KR101837805B1 - 전지용 전극 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압연 전 전극을 가열하여 전극의 압연을 수월하게 하는 전지용 전극 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전지용 전극을 이송하는 이송 단계, 상기 이송 단계에서 이송되는 전극을 가열시키는 가열 단계, 상기 가열 단계에서 가열된 상기 전극을 압연시키는 압연 단계, 상기 압연 단계에서 압연된 전극의 온도를 실시간으로 측정하는 온도측정 단계 및 상기 온도측정 단계에서 측정된 온도 정보를 이용하여 상기 가열 단계에서의 가열량을 제어하는 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전지용 전극 제조 방법{MANUFACTURING METHOD FOR ELECTRODE FOR SECONDARY BATTERY}

본 발명은 전지용 전극 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 압연 전 전극을 가열하여 전극의 압연을 수월하게 하는 전지용 전극 제조 방법에 관한 것이다.

물질의 물리적 반응이나 화학적 반응을 통해 전기에너지를 생성시켜 외부로 전원을 공급하게 되는 전지(cell, battery)는 각종 전기전자 기기로 둘러싸여 있는 생활환경에 따라, 건물로 공급되는 교류 전원을 획득하지 못할 경우나 직류전원이 필요할 경우 사용하게 된다.

이와 같은 전지 중에서 화학적 반응을 이용하는 화학전지인 일차전지와 이차전지가 일반적으로 많이 사용되고 있는데, 일차전지는 건전지로 통칭되는 것으로 소모성 전지이다.

또한, 이차전지는 전류와 물질 사이의 산화환원과정이 다수 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 재충전식 전지로서, 전류에 의해 소재에 대한 환원반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성되게 된다.

대한민국 공개특허공보 제2001-0029283호에는 종래의 리튬 2차 전지 및 그 제조방법이 공지되어 있다.

이와 같이 이차 전지의 전극은 압연 과정을 거치는데, 전극을 압연하기 전에 전극을 가열하여 전극을 부드럽게 한 후 압연하는 것이 효과적이다.

그런데 종래의 전극 가열 방식은 압연 속도 상승 구간에서 전극 내 온도차이가 발생되어 전극의 압연 과정에서 불량의 전극이 제작될 수 있다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 전극 온도 실시간 피드백을 통해 균일한 온도로 전극을 가열할 수 있게 하는 전지용 전극 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 전지용 전극 제조 방법은 전지용 전극을 이송하는 이송 단계, 상기 이송 단계에서 이송되는 전극을 가열시키는 가열 단계, 상기 가열 단계에서 가열된 상기 전극을 압연시키는 압연 단계, 상기 압연 단계에서 압연된 전극의 온도를 실시간으로 측정하는 온도측정 단계 및 상기 온도측정 단계에서 측정된 온도 정보를 이용하여 상기 가열 단계에서의 가열량을 제어하는 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어 단계에서는 상기 압연 단계에 진입하는 전극의 온도가 일정하게 유지되도록 상기 가열단계에서 상기 전극에 인가되는 가열량을 제어할 수 있다.

상기 가열 단계에서는 상기 전극을 상기 전극에 포함되는 바인더의 용융점 온도까지 가열할 수 있다.

상기 가열 단계에서 상기 전극은 근적외선 램프(N-IR)에 의하여 가열할 수 있다.

상기 압연 단계에서 상기 전극은 롤러(roller)에 의하여 압연될 수 있다.

상기 제어 단계에서는 상기 온도측정 단계에서 실시간으로 측정되는 전극의 온도 정보를 이용하여 전극의 가열량을 제어할 수 있다.

본 발명은 전극 온도의 실시간 피드백을 통해 전극 온도를 제어하여 균일한 온도로 전극을 가열할 수 있게 함에 따라 전극의 압연 과정에서 불량이 발생하는 것을 방지하는 효과가 있다.

본 발명은 전극 온도의 실시간 피드백을 통해 전극 온도를 제어하여 균일한 온도로 전극을 가열할 수 있게 함에 제조된 전극의 품질 신뢰성을 높이는 효과가 있다.

본 발명은 전극의 이송속도 정보 없이 압연 후 전극 온도의 실시간 정보만을 이용하여 전극이 일정한 온도로 압연 공정에서 처리되도록 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지용 전극 제조 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 전지용 전극을 제조하는 것을 개략적으로 도시한 개념도이다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지용 전극 제조 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 전지용 전극을 제조하는 것을 개략적으로 도시한 개념도이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지용 전극 제조 방법은 이송 단계(S1), 가열 단계(S2), 압연 단계(S3), 온도측정 단계(S4) 및 제어 단계(S5)를 포함한다. 상기 이송 단계(S1)는 활물질과 바인더가 도포된 전지용 전극(1)을 압연하기 위해 이송하는 단계이다. 본 실시예에서 이송되는 전지용 전극(1)은 집진판 상에 활물질이 도포되는 구조로 마련된다. 그리고 바인더는 활물질을 안정적으로 슬러리화 하여 집진판에 코팅하고 또한 건조 극판이 전지 속에서 충/방전을 반복하면서도 활물질의 접착을 유지토록 하는 등의 두 가지 역할을 한다.

활물질이 집진판 상에 접착될 수 있도록 하는 역할을 한다.

한편, 도 2에서 이송방향은 화살표로 표기되어 있으며, 이러한 이송방향은 제한되는 것은 아니다.

상기 가열 단계(S2)는 상기 이송 단계(S1)에서 이송되는 전지용 전극(1)을 근적외선 램프(N-IR) 등과 같은 가열장치(7)를 사용하여 전극(10)에 포함되는 바인더의 용융점 부근까지 가열시키는 단계이다. 이렇게 전극(10)에 포함되는 바인더의 용융점 부근까지 가열하게 되면 전극(1)을 압연하는 과정에서 전극(1)이 잘 눌리게 된다.

본 실시예에서는 제한되지는 않으나 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVdF) 등이 바인더로 이용될 수 있으며, 전극(1)을 폴리비닐리덴 플루오라이드의 용융점인 169℃까지 가열한다.

가열 단계(S2)에서 전극(1)을 가열시키는 것은 전극(1)을 소프트하게 하여 후술하는 압연 단계(S3)에서 전극의 압연을 원활하게 하기 위한 것이다. 다만, 본 단계에서 가열이 이루어지는 전극(1)의 최종온도는 전극(1)이 이송되는 속도, 즉 전극이 가열 단계(S2)에 머무르는 시간 및 가열량에 의하여 달라질 수 있다. 본 발명에서는 전극(1)의 이송속도에 대응하여 가열량을 제어함으로써 전극(1)이 항상 일정한 온도로 후술하는 압연 단계(S3)에 들어갈 수 있도록 한다. 이에 대해서는 후술한다.

상기 압연 단계(S3)는 상기 가열 단계(S2)에서 가열된 상기 전극(1)을 롤러(roller; 3) 등을 사용하여 압연시키는 단계이다.

상기 온도측정 단계(S4)는 상기 압연 단계(S3)에서 압연된 직후의 전극(1')의 온도를 실시간으로 측정하는 단계이다.

온도측정 단계(S4)는 전극(1) 압연을 위한 롤러(3) 등의 하류측에 설치된 온도측정 센서(5) 등에 의해 압엽된 직후의 전극(1')의 온도를 측정하는 것이다.

상기 제어 단계(S5)는 상기 온도측정 단계(S4)에서 측정된 온도 정보를 이용하여 상기 가열 단계(S2)에서의 가열량을 제어하는 단계이다.

제어 단계(S5)는 상기 압연 단계(S3)에 진입하는 전극(1)의 온도가 일정하게 유지되도록 상기 가열단계(S2)에서 전극(1)에 인가되는 가열량을 제어하기 위한 것으로 상기 온도측정 단계(S4)에서 실시간으로 측정되는 압연된 직후의 전극(1')의 온도 정보를 중앙처리장치 등과 같은 제어부(9)로 전송하여 제어부(9)가 가열장치(7)를 제어하여 전극(1)의 가열량을 제어할 수 있게 하는 것이다.

상술한 바와 같이, 전극(1)의 최종 온도는 이송되는 속도, 즉 가열단계(S2)에 머무르는 시간에 따라서 달라질 수 있다. 따라서 본 제어 단계(S5)에서는 압연된 후의 전극(1)의 온도정보를 바탕으로 전극(1)이 항온을 유지하기 위하여 가열단계(S2)에서 요구되는 가열량을 예측, 산출하고 피드백하여 제어함으로써, 전극(1)의 이송속도와 같은 별도의 정보 없이도 가열된 전극(1)이 동일한 압연 단계(S3)에서 처리되도록 할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 전지용 전극 제조 방법은, 전극 온도의 실시간 피드백을 통해 전극 온도를 제어하여 균일한 온도로 전극을 가열할 수 있게 함에 따라 전극의 압연 과정에서 불량이 발생하는 것을 방지하는 효과가 있고, 전극 온도의 실시간 피드백을 통해 전극 온도를 제어하여 균일한 온도로 전극을 가열할 수 있게 함에 제조된 전극의 품질 신뢰성을 높이는 효과가 있고, 전극 온도의 실시간 피드백을 통해 전극의 가열량을 자동으로 제어하는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 전지용 전극 제조 방법을 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

1: 전극
1': 압연된 직후의 전극
3: 롤러
5: 온도측정 센서
7: 가열장치
9: 제어부

Claims (6)

1. 전지용 전극을 이송하는 이송 단계;
   상기 이송 단계에서 이송되는 전극을 가열장치를 사용하여 상기 전극에 포함되는 바인더인 폴리비닐리덴 플루오라이드의 용융점까지 가열시키는 가열 단계;
   상기 가열 단계에서 가열된 상기 전극을 롤러(roller)로 압연시키는 압연 단계;
   상기 압연 단계에서 압연된 직후의 전극의 온도를 상기 롤러의 하류측에 설치된 온도측정 센서를 사용하여 실시간으로 측정하는 온도측정 단계; 및
   상기 온도측정 단계에서 실시간으로 측정되는 압연된 직후의 전극의 온도 정보를 제어부로 전송하면 제어부가 상기 가열장치를 제어하여 상기 가열 단계에서의 전극의 이송속도에 대응하여 가열량을 제어하는 제어 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지용 전극 제조 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어 단계에서는 상기 압연 단계에 진입하는 전극의 온도가 일정하게 유지되도록 상기 가열단계에서 상기 전극에 인가되는 가열량을 제어하는 것을 특징으로 하는 전지용 전극 제조 방법
3. 삭제
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 가열 단계에서 상기 전극은 근적외선 램프(N-IR)에 의하여 가열되는 것을 특징으로 하는 전지용 전극 제조 방법.
5. 삭제
6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 제어 단계에서는 상기 온도측정 단계에서 실시간으로 측정되는 전극의 온도 정보를 이용하여 전극의 가열량을 제어하는 것을 특징으로 하는 전지용 전극 제조 방법.

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