount on the electrode rolling roll were measured using a conventional cleaning device (rolling roll full width attachment type, flat nozzle) and a cleaning device according to the present invention (rolling roll narrow width attachment type, spray hydraulic nozzle), and the results are shown in Table 1 and Figures 4 and 5 below.
  • distilled water DI water was used as the cleaning solution.
  • the attachment pressure is the value obtained by converting the air pressure applied to the cylinder used to attach the cleaning member of the cleaning device to the electrode rolling roll into the force (pressure x cross-sectional area of the inner diameter of the cylinder) attached to the rolling roll and dividing it by the unit length (length in contact with the rolling roll).
  • the amount of cleaning solution sprayed was measured by a flow sensor installed at the front end of the spray nozzle, and was measured using a propagation time difference method that transmits ultrasonic waves in an upward/downward direction with respect to the spray direction of the cleaning solution (160).
  • the measurement is performed at a temperature of -10 to 60 degrees Celsius without freezing and a humidity range of RH 35% to 85%.
  • the vibration resistance of the above flow sensor is 10 to 55 Hz, double amplitude 1.5 mm, 2 hours in each direction of x/y/z, and the shock resistance is 50 G, 3 times in each direction of x/y/z within 11 ms.
  • the adhesion area between the rolling roll and the cleaning cloth is smaller, so that the adhesion uniformity is improved, and the adhesion pressure is also improved.
  • the amount of cleaning solution sprayed is reduced to about 1/10.
  • a conventional cleaning device (rolling roll full width attachment type, flat nozzle, single injection amount: 0.6 ml) was used, and oil was used as the cleaning liquid.
  • HCr hard chrome rolling roll
  • a cleaning device (narrow-width rolling roll attachment type, spray one-time fluid nozzle, single-spray amount: 0.06 ml) according to the present invention was used, but oil was used as the cleaning liquid.
  • HCr hard chrome rolling roll
  • a conventional cleaning device rolling roll full width attachment type, flat nozzle, single injection amount: 0.6 ml was used, and oil was used as the cleaning liquid.
  • DLC diamond like carbon rolling rolls were used as the electrode rolling rolls.
  • a cleaning device (narrow-width rolling roll attachment type, spray one-time fluid nozzle, single-spray amount: 0.06 ml) according to the present invention was used, but oil was used as the cleaning liquid.
  • a DLC diamond-like carbon rolling roll was used as the electrode rolling roll.
  • a cleaning device (narrow-width rolling roll attachment type, spray one-time fluid nozzle, single-injection amount: 0.06 ml) according to the present invention was used, and distilled water (DI water) was used as the cleaning liquid.
  • DI water distilled water
  • HCr hard chrome rolling roll
  • a cleaning device (narrow-width rolling roll attachment type, spray one-time fluid nozzle, single-injection amount: 0.06 ml) according to the present invention was used, and distilled water (DI water) was used as the cleaning liquid.
  • DI water distilled water
  • a DLC diamond-like carbon rolling roll
  • the color difference value was measured using a chromaticity colorimeter as L*: perceived brightness (black/white).
  • L* perceived brightness (black/white).
  • Example 1 85.43 84.96
  • Example 2 8.57 8.69
  • Example 3 83.47 84.27 Comparative Example 1 84.03 66.41 Comparative Example 2 84.73 70.19 Comparative Example 3 6.08 19.27 Comparative Example 4 10.67 9.99 Comparative Example 5 84.26 71.24 Comparative Example 6 84.91 84.92
  • the above thickness was measured using a thickness measuring device using a confocal sensor, and the method of measuring the thickness using a confocal sensor is that there is one displacement sensor each at the top and bottom, each sensor faces each other and has a unique focus, and the two sensors sharing the focus are measured against a reference film of known thickness (used as a scale for the confocal sensor), and the distance from each sensor to the reference film is calculated, and then the thickness is measured while moving the sensor in the direction of the electrode width.
  • a reference film of known thickness used as a scale for the confocal sensor
  • a negative electrode active material artificial graphite was used as a negative electrode active material, and a negative electrode slurry was prepared by mixing the negative electrode active material, conductive material (CNT), styrene-butadiene rubber (SBR) as a binder, and carboxymethyl cellulose (CMC) as an additive in a weight ratio of 98:0.5:1:0.5 in water, and then applying the slurry to a thickness of about 185 ⁇ m on an 8 ⁇ m thick Cu foil, drying it at 130°C, and rolling it to prepare a negative electrode for use.
  • CNT conductive material
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • CMC carboxymethyl cellulose
  • Example 1 the thickness is not significantly different from that at the time of initial cathode manufacturing, but in the case of Comparative Example 6, cleaning was performed with a larger spray amount, and cleaning was performed well, but it can be seen that the distilled water that was not dried affected the electrode moisture content, resulting in electrode surface defects and thickness changes.
  • distilled water is used as a cleaning liquid when cleaning an electrode rolling roll, and when water is used as a solvent for the electrode, cleaning of the electrode rolling roll is easy.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극 압연 롤의 표면과 세정포가 접촉 가능하게 마련되는 세정 부재, 상기 세정포에 세정액을 분사하는 분사 노즐, 상기 세정액의 분사량을 조절하는 제어부, 및 상기 세정액의 분사량을 모니터링하는 모니터링부를 포함하고, 상기 세정액은 증류수이며, 상기 제어부는 분사 노즐에 의해 1회 분사되는 세정액의 양을 0.05ml 내지 0.2ml의 범위가 되도록 조절하는 것인 전극 압연 롤 세정 장치가 제공된다.

Description

전극 압연 롤 세정 장치
본 발명은 전극 압연 롤 세정 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 압연 롤의 세정 시에 세정액 공급 방식이 개선된 세정 장치에 관한 것이다.
현대 사회에서는 휴대폰, 노트북, 캠코더, 디지털 카메라 등의 휴대형 기기 및 에너지 저장 장치(ESS)의 사용이 일상화되면서, 이와 관련된 분야의 기술에 대한 개발이 활발해지고 있다. 또한, 충방전이 가능한 이차 전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량 등의 대기 오염 등을 해결하기 위한 방안으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기 자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기 자동차(P-HEV) 등의 동력원으로 이용되고 있는 바, 이차 전지에 대한 개발의 필요성이 높아지고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 충, 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점이 있어 가장 많은 주목을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
이러한 이차 전지는, 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 전기 자동차나 전력 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)과 같은 중대형 장치에도 널리 이용되고 있으며, 그 이용 정도가 급격하게 증대되고 있다. 더욱이, 최근에는, 전력을 저장하기 위한 용도로서, 주택용 전지 팩의 이용 추세가 늘어나고 있다.
이러한 리튬 이차 전지의 제조 공정은 크게 전극 공정, 조립 공정, 화성 공정의 3단계로 구분된다. 상기 전극 공정은 다시 활물질 혼합 공정, 전극 코팅 공정, 압연 공정, 슬리팅 공정, 권취 공정 등으로 구분된다. 이 중, 압연 공정은 코팅 공정이 끝난 전극 기재의 두께를 축소시켜 용량 밀도를 높이고, 전극 집전체와 전극 활물질 간의 접착성을 증가시키기 위해, 고온 가열된 한 쌍의 압연 롤 사이로 전극 기재를 통과시켜 원하는 두께로 압축하는 공정이다.
이와 같은 압연 과정에서, 반복적인 압연이 진행되면서 압연 시 롤에 압연 후 남은 활물질 또는 기타 이물질이 부착될 경우, 이후의 압연 과정에서 전극에 이물질이 부착될 수 있어 전극 및 이를 포함하는 전지의 품질이 감소되는 바, 압연 롤의 오염을 제거하기 위한 압연 롤 세정 장치가 사용되고 있다.
도 1은 압연 공정에 사용되는 종래의 압연 롤 세정 장치에 관하여 나타낸다. 한 쌍의 압연 롤(10) 사이로 집전체(2) 위에 전극 합제층(3)이 도포된 전극 기재(1)가 지나간다. 전극 합제층(3)은 전극 활물질, 도전재, 및 바인더를 포함한다.
종래의 전극 압연 롤 세정 장치(20)에서는, 전극 제조를 위하여 압연 롤(10)이 구동하는 중에, 세정액(21)을 노즐(22)을 통하여 세정포(23) 상에 분사하고 세정포(23)는 세정 롤러(24)를 지나면서, 세정액이 분사된 세정포(23)로 압연 롤(10)을 닦는 방식이 사용되었다.
이 때, 압연 롤(10)이 구동하면서 전극(1)을 제조하는 공정 중에 압연 롤을 세정하는 경우에는, 전극(1) 내 잔류 수분량 유지를 위하여 세정액(21)의 종류와 사용량에 제한이 있고, 오일 성분의 유계 세정액을 주로 사용한다.
한편, 종래 전극 압연 롤 세정 장치(20)를 사용하는 경우, 유계 세정액 사용 특성 상, 압연 롤(10)의 비가동 시간이 발생하게 되며. 수계 용매를 사용하는 전극 압연시 클리닝이 잘 되지 않을 뿐 아니라, 세정포(23)에 기 분사되었던 세정액(21)이 휘발/건조되면서, 압연 롤(10)의 세정이 제대로 이루어지지 않는 경우가 발생하는 경우가 있어 다양한 문제가 있었다.
이에, 세정액으로서 물을 사용하는 방향으로의 연구도 있으나, 이 경우, 전극의 두께, 및 수분 증가, 활물질 탈리 등의 문제가 발생하여 한계가 있었다.
본 발명은 전극 압연 롤의 세정 시에 세정액으로서 증류수를 사용하면서도 종래 발생한 문제를 해결할 수 있는 공급 방식이 개선된 세정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 압연 롤을 세정하는 장치는,
상기 전극 압연 롤의 표면과 세정포가 접촉 가능하게 마련되는 세정 부재,
상기 세정포에 세정액을 분사하는 분사 노즐,
상기 세정액의 분사량을 조절하는 제어부, 및
상기 세정액의 분사량을 모니터링하는 모니터링부를 포함하고,
상기 세정액은 증류수이며,
상기 제어부는 분사 노즐에 의해 1회 분사되는 세정액의 양을 0.05ml 내지 0.2ml의 범위가 되도록 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기 전극 압연 롤은 상기 전극을 기준으로 하여 상부에 위치하는 상부 압연 롤과 하부에 위치하는 하부 압연 롤을 포함할 수 있다.
상기 전극 압연 롤은 하드 크롬 압연 롤, 또는 DLC(diamond like carbon) 압연 롤일 수 있다.
상기 세정포는 부직포일 수 있다.
상기 세정 부재는 상기 전극 압연 롤의 폭 방향을 기준으로 20 내지 60%로 세정포를 접촉시키는 것일 수 있다.
상기 세정 부재는 상기 전극 압연 롤에 세정포를 부착시 부착 압력이 1.7kg/cm 내지 2.0kg/cm일 수 있다.
상기 분사 노즐은 스프레이 타입의 일류체 노즐일 수 있다.
상기 제어부는 상기 분사 노즐에 의해 1회 분사되는 세정액의 양을 0.05ml 내지 0.1ml의 범위가 되도록 조절하는 것일 수 있다.
상기 제어부는 유량계를 포함하며, 상기 분사 노즐에 의해 분사되는 세정액의 양이 0.05ml 미만이면 그 양을 늘리도록 명령하고, 세정액의 양이 0.2ml를 초과하면 그 양을 줄이도록 명령하는 것일 수 있다.
상기 모니터링부는 분사 노즐에 의해 분사되는 세정액의 양을 모니터링하여 상기 제어부에 정보를 전달하는 것일 수 있다.
상기 세정포를 공급하는 세정포 공급부; 및 상기 세정포를 회수하는 세정포 회수부를 추가로 포함할 수 있다.
도 1은 전극의 압연 공정에 사용되는 종래의 전극 압연 롤 세정 장치에 관하여 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 압연 롤 세정 장치의 개략도이다.
도 3은 도 2의 전극 압연 롤 세정 장치의 또 다른 방향에서의 개략도이다.
도 4는 실험예 1에 따른 종래 세정 장치와 본 발명에 따른 세정 장치의 압연 롤과 세정 부재의 부착 균일성을 보여주는 비교 사진이다.
도 5는 실험예 1에 따른 종래 세정 장치와 본 발명에 따른 세정 장치의 압연 롤과 세정 부재의 노즐 분사 형태를 비교한 사진이다.
도 6은 실험예 3에 따른 실시예 1의 세정 장치에 의해 세정된 전극 압연 롤을 사용하여 압연한 전극 두께 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 실험예 3에 따른 비교예 6의 세정 장치에 의해 세정된 전극 압연 롤을 사용하여 압연한 전극 두께 변화를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 “위에” 또는 “상에” 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 압연 롤 세정 장치의 개략도가 도시되어 있고, 도 3에는 상기 전극 압연 롤 세정 장치의 다른 방향에서의 개략도가 도시되어 있다.
도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압연 롤 세정 장치(100)는 크게 세정 부재(110), 세정포(120), 및 세정포(120)에 세정액(160)을 분사하는 분사 노즐(130)를 포함한다.
세정 부재(110)는 전극(20)의 압연 후에 전극 압연 롤(10)의 표면에 부착된 이물질을 가장 먼저 제거해야 하므로, 전극 압연 롤(10)이 전극을 압연하는 지점에서 전극 압연 롤(10)의 회전 방향을 기준으로 가장 가까운 곳에 위치한다.
여기서, 전극 압연 롤(10)은 전극(20)을 기준으로 하여 상부에 위치하는 상부 압연 롤(11)과 하부에 위치하는 하부 압연 롤(12)을 포함한다.
이때, 전극(20)이 집전체의 일면에만 전극층을 형성하는 경우라면 전극층이 형성되는 부위에서 세정 장치(100)가 위치하고 작동할 수 있고, 양측에 전극층을 형성하는 경우라면, 세정 장치(100)는 상부 압연 롤(11)과 하부 압연 롤(12)을 모두 세정할 수 있도록 양측에 모두 형성되어 작동할 수 있다.
본 발명에 따른 세정 장치(100)가 적용될 수 있는 전극 압연 롤(10)의 종류에는 제한이 없으며, 예를 들어 하드 크롬 압연 롤, 또는 DLC(diamond like corbon) 압연 롤일 수 있다.
세정 부재(110)는 예를 들어 세정 롤(롤러) 형상일 수 있고, 예를 들어 압연 롤(10)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하는 것일 수 있다. 세정 부재(110)와 압연 롤(10)과의 접촉 부분이 라운드 처리된 경우, 세정포(120)와 압연 롤(10)과의 접촉 시, 세정포(120)에 의해 압연 롤(10)이 손상을 입는 것을 방지할 수 있다.
또한, 세정 부재(110)는 전극 압연 롤(10)의 폭 방향을 이동이 가능한 형태의 세정 롤일 수 있다. 따라서, 전극 압연 롤(10)과 세정포(120)가 접촉하는 길이(ls)가 전극 압연 롤(10)의 폭 방향을 기준으로 전폭 길이(l)의 20 내지 60%, 상세하게는 20 내지 40%로 형성할 수 있다.
이에 따라, 세정 부재(110)는 전극 압연 롤(10)에 대해 전체적으로 균일한 부착을 수행할 수 있다.
기존 세정 장치에서는 세정 부재가 전극 압연 롤의 전폭 방향으로 전체적으로 부착되었는 바, 특히 그 폭 길이가 길수록 폭 방향으로의 부착 압력이 불균일하고 부착 압력도 저하되어, 세정이 잘 이루어지지 않는 문제가 있었다.
그러나, 본 발명에 따르면, 세정 부재(110)가 전극 압연 롤(10)의 폭 방향을 기준으로 일부에만 형성되도록 그 폭을 줄이고, 폭 방향으로 이동 가능하도록 형성하여, 세정 부재(110)가 전극 압연 롤(10)에 부착되는 압력이 폭 방향에서 균일할 수 있으며, 부착 압력 또한 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 세정 부재(110)가 전극 압연 롤(10)에 세정포(120)를 부착시킬 때, 부착 압력이 1.7kg/cm 내지 2.0kg/cm일 수 있고, 상세하게는 1.8kg/cm 내지 2.0kg/cm, 더욱 상세하게는 1.9kg/cm 내지 2.0kg/cm일 수 있으며, 세정 효과가 향상될 수 있다.
더 나아가, 본 발명은 도시된 바에 한정되지 않고, 세정 부재(110)에 세정포(120)가 공급되어 전극 압연 롤(10)의 표면을 세정할 수 있는 구조 및 형상이면 충분하고, 본 발명이 적용되는 환경에 맞게 다양하게 변형, 변경 가능하다. 또한, 세정 부재(110)는 도 3의 개략도에서 도시된 바와 같이 폭 방향으로의 이동이 가능한 한 개로 구비될 수도 있지만, 전극 압연 롤(10)의 원주 방향으로 2개 이상으로 구비되어, 전극 압연 롤(10)의 폭 방향으로의 세정이 모두 이루어질 수 있도록, 폭 방향으로의 위치를 달리하며 형성되어 있을 수도 있고, 세정 부재(110)의 개수에는 특별한 제한이 없다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따르면, 세정포(120)는 세정포 공급부(140)에서 공급되어 세정 부재(110)으로 이송된다. 예를 들어 세정포 공급부(140)는 시트 형태의 긴 세정포(120)가 롤 형태로 감긴 것일 수 있고, 세정포 공급부(140)에서 권출된 세정포(120)가 세정 부재(110)으로 이송될 수 있다. 세정 부재(110)는 전극 압연 롤(10)의 표면에 인접해 있어 세정포(120)의 일면을 전극 압연 롤(10)에 접촉시킬 수 있다. 즉, 세정포(120)는 전극 압연 롤(10)과 세정 부재(110)의 사이를 지나가면서 전극 압연 롤(10)에 접촉하여 전극 압연 롤(10)을 세정한다.
세정 부재(110)를 지난 세정포(120)는 세정포 회수부(150)에서 회수된다. 예를 들어 세정포 회수부(150)는 세정포(120)를 롤 형태로 권취하는 것일 수 있다. 다시 말하면, 세정포 공급부(140) 및 세정포 회수부(150) 각각은 예를 들어, 실린더 형상의 바(bar) 또는 보빈 형태로 제작되어 세정포(120)를 권출 및 권취하는 것일 수 있다. 세정 부재(110)는 세정포(120)의 이동 방향에 따라 동시에 회전할 수 있으며, 세정포 공급부(140) 및 세정포 회수부(150)도 마찬가지로 회전할 수 있다.
세정포(120)는 전극 압연 롤(10)에 부착된 이물질을 원활하게 흡수 또는 제거할 수 있고, 전극 압연 롤(10)의 표면에 손상을 주지 않으면 그 종류에 제한은 없고, 예를 들어 부직포를 사용할 수 있다. 또한 부직포의 소재는 이물질을 흡수 또는 제거할 수 있으면 그 종류에 제한은 없으며, 면섬유, 폴리에틸렌섬유, 폴리프로필렌섬유, 폴리에스터, 아라미드 섬유, 셀룰로오스 섬유, 레이온 섬유 또는 이를 혼합한 부직포 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압연 롤 세정 장치(100)는 분사 노즐(130)을 통해 세정포(120)를 향해 세정액(160)을 분사할 수 있다.
여기서, 분사 노즐(130)은 세정포(120)의 진행 방향을 기준으로 세정 부재(110)의 전단에 배치될 수 있고, 추가적으로 세정 부재(110)가 복수 개로 구비된 경우 각각의 세정 부재(110) 사이에 배치될 수도 있다.
분사 노즐(130)은 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 세정액(160)을 스프레이 방식으로 세정포(120)에 분사하는 타입일 수 있다. 이때, 분사 노즐(130)은, 예를 들어 일류체 노즐 및/또는 이류체 노즐을 포함할 수 있다. 세정액 공급부(130)에 일류체 노즐을 채용하는 경우, 이류체 노즐인 경우에 비하여 세정액(160)의 비산을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
분사 노즐(130)은 도 2에 도시된 바와 같이, 세정포(120)가 압연 롤(10)을 향하는 면(세정포(120)가 압연 롤(10)에 접촉하게 되는 면)의 반대쪽 면에 세정액(160)을 공급(분사)할 수 있다. 이러한 경우, 세정액(160)이 공급된 세정포(120)가 압연 롤(10)에 접촉할 때, 세정액(160)이 전극(1)으로 누액 등으로 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 분사 노즐(130)은 도 2에 자세히 도시하지는 않았지만, 세정액 저장 탱크, 세정액 이송 배관, 펌프, 밸브 등과 연결될 수 있다.
또한, 분사 노즐(130)은 복수 개로 구비될 수도 있다.
도 2에서는 분사 노즐(130)이 세정포(120)의 후면에 배치되어 세정포(120)에 세정액(160)을 공급하는 경우를 도시하고 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 분사 노즐(130)이 세정포(120)의 전면이나 전후면 양측에 각각에 배치되어 있을 수도 있다. 즉, 세정포(120)로 전극 압연 롤(10)을 세정할 수 있을 정도로 세정액(160)이 공급될 수 있는 것이면 충분하고, 다양한 변형, 변경이 가능하다. 여기서, 세정포(120)의 전면은 전극 압연 롤(10)에 접촉하는 면을 의미하고, 세정포(120)의 후면은 전극 압연 롤(10)에 접촉하는 면의 반대쪽의 면을 의미한다.
이때, 세정액(160)은 증류수일 수 있다.
본 발명에 따르면, 기존에 사용되던 세정액으로서의 오일은 음극 전극이 용매로서 물을 사용하는 것을 고려할 때, 오염이 충분히 세정되지 못할 뿐 아니라, 휘발 등의 시간이 소요되므로, 세정 시간도 증가하는 문제가 있었다.
이에, 음극 전극의 용매와 동일하게 증류수를 세정액(160)으로서 사용함으로써 상기 오일을 사용할 때의 문제를 해소하고, 오염 제거를 용이하게 할 뿐 아니라 비용, 시간적으로도 효율적이다.
다만, 본 발명에서와 같이 세정액(160)으로서 증류수를 사용하는 경우에는 세정액(160)의 분사량이 매우 중요하다.
분사량이 너무 많은 경우에는 전극(20)의 두께 및 수분 함유량 증가, 활물질 탈리 등의 문제가 발생할 수 있고, 반대로 분사량이 너무 적은 경우에는 전극 압연 롤(10) 표면 오염이 충분히 세정되지 않기 때문이다.
따라서, 본 발명에 따르면, 분사 노즐(130)에 의해 1회에 분사되는 세정액(160)의 양은 약 0.05ml 내지 0.2ml일 수 있고, 상세하게는 0.05ml 내지 0.1ml일 수 있으며, 더욱 상세하게는, 0.05ml 내지 0.07ml일 수 있다.
이러한 분사되는 세정액(160)의 양은 세정액(160)의 분사량을 모니터링하는 모닝터링부(170)와, 모니터링부(170)에서 정보를 전달받아 세정액(160)의 분사량을 조절하는 제어부(180)에 의해 수행된다.
구체적으로, 본 발명에 따른 전극 압연 롤 세정 장치(100)는 모니터링부(170)을 추가로 포함한다. 모니터링부(170)는 하나의 예에서 분사 노즐(130)의 전단에 설치되는 유량 센서로서, 실시간 변화하는 유속으로 분사되는 세정액(160)의 유량을 측정할 수 있으며, 이로부터 얻어지는 정보를 제어부(180)에 전달한다.
이때, 분사량의 측정은 상기 모니터링부에서 측정되며 세정액(160)의 분사 방향에 대해 상승/하강 방향으로 초음파를 발신하는 전파 시차 방식을 통해 비접촉 방식으로 측정될수 있다.
제어부(180)는 모니터링부(170)로부터 이러한 정보를 전달받아 분사 노즐(130)에 의해 분사되는 세정액(160)의 양이 0.05ml 미만이면 그 양을 늘리도록 명령하고, 세정액의 양이 0.2ml를 초과하면 그 양을 줄이도록 명령할 수 있다.
이때, 제어부(180)는 유량계(181)를 포함할 수 있으며, 유량계(181)는 별도의 세정액(160)을 분사 노즐(130)로 공급하는 세정액 저장 탱크로부터 분사 노즐(130)로 공급되는 세정액(160)의 유량을 정밀 제어할 수 있도록 유량을 계측할 수 있다.
그 밖에 전극 압연 롤 세정 장치(100)은 전극 압연 롤(10)의 표면의 명도 값을 측정하여 오염 정도를 파악하는 검사부, 세정액(160)에 의해 세정된 전극 압연 롤(10)의 표면을 가열 및/또는 송풍으로 건조시키는 건조부 등을 더 포함할 수 있음은 물론이다.
이하에서는, 본 발명의 이해를 돕기 위해 일 실시예들이 개시되며, 구체적으로, 본 발명에 따른 세정 장치를 사용하고 세정액으로서 증류수를 사용한 경우에 전극 압연 롤의 종류에 관계없이 우수한 세정성을 가짐을 실험예를 통해 설명한다. 다만, 하기 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
<실험예 1>
종래 세정 장치(압연롤 전폭 부착 타입, 플랫 노즐)와 본 발명에 따른 세정 장치(압연롤 소폭 부착 타입, 스프레이 일류체 노즐)을 사용하여 전극 압연 롤에서의 부착 압력, 부착 균일성, 세정액 분사량을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1 및 도 4와 도 5에 도시하였다. 이때, 세정액으로는 증류수(DI water)를 사용하였다.
이때, 부착 압력은 전극 압연 롤에 대한 세정 장치의 세정 부재를 부착시키는데 사용되는 실린더에 가해지는 공압을 압연롤에 부착되는 힘(압력x실린더 내경의 단면적)으로 환산하여, 단위길이(압연롤에 접촉하는 길이)로 나눈 값이고,
세정액 분사량은 분사 노즐의 전단에 설치된 유량 센서로 측정되었으며, 세정액(160)의 분사 방향에 대해 상승/하강 방향으로 초음파를 발신하는 전파 시차 방식을 통해 측정하였다.
이때, 측정은 온도가 섭씨 -10도 내지 60도로 결빙이 없고, 습도가 RH 35% 내지 85%의 범위에서 수행된다.
상기 유량 센서의 내진동은 10~55Hz, 복진폭 1.5mm, x/y/z 각방향 2시간이며, 내충격은 50G, 11ms 내 x/y/z 각방향 3회이다.
부착 압력(kg/cm) 세정액 분사량(ml)
종래 세정 장치 1.69 0.6
본 발명에 따른 세정 장치 1.94 0.06
상기 표 1 및 도 4, 5를 참조하면, 종래 세정 장치에 비해, 본 발명에 따른 전극 압연 롤 세정 장치의 경우, 압연 롤과 세정포의 부착 면적이 작아 부착 균일성이 향상되고, 부착 압력 역시 향상도는 것을 확인할 수 있다.또한, 세정액 분사량이 약 1/10로 감소한 것을 확인할 수 있다.
<비교예 1>
종래 세정 장치(압연롤 전폭 부착 타입, 플랫 노즐, 1회 분사량: 0.6ml)를 사용하고 세정액으로서 오일을 사용하였다. 전극 압연 롤은 HCr(하드 크롬 압연 롤)을 사용하였다.
<비교예 2>
본 발명에 따른 세정 장치(압연롤 소폭 부착 타입, 스프레이 일류체 노즐, 1회 분사량: 0.06ml)를 사용하되 세정액으로서 오일을 사용하였다. 전극 압연 롤은 HCr(하드 크롬 압연 롤)을 사용하였다.
<비교예 3>
종래 세정 장치(압연롤 전폭 부착 타입, 플랫 노즐, 1회 분사량: 0.6ml)를 사용하고 세정액으로서 오일을 사용하였다. 전극 압연 롤은 DLC(diamond like carbon 압연 롤)을 사용하였다.
<비교예 4>
본 발명에 따른 세정 장치(압연롤 소폭 부착 타입, 스프레이 일류체 노즐, 1회 분사량: 0.06ml)를 사용하되 세정액으로서 오일을 사용하였다. 전극 압연 롤은 DLC(diamond like carbon 압연 롤)을 사용하였다.
<실시예 1>
본 발명에 따른 세정 장치(압연롤 소폭 부착 타입, 스프레이 일류체 노즐, 1회 분사량: 0.06ml)를 사용하되 세정액으로서 증류슈(DI water)을 사용하였다. 전극 압연 롤은 HCr(하드 크롬 압연 롤)을 사용하였다.
<실시예 2>
본 발명에 따른 세정 장치(압연롤 소폭 부착 타입, 스프레이 일류체 노즐, 1회 분사량: 0.06ml)를 사용하되 세정액으로서 증류슈(DI water)을 사용하였다. 전극 압연 롤은 DLC(diamond like carbon 압연 롤)을 사용하였다.
<실시예 3>
실시예 1에서 1회 분사량을 0.08ml로 조절한 것을 제외하고는 동일하게 준비하였다.
<비교예 5>
실시예 1에서 1회 분사량을 0.03ml로 조절한 것을 제외하고는 동일하게 준비하였다.
<비교예 6>
실시예 1에서 1회 분사량을 0.25ml로 조절한 것을 제외하고는 동일하게 준비하였다.
<실험예 2>
상기 전극 압연 롤의 세정 전, 후 색차값을 비교하여 세정 효과를 확인하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
여기서, 색차값은 색도 색차계를 사용하여 L*: 인지적인 명도(검정/흰색)을 측정하였으며, HCr 압연 롤의 경우, 색차값이 높을수록 깨끗한 상태이고, DLC 압연 롤의 경우, 색차값이 낮을수록 깨끗한 상태이다.
세정 전 세정 후
실시예 1 85.43 84.96
실시예 2 8.57 8.69
실시예 3 83.47 84.27
비교예 1 84.03 66.41
비교예 2 84.73 70.19
비교예 3 6.08 19.27
비교예 4 10.67 9.99
비교예 5 84.26 71.24
비교예 6 84.91 84.92
상기 표 2를 참조하면, 전극 압연 롤 종류에 관계없이, 우수한 세정 효과를얻기 위해서는 본 발명에 따른 세정 장치를 사용하면서 세정액으로서 증류수를 사용하는 경우이다. 다만, 증류수의 분사량이 너무 적은 경우에는 세정 효과가 떨어짐을 비교예 5에 의해 알 수 있다.
<실험예 3>
실시예 1 및 비교예 6에 따른 상기 전극 압연 롤의 세정 후에 상기 전극 압연 롤에 의해 압연되는 전극의 두께를 측정하였고, 그 결과를 하기 도 6 및 도 7에 도시하였다.
상기 두께는 공초점 센서를 이용한 두께 측정 장비를 사용하였고, 공초점 센서로 두께를 측정하는 방법은 상부/하부에 각 한 개의 변위센서가 있고, 각각의 센서는 서로 마주보고 초점을 고유하며, 초점을 공유한 두 센서를 기존 두께를 알고 있는 기준 필름(공초점 센서의 눈금 용도)에 대해 측정하여 각 센서에서부터 상기 기준 필름까지의 거리를 계산한 다음 전극 폭 방향으로 센서를 움직이면서 두께를 측정하였다.
상기 전극으로는 음극 활물질로서 인조흑연을 사용하고, 음극 활물질, 도전재로서(CNT), 바인더로서 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 첨가제로서 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC)를 98 : 0.5 : 1 : 0.5 중량비로 물 중에서 혼합하여 음극 슬러리를 제조하고, 8 ㎛ 두께의 Cu 호일에 약 185㎛ 두께로 도포한 후 130℃에서 건조한 후, 압연하여, 음극을 제조하여 사용하였다.
실시예 1의 경우, 두께가 처음 음극 제조시와 크게 차이가 나지 않으나, 비교예 6의 경우, 더 많은 분사량으로 세정을 수행하여 세정은 잘이루어졌으나, 건조되지 않은 증류수가 전극 수분 함유량에 영향을 미쳐 전극 표면 불량과 두께 변화를 나타내는 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
[부호의 설명]
10: 전극 압연 롤
100: 전극 압연 롤 세정 장치
110: 세정 부재
120: 세정포
130: 분사 노즐
140: 세정포 공급부
150: 세정포 회수부
160: 세정액
170: 모니터링부
180: 제어부
181: 유량계
본 발명에 따르면, 전극 압연 롤의 세정 시에 세정액으로서 증류수를 사용하는 바, 전극의 용매로서 물을 사용하는 경우, 상기 전극 압연 롤의 클리닝이 용이하다.
또한, 스프레이 타입의 일류체 노즐을 사용하고, 상기 세정액으로서 증류수의 분사량을 매우 적게 조절함으로써, 기존에 세정액으로서 증류수를 사용함에 따라 나타날 수 있는 전극의 두께 및 수분 함유량 증가, 활물질 탈리 등의 문제를 해소할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

Claims (11)

  1. 전극 압연 롤 세정 장치로서,
    상기 전극 압연 롤의 표면과 세정포가 접촉 가능하게 마련되는 세정 부재,
    상기 세정포에 세정액을 분사하는 분사 노즐,
    상기 세정액의 분사량을 조절하는 제어부, 및
    상기 세정액의 분사량을 모니터링하는 모니터링부를 포함하고,
    상기 세정액은 증류수이며,
    상기 제어부는 분사 노즐에 의해 1회 분사되는 세정액의 양을 0.05ml 내지 0.2ml의 범위가 되도록 조절하는 것인 전극 압연 롤 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극 압연 롤은 상기 전극을 기준으로 하여 상부에 위치하는 상부 압연 롤과 하부에 위치하는 하부 압연 롤을 포함하는 전극 압연 롤 세정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극 압연 롤은 하드 크롬 압연 롤, 또는 DLC(diamond like carbon) 압연 롤인 전극 압연 롤 세정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 세정포는 부직포인 전극 압연 롤 세정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 세정 부재는 상기 전극 압연 롤의 폭 방향을 기준으로 전폭 길이의 20 내지 60%로 세정포를 접촉시키는 전극 압연 롤 세정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 세정 부재는 상기 전극 압연 롤에 세정포를 부착시 부착 압력이 1.7kg/cm 내지 2.0kg/cm인 전극 압연 롤 세정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분사 노즐은 스프레이 타입의 일류체 노즐인 전극 압연 롤 세정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 분사 노즐에 의해 분사되는 세정액의 양을 0.05ml 내지 0.1ml의 범위가 되도록 조절하는 것인 전극 압연 롤 세정 장치.
  9. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는 유량계를 포함하며, 상기 분사 노즐에 의해 분사되는 세정액의 양이 0.05ml 미만이면 그 양을 늘리도록 명령하고, 세정액의 양이 0.2ml를 초과하면 그 양을 줄이도록 명령하는 세정액 분사량을 조절하는 것인 전극 압연 롤 세정 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링부는 분사 노즐에 의해 분사되는 세정액의 양을 모니터링하여 상기 제어부에 정보를 전달하는 것인 전극 압연 롤 세정 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 세정포를 공급하는 세정포 공급부; 및
    상기 세정포를 회수하는 세정포 회수부를 추가로 포함하는, 전극 압연 롤 세정 장치.
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