KR102208454B1 - 전극 건조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극 건조장치에 관한 것으로서, 전극시트가 권취된 언와인더(un-winder); 상기 언와인더의 회전시 권출되는 상기 전극시트를 권취하는 리와인더(re-winder); 상기 언와인더와 상기 리와인더를 내장하는 진공챔버와, 상기 진공챔버 내부의 온도를 조절하여 상기 전극시트를 건조하는 온도조절부가 마련된 건조부재; 및 상기 언와인더와 상기 리와인더 사이의 상기 전극시트에 잔류한 금속이물질을 제거하는 제거부재를 포함한다.

Description

전극 건조장치{DRYING APPARATUS FOR ELECTRODE}
본 발명은 전극 건조장치에 관한 것으로서, 특히 전극을 건조함과 동시에 전극에 잔류한 금속이물질을 제거하는 전극 건조장치에 관한 것이다.
일반적으로 이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
이차전지는 전극과 분리막이 교대로 적층된 전극조립체, 전해액 및 상기 전극조립체와 상기 전해액를 수용하는 케이스를 포함한다.
한편, 전극조립체의 전극에 수분이 존재할 경우, 전해액과 반응하여 불화수소를 생성하며, 이 불화수소는 이차전지의 이온전도도 감소, 전극 부식 등의 안전성에 문제를 발생시킬 수 있다.
또한, 전극의 제조과정에서 금속이물질이 발생하는데, 이 금속이물질 중 일부는 상기 전극의 표면에 잔류하면서 상기 전극과 상기 분리막의 접촉불량 및 쇼트발생 등 안전성의 문제를 발생시킨다.
따라서, 이차 전지 전극에서 수분 및 금속이물질을 효과적으로 제거할 필요가 있다.
특허등록번호 제10-0958649호
본 발명의 목적은 전극에 남아 있는 수분을 제거함과 동시에 전극에 잔류한 금속 이물질을 제거하여 안전성을 높일 수 있는 전극 건조장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전극 건조장치는 전극시트가 권취된 언와인더(un-winder); 상기 언와인더의 회전시 권출되는 상기 전극시트를 권취하는 리와인더(re-winder); 상기 언와인더와 상기 리와인더를 내장하는 진공챔버와, 상기 진공챔버 내부의 온도를 조절하여 상기 전극시트를 건조하는 온도조절부가 마련된 건조부재; 및 상기 언와인더와 상기 리와인더 사이의 상기 전극시트에 잔류한 금속이물질을 제거하는 제거부재를 포함할 수 있다.
상기 제거부재는 자성을 가진 소재로 마련될 수 있다.
상기 제거부재는 상기 전극시트의 상면과 하면에 각각 구비될 수 있다.
상기 전극시트와 상기 제거부재 사이에 구비되고, 상기 전극시트로부터 제거된 상기 금속이물질이 부착되는 테이프가 구비된 회수부재를 더 포함할 수 있다.
상기 회수부재는 회전시 상기 테이프를 상기 전극시트와 상기 제거부재 사이로 권출하는 권출롤러와, 상기 전극시트와 상기 제거부재 사이를 통과하고 금속이물질이 부착된 상기 테이프를 권취하여 회수하는 회수롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 회수부재는 상기 권출롤러 또는 상기 회수롤러의 회전 속도를 조절하는 속도 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 제거부재는 원통형태를 가질 수 있다.
상기 테이프는 합성수지 소재로 마련되고, 상기 전극시트를 향하는 표면에 접착력을 가질 수 있다.
상기 테이프는 상기 제거부재를 향하는 표면에는 접착력을 가지지 않을 수 있다.
상기 언와인더 및 리와인더 사이의 상기 전극시트를 가이드하는 가이드롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 언와인더 및 리와인더 사이의 상기 전극시트의 사행을 보정하는 사행보정부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 하기와 같은 효과가 있다.
첫째: 본 발명의 전극 건조장치는 건조부재를 포함함으로써 전극시트를 보다 효과적으로 건조하고, 특히 제거부재를 더 포함함으로써 전극시트에 잔류한 금속이물질을 효과적으로 제거하여 이차 전지의 안전성을 높일 수 있다.
둘째: 본 발명의 제거부재는 자성을 가진 소재로 마련됨으로써 전극시트에 잔류하는 금속이물질을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
셋째: 본 발명의 제거부재는 전극시트의 상면과 하면에 각각 구비됨으로써 전극의 상면과 하면에 잔류하는 금속이물질을 효과적으로 제거할 수 있다.
넷째: 본 발명의 전극 건조장치는 전극시트로부터 제거된 금속이물질이 부착되는 테이프가 구비된 회수부재를 포함함으로써 상기 금속이물질이 제거부재에 부착되는 것을 방지할 수 있고, 금속이물질을 보다 효과적으로 회수하여 제거할 수 있다.
다섯째: 본 발명의 회수부재는 권출롤러와 회수롤러를 더 포함함으로써 상기 테이프에 부착된 금속이물질을 자동으로 회수할 수 있으며, 이를 통해 작업의 효율성을 높일 수 있다.
여섯째: 본 발명의 제거부재는 원통 형태를 가지고, 회수부재의 테이프는 상기 원통 형태의 제거부재에 구름 접촉함으로써 상기 제거부재와 상기 테이프의 접지면적을 높일 수 있고, 이를 통해 금속이물질을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
일곱째: 본 발명의 테이프는 제거부재를 향하는 표면에 접착력을 가지지 않으며, 이에 테이프와 제거부재가 접착되는 문제를 방지할 수 있다.
여덟째: 본 발명의 전극 건조장치는 가이드롤러를 포함함으로써 전극시트를 보다 안정적으로 가이드할 수 있다.
아홉째: 본 발명의 전극 건조장치는 사행보정부재를 포함함으로써 전극시트의 사행을 보정하여 안정적으로 이송할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 건조장치를 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 측면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 건조장치의 사용상태도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 건조장치를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 건조장치의 사용상태도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[본 발명의 제1 실시예]
본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 건조장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 전극시트(10)가 권취된 언와인더(un-winder)(110), 언와인더(110)의 회전시 권출되는 전극시트(10)를 권취하는 리와인더(re-winder)(120), 전극시트(10)를 건조하는 건조부재(130), 및 전극시트(10)에 잔류한 금속이물질을 제거하는 제거부재(140)를 포함한다.
언와인더(110)는 전극시트(10)이 권취되며, 회전시 권취된 전극시트(10)을 리와인더(120) 방향으로 권출한다.
리와인더(120)는 언와인더(110)와 연동하여 회전하면서 언와인더(110)에 의해 권출된 전극시트(10)을 권취한다.
건조부재(130)는 전극시트에 남아 있는 수분을 제거하기 위한 것으로, 특히 전극시트의 건조시간을 크게 단축시킬 수 있는 구조를 가진다.
즉, 건조부재(130)는 언와인더(110)와 리와인더(120)를 내장하는 진공챔버(131)와, 진공챔버(131) 내부의 온도를 조절하여 전극시트(10)를 건조하는 온도조절부(132)로 마련된다.
여기서 진공챔버(131)는 도어에 의해 개방되는 박스 구조를 가진다. 즉, 진공챔버(131)는 집전체 상에 도포된 전극시트가 공기 중의 산소와 반응하여 산화되지 않도록 진공 상태를 가진다.
온도조절부(132)는 전원인가시 열을 발생시켜서 진공챔버(131) 내부의 온도를 상승시키고 언와인더(110)에 권취되고 권출되는 전극시트(10)부터 리와인더(120)에 권취되는 전극시트(10)까지 건조하는 발열편과, 상기 발열편에 전원을 인가하고 발열체의 발열 온도를 조절하는 온도조절레버를 포함한다.
즉, 건조부재(130)는 온도조절부(132)를 통해 진공챔버(131) 내부 온도를 상승시키거나 또는 하강시켜서 전극시트(10)를 효과적으로 건조할 수 있는 온도로 조절하며, 이에 언와인더(110)에 권취된 전극시트(10), 리와인더에 회수된 전극시트(10)뿐만 아니라 언와인더(110)로부터 권출된 전극시트(10)까지 건조할 수 있어 전극시트(10)의 건조율을 크게 높일 수 있다.
제거부재(140)는 언와인더(110)와 리와인더(120) 사이에 구비되어 전극시트(10)에 잔류한 금속이물질(20)을 제거한다. 즉, 제거부재(140)는 언와인더(110)로부터 권출된 전극시트(10)의 표면에 잔류한 금속이물질(20)을 제거한다.
한편, 금속이물질(20)이 잔류한 전극시트(10)와 분리막을 포함하여 전극조립체(미도시)를 제조할 경우 금속이물질(20)에 의해 전극시트와 분리막의 접촉불량 및 서로 다른 극성을 가진 전극시트가 접촉되면서 쇼트가 발생할 수 있다. 특히 건조 전 전극시트(10)에 잔류한 금속이물질(20)은 제거하기 어려운 문제점이 있다.
제거부재(140)는 건조부재(130)에 의해 건조된 전극시트(10)에 근접하게 구비되면서 전극시트(10)에 잔류한 금속이물질(20)를 보다 효과적으로 제거할 수 있다. 즉, 제거부재(140)는 언와인더(110)와 리와인더(120) 사이의 전극시트(10)에 구비되되, 리와인더(120)에 근접되게 구비하여 건조된 전극시트(10)에 잔류한 금속이물질을(20)을 제거한다.
여기서 제거부재(140)는 자성을 가진 소재로 마련된다. 즉, 제거부재(140)는 자성으로 전극시트(10)에 잔류한 금속이물질(20)을 끌어당김으로써 큰 비용지출 없이도 전극시트(10)에 잔류한 금속이물질(20)을 쉽게 제거할 수 있다.
이때 전극시트(10)로부터 제거된 금속이물질(20)은 제거부재(140)에 부착되면서 회수할 수 있다.
한편, 제거부재(140)는 전자석으로 마련될 수 있으며, 이에 전원이 연결되면 자성을 가짐에 따라 전극 시트에 잔류한 금속이물질이 제거부재(140)에 부착되면서 제거될 수 있고, 전원이 차단되면 자성이 제거됨에 따라 제거부재(140)에 부착된 금속이물질이 떨어지면서 금속이물질(20)을 쉽게 회수할 수 있다.
한편, 제거부재(140)는 전극시트(10)의 상면과 하면에 각각 구비된다. 금속이물질(20)은 전극시트(10)의 상면뿐만 아니라 하면에도 잔류할 수 있으며, 제거부재(140)가 전극시트(10)의 상면과 하면에 각각 구비될 경우, 전극시트(10)에 잔류한 금속이물질(20)를 보다 완벽하게 제거할 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 건조장치(100)는 가이드롤러(160)를 더 포함하며, 가이드롤러(160)는 언와인더(110) 및 리와인더(120) 사이의 전극시트(10)를 탄력적으로 지지한다. 즉 가이드롤러(160)는 언와인더(110)로부터 권출된 전극시트(10)와 리와인더(120)에 권취될 전극시트(10)를 각각 탄력적으로 지지하며, 이에 언와인더(110)로부터 권출된 전극시트(10)가 팽팽하게 당겨지면서 건조율과 금속이물질(20)을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 건조장치(100)는 사행보정부재(170)를 더 포함하며, 사행보정부재(170)는 전극시트(10)의 상하면과 함께 양 측부를 지지하여 전극시트(10)의 사행불량(한쪽으로 기울어지는 불량)을 방지한다.
이와 같은 구성을 가진 제1 실시예에 따른 전극 건조장치(100)는 전극시트(10)를 보다 효과적으로 건조할 수 있으며, 특히 전극시트(10)에 잔류한 금속이물질을 효과적으로 제거할 수 있다.
이하, 제1 실시예에 따른 전극 건조장치(100)의 사용상태를 설명한다.
제1 실시예에 따른 전극 건조장치를 이용한 건조방법은 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 건조부재(130)의 진공챔버(131) 내부에 설치된 언와인더(110)에 전극시트(10)를 권취한다. 그런 다음, 언와인더(110)에 권취된 전극시트(10)의 선단을 리와인더(120)에 권취한다.
그런 다음, 건조부재(130)의 온도조절부(132)를 통해 진공챔버(131)의 온도를 설정온도까지 상승시키고, 진공챔버(131)의 온도가 설정온도에 도달하면 언와인더(110)와 리와인더(120)를 회전시킨다. 그러면 언와인더(110)에 권취된 전극시트(10)가 권출된 후 리와인더(120)에 다시 권취된다. 이때 진공챔버(131)의 높은 온도로 인해 전극시트(10)의 표면을 효과적으로 건조할 수 있으며, 특히 건조된 전극시트(10)의 상면 및 하면에 잔류한 금속이물질(20)을 제거부재(140)가 끌어당겨서 제거할 수 있다.
따라서 제1 실시예에 따른 전극 건조장치(100)는 전극시트(10)를 건조함과 동시에 전극시트(10)에 잔류한 금속이물질을 제거할 수 있으며, 이에 따라 작업의 효율성을 높일 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일하거나 유사한 구성에 대해서는 동일하거나 유사한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[본 발명의 제2 실시예]
제2 실시예에 따른 전극 건조장치(100')는 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 전극시트(10)가 권취된 언와인더(un-winder)(110), 언와인더(110)의 회전시 권출되는 전극시트(10)를 권취하는 리와인더(re-winder)(120), 언와인더(110)와 리와인더(120)를 내장하는 진공챔버(131)와, 진공챔버(131) 내부의 온도를 조절하여 전극시트(10)를 건조하는 온도조절부(132)로 마련된 건조부재(130), 및 언와인더(110)와 리와인더(120) 사이의 전극시트(10)에 잔류한 금속이물질을 제거하는 제거부재(140)를 포함한다.
여기서, 언와인더(110), 리와인더(120), 건조부재(130) 및 제거부재(140)는 제1 실시예에서 설명한 언와인더, 리와인더, 건조부재 및 제거부재와 동일한 구성을 가지기에 자세한 설명은 생략한다.
한편, 제2 실시예에 따른 전극 건조장치(100')는 제거부재(140)에 의해 전극시트(10)로부터 제거된 금속이물질(20)을 회수하는 회수부재(150)를 포함한다.
제1실시예에 따른 전극 건조장치(100)의 경우, 전극시트(10)로부터 제거된 금속이물질(20)이 자성을 가진 제거부재(140)에 직접 부착되기 때문에, 금속이물질 회수량이 한정되고, 제거부재(140)로부터 금속 이물질을 회수하기 위해 제거부재를 탈착시키는 공정이 요구되기 때문에 작업 효율성이 저하될 수 있다.
이에 비해, 제2 실시예에 따른 전극 건조장치(100')는 회수부재(150)를 포함함으로써 금속이물질(20)을 손쉽게 회수할 수 있으며, 작업의 효율성을 높일 수 있다.
구체적으로는, 회수부재(150)는 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 전극시트(10)와 제거부재(140) 사이에 구비되고, 전극시트(10)로부터 제거된 금속이물질(20)이 부착되는 테이프(151)를 포함하는 것일 수 있다.
이때, 테이프(151)는 전극시트(10)를 향하는 제거부재(140)의 표면 전체를 커버할 수 있는 면적을 가지며, 전극시트(10)를 향하는 표면에 접착층이 형성된 것일 수 있다.
이러한 회수부재(150)는 전극시트(10)로부터 제거된 금속이물질(20)이 제거부재(140)에 직접 부착되지 않고, 테이프(151)에 부착되기 때문에, 제거부재(140)를 탈착시키지 않고, 테이프만 제거하거나, 후술할 롤러 등을 이용하여 테이프를 이송시키는 등의 방법을 통해 금속이물질(20)을 효과적으로 회수할 수 있다.
여기서 테이프(151)는 합성수지 소재로 마련되고, 전극시트(10)를 향하는 표면에 접착력을 가진다.
한편, 상기 테이프(151)의 접착층 전체에 금속이물질(20)이 부착될 경우 금속이물질(20)이 더 이상 부착되지 못하는 문제점이 있다.
이에 회수부재(150)는 소정 시간이 경과되면서 전극시트(10)와 제거부재(140) 사이에 위치한 테이프(151)를 이동시키는 한편, 새로운 테이프(151)를 전극시트(10)와 제거부재(140) 사이에 위치시키는 권출롤러(152)와 회수롤러(153)를 더 포함할 수 있다.
권출롤러(152)는 테이프(151)가 권취되고, 회전시 권취된 테이프(151)를 전극시트(10)와 제거부재(140) 사이로 권출한다. 그리고 회수롤러(153)는 전극시트(10)와 제거부재(140) 사이를 통과하고 금속이물질(20)이 부착된 테이프(151)를 권취하여 회수한다.
즉, 권출롤러(152)와 회수롤러(153)는 회전시 전극시트(10)와 제거부재(140) 사이에 새로운 테이프(151)를 위치시킴으로써 금속이물질(20)을 효과적으로 부착할 수 있으며, 특히 회수롤러(153)를 통해 금속이물질(20)을 효과적으로 회수할 수 있다.
한편, 회수부재(150)는 권출롤러(152)와 회수롤러(153)를 통해 테이프(151)를 연속하여 권출하고 회수할 경우 금속이물질(20)은 효과적으로 부착하여 제거할 수 있지만, 테이프(151)가 과도하게 낭비될 수 있다.
이에 회수부재(150)는 권출롤러(152)와 회수롤러(153)의 회전 속도를 조절하여 테이프(151)의 이동속도를 조절하는 속도 조절부(154)를 더 포함하며, 속도 조절부(154)는 테이프(151)의 과도한 낭비를 줄일 수 있다.
특히, 속도 조절부(154)는 설정된 시간 후 권출롤러(152)와 회수롤러(153)를 1 회전 또는 2회전 회전하게 제어할 수 있으며, 이에 테이프(151)에 소정시간 동안 금속이물질(20)이 테이프(151)에 부착됨에 따라 테이프(151)의 과도한 낭비를 현저히 줄일 수 있다.
한편, 제거부재(140)는 원통 형태를 가지며, 테이프(151)는 원통형태의 제거부재(140) 표면에 구름접촉된다. 이에 제거부재와 상기 테이프의 접지면적을 높일 수 있고, 이에 금속이물질을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
한편, 테이프(151)는 제어부재(140)를 향하는 표면에는 접착력을 가지지 않으며, 이에 테이프와 제거부재의 접착에 의한 사고 발생을 미연에 방지할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.
100: 전극 건조장치
110: 언와인더
120: 리와인더
130: 건조부재
131: 진공챔버
132: 온도조절부
140: 제거부재
150: 회수부재
160: 가이드롤러
170: 사행보정부재

Claims (11)

  1. 전극시트가 권취된 언와인더(un-winder);
    상기 언와인더의 회전시 권출되는 상기 전극시트를 권취하는 리와인더(re-winder);
    상기 언와인더와 상기 리와인더를 내장하는 진공챔버와, 상기 진공챔버 내부의 온도를 조절하여 상기 전극시트를 건조하는 온도조절부가 마련된 건조부재; 및
    상기 언와인더와 상기 리와인더 사이의 상기 전극시트에 잔류한 금속이물질을 제거하는 제거부재를 포함하고,
    상기 전극시트와 상기 제거부재 사이에 구비되고, 상기 전극시트로부터 제거된 상기 금속이물질이 부착되는 테이프가 구비된 회수부재를 더 포함하며,
    상기 회수부재는 회전시 상기 테이프를 상기 전극시트와 상기 제거부재 사이로 권출하는 권출롤러와, 상기 전극시트와 상기 제거부재 사이를 통과하고 금속이물질이 부착된 상기 테이프를 권취하여 회수하는 회수롤러를 더 포함하고,
    상기 회수부재는 권출롤러와 회수롤러의 회전 속도를 조절하여 테이프의 이동속도를 조절하는 속도 조절부를 더 포함하며,
    상기 속도 조절부는 설정된 시간 후 권출롤러와 회수롤러를 1 회전 또는 2회전 회전하게 제어하는 것을 특징으로 하는 전극 건조장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제거부재는 자성을 가진 소재로 마련되는 것을 특징으로 하는 전극 건조장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제거부재는 상기 전극시트의 상면과 하면에 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 전극 건조장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제거부재는 원통형태를 가지는 것을 특징으로 하는 전극 건조장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 테이프는 합성수지 소재로 마련되고, 상기 전극시트를 향하는 표면에 접착력을 가지는 것을 특징으로 하는 전극 건조장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 테이프는 상기 제거부재를 향하는 표면에는 접착력을 가지지 않는 것을 특징으로 하는 전극 건조장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 언와인더 및 상기 리와인더 사이의 상기 전극시트를 가이드하는 가이드롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 건조장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 언와인더 및 상기 리와인더 사이의 상기 전극시트의 사행을 보정하는 사행보정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 건조장치.
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