KR102465331B1 - Coating device and method for secondary battery electrode process - Google Patents

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최홍준
공태현
조현우
윤경한
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주식회사 제이디
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Abstract

According to the present invention, an electrode substrate is coated by spraying a dry mixture of an electrode active material, a conductive material, and a binder without a solvent on the electrode substrate. As a result, a drying process is omitted compared to a wet method in which an electrode active material, a conductive material, and a binder are made in the form of slurry in a solvent and are applied to an electrode substrate, thereby simplifying a process, removing a risk of explosion due to a solvent that cannot be removed, and preventing a decrease in density due to vaporization of the solvent. Therefore, manufacturing time and manufacturing costs can be reduced, and energy density and stability can be improved.

Description

이차전지 전극 공정용 코팅장치 및 코팅방법{Coating device and method for secondary battery electrode process}Coating device and method for secondary battery electrode process {Coating device and method for secondary battery electrode process}

본 발명은 이차전지 전극 공정용 코팅장치 및 코팅방법에 관한 것이다.The present invention relates to a coating apparatus and a coating method for a secondary battery electrode process.

최근 전기자동차에 대한 연구가 활발히 진행되면서, 더불어 전기자동차에 사용되는 이차전지에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 전기자동차에 사용되는 이차전지는 높은 에너지 밀도, 높은 방전 전압 및 출력 안정성이 요구된다.Recently, as research on electric vehicles is actively conducted, research on secondary batteries used in electric vehicles is also being actively conducted. Secondary batteries used in electric vehicles require high energy density, high discharge voltage, and output stability.

일반적으로 이차전지는 집전체 상에 각각의 활물질이 도포되어 있는 양극과 음극 사이에 다공성의 분리막이 개재된 전극 조립체에 전해질이 함침되어 있는 구조로 이루어져 있다.In general, a secondary battery has a structure in which an electrolyte is impregnated in an electrode assembly in which a porous separator is interposed between a positive electrode and a negative electrode, each of which is coated with an active material on a current collector.

이때, 이차전지의 전극은 전극 활물질과 바인더 및 도전재 등의 첨가물을 용매에 분산시켜 제조한 전극 활물질 슬러리를, 집전체에 도포한 후 용매를 건조시킴으로써 제조된다.In this case, the electrode of the secondary battery is prepared by applying an electrode active material slurry prepared by dispersing an electrode active material, an additive such as a binder and a conductive material in a solvent, to a current collector, and then drying the solvent.

이와 같이, 슬러리 형태로 도포하는 습식 방식으로 이차전지의 전극을 제조하는 경우, 전체적인 전극층의 두께가 균일하게 형성되지 못하고, 용매를 건조시키는 과정이 필요하여 공정이 복잡하며, 용매가 기화되고 남은 기공에 대한 추가 처리가 필요하다. 또한, 용매가 모두 제거되지 않으면 건조과정을 반복하게 되어 시간과 비용이 늘어나게 될 뿐만 아니라 용매가 모두 제거되지 않고 남게 되면 이차전지 폭발의 위험 인자가 될 수 있다.As such, when the electrode of the secondary battery is manufactured by a wet method of application in the form of a slurry, the overall thickness of the electrode layer is not formed uniformly, the process is complicated because a process of drying the solvent is required, and the pores remaining after the solvent is vaporized. additional processing is required. In addition, if all of the solvent is not removed, the drying process is repeated, increasing time and cost, and if all of the solvent is not removed, it may become a risk factor for secondary battery explosion.

한국등록특허(10-2040257)Korean Patent (10-2040257)

본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 이차전지 전극 공정용 코팅장치 및 코팅방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a coating apparatus and a coating method for a secondary battery electrode process that can solve the above problems.

상기 목적을 달성하기 위한 이차전지 전극 공정용 코팅장치는,A coating device for a secondary battery electrode process for achieving the above object,

복수의 이차전지 전극형성용 코팅재료가 건식 혼합되어 형성된 건식 혼합물을 전극 기판에 코팅하기 위해, 상기 건식 혼합물을 상기 전극 기판으로 분사하며, 상기 전극 기판에 점착되지 않은 건식 혼합물을 회수하는 회수 가능 분사노즐을 구비하는 분말 분사유닛; 및In order to coat the dry mixture formed by dry mixing of a plurality of secondary battery electrode formation coating materials on the electrode substrate, the dry mixture is sprayed onto the electrode substrate, and recoverable spraying to recover the dry mixture that is not adhered to the electrode substrate a powder spraying unit having a nozzle; and

상기 전극 기판에 점착된 상기 건식 혼합물을 압연하는 프레스유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.and a press unit for rolling the dry mixture adhered to the electrode substrate.

또한, 상기 목적은,In addition, the purpose is

복수의 이차전지 전극형성용 코팅재료를 형성하는 원재료 전처리단계;A raw material pretreatment step of forming a plurality of secondary battery electrode forming coating material;

상기 이차전지 전극형성용 코팅재료를 건식 혼합하여 건식 혼합물을 형성하는 건식 믹싱단계;a dry mixing step of dry mixing the coating material for forming the secondary battery electrode to form a dry mixture;

분말 분사유닛이 회수 가능 분사노즐을 통해 상기 건식 혼합물을 전극 기판으로 분사하며, 상기 전극 기판에 점착되지 않은 건식 혼합물을 상기 회수 가능 분사노즐을 통해 회수하는 분사 겸용 회수단계; 및a spraying combined recovery step in which the powder spray unit sprays the dry mixture to the electrode substrate through the recoverable spray nozzle, and recovers the dry mixture that is not adhered to the electrode substrate through the recoverable spray nozzle; and

프레스유닛이 상기 전극 기판에 점착된 상기 건식 혼합물을 압연하는 프레싱단계를 포함하는 이차전지 전극 공정용 코팅방법에 의해 달성된다.It is achieved by a coating method for a secondary battery electrode process comprising a pressing step of rolling the dry mixture adhered to the electrode substrate by a press unit.

본 발명은 전극 활물질, 도전재, 바인더를 용매 없이 혼합한 건식 혼합물을 전극 기판에 분사하여 전극 기판을 코팅한다. 이로 인해, 전극 활물질, 도전재, 바인더를 용매에 슬러리 형태로 만들어 전극 기판에 도포하는 습식 방식과 비교하여 건조공정이 생략되어 공정이 단순화되고, 제거 되지 못한 용매로 인한 폭발 위험이 없으며, 용매의 기화로 인한 밀도 저하 등이 발생하지 않는다. 따라서, 제조시간 및 제조비용을 낮출 수 있고, 에너지 밀도와 안정성을 향상시킬 수 있다.In the present invention, the electrode substrate is coated by spraying a dry mixture in which an electrode active material, a conductive material, and a binder are mixed without a solvent on the electrode substrate. For this reason, the drying process is omitted compared to the wet method in which the electrode active material, the conductive material, and the binder are made in the form of a slurry in a solvent and applied to the electrode substrate, thereby simplifying the process, there is no risk of explosion due to the solvent that cannot be removed, and the solvent Density decrease due to vaporization does not occur. Accordingly, the manufacturing time and manufacturing cost can be reduced, and energy density and stability can be improved.

본 발명은 건식 혼합물을 슬릿 형상의 분말 분사유닛을 통해 분사하는 방식으로 전극 기판을 코팅한다. 이로 인해, 대면적 코팅이 가능하여 균일한 분사가 이루어질 수 있고, 분사량을 조절하여 전극의 밀도, 두께 등의 조절이 가능하다.The present invention coats the electrode substrate by spraying the dry mixture through a slit-shaped powder spraying unit. Due to this, it is possible to coat a large area so that uniform spraying can be made, and by controlling the spraying amount, it is possible to control the density, thickness, etc. of the electrode.

본 발명은 전극 기판에 점착되지 않은 건식 혼합물이 회수되어 분말 저장용기에 합쳐져 다시 전극 기판으로의 분사에 재사용된다. 이로 인해, 낭비되는 코팅재료를 줄여 제조비용을 낮출 수 있다.According to the present invention, the dry mixture that is not adhered to the electrode substrate is recovered, combined in a powder storage container, and reused for spraying onto the electrode substrate again. Due to this, it is possible to lower the manufacturing cost by reducing wasted coating material.

본 발명은 전극 활물질, 도전재, 바인더를 혼합하기 전에, 전극 활물질, 도전재, 바인더에 대해 극성표면처리를 하거나 전극 활물질과 바인더를 전극 활물질의 외표면에 바인더가 코팅된 코어쉘 구조로 형성한다. 이로 인해, 전극 활물질끼리 서로 뭉쳐지는 것을 방지할 수 있고, 전극 활물질과 도전재 및 전극 기판과의 결합력이 좋아져 코팅 효과를 극대화할 수 있다.In the present invention, before mixing the electrode active material, the conductive material, and the binder, polar surface treatment is performed on the electrode active material, the conductive material, and the binder, or the electrode active material and the binder are formed in a core-shell structure in which the binder is coated on the outer surface of the electrode active material. . For this reason, it is possible to prevent the electrode active materials from being aggregated with each other, and the bonding force between the electrode active material and the conductive material and the electrode substrate is improved, thereby maximizing the coating effect.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 공정용 코팅장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 분말 분사유닛으로 건식 혼합물이 분사되는 모습을 정면에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 3에 도시된 분말 분사유닛의 측단면을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 공정용 코팅방법을 나타낸 순서도다.1 is a view showing a coating apparatus for a secondary battery electrode process according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view viewed from the front of a state in which a dry mixture is sprayed by the powder spraying unit shown in FIG. 1 .
3 is a view showing a side cross-section of the powder spraying unit shown in FIG.
4 is a flowchart illustrating a coating method for a secondary battery electrode process according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 공정용 코팅장치를 자세히 설명한다.Hereinafter, a coating apparatus for a secondary battery electrode process according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 공정용 코팅장치는 분말 분사유닛(100)과 프레스유닛(200)으로 구성된다.As shown in FIG. 1 , the coating apparatus for a secondary battery electrode process according to an embodiment of the present invention includes a powder spray unit 100 and a press unit 200 .

[분말 분사유닛(100)][Powder spraying unit (100)]

분말 분사유닛(100)은 복수의 이차전지 전극형성용 코팅재료가 건식 혼합되어 형성된 건식 혼합물(DM)을 전극 기판(EB)에 분사한다.The powder spraying unit 100 sprays the dry mixture DM formed by dry mixing a plurality of coating materials for forming the secondary battery electrode onto the electrode substrate EB.

건식 혼합물(DM)을 형성하는 이차전지 전극형성 용 코팅재료로는 양극과 음극을 형성하는 전극 활물질과, 전극 활물질 간 전도성을 높이기 위한 도전재와, 전극 활물질과 도전재 및 전극 기판(EB) 간의 결합력을 높이기 위한 바인더(binder)가 있다.As a coating material for forming a secondary battery electrode forming a dry mixture (DM), an electrode active material forming a positive electrode and a negative electrode, a conductive material for increasing the conductivity between the electrode active materials, and an electrode active material between the conductive material and the electrode substrate (EB) There is a binder to increase the bonding strength.

전극 활물질, 도전재, 바인더는 서로 뭉치지 않도록 전처리가 된 상태로 혼합된다. 전극 활물질, 도전재, 바인더는 분체상태이기 때문에 그대로 혼합될 경우 전극 활물질이 고르게 분산되지 않고 서로 뭉칠 우려가 있다.The electrode active material, the conductive material, and the binder are mixed in a pre-treated state so as not to agglomerate with each other. Since the electrode active material, the conductive material, and the binder are in a powder state, when they are mixed as they are, the electrode active material may not be evenly dispersed and may agglomerate.

전처리의 일예로, 전극 활물질, 도전재, 바인더는 플라즈마를 이용하여 각각에 대해 표면 극성을 같은 극성으로 표면처리될 수 있다. 전극 활물질, 도전재, 바인더가 같은 극성을 갖게 되므로, 반발력에 의해서 분산성이 좋아져 서로 뭉쳐지는 것이 방지된다.As an example of the pretreatment, the electrode active material, the conductive material, and the binder may be surface-treated with the same polarity as the surface polarity for each using plasma. Since the electrode active material, the conductive material, and the binder have the same polarity, the dispersibility is improved by the repulsive force and agglomeration is prevented.

다른 일예로, 전극 활물질과 바인더는 전극 활물질의 외표면에 바인더가 코팅된 코어쉘 구조로 형성될 수 있다. 바인더가 전극 활물질의 외표면에 사전 코팅된 상태로 준비되기 때문에, 전극 활물질끼리 서로 뭉쳐지지 않는다. 한편, 코어쉘 구조의 표면에 플라즈마를 이용한 극성 표면처리를 추가할 수도 있다.As another example, the electrode active material and the binder may be formed in a core-shell structure in which the binder is coated on the outer surface of the electrode active material. Since the binder is prepared in a pre-coated state on the outer surface of the electrode active material, the electrode active materials do not aggregate with each other. On the other hand, it is also possible to add a polar surface treatment using plasma to the surface of the core-shell structure.

전극 기판(EB)은 이차전지의 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 금속으로 이루어진다. 본 실시예에서는 양극인 경우 알루미늄 포일(aluminum foil)이 사용되고, 음극인 경우 구리 포일(copper foil)이 사용된다.The electrode substrate EB is made of a metal having high conductivity without causing a chemical change in the secondary battery. In this embodiment, an aluminum foil is used for the positive electrode, and a copper foil is used for the negative electrode.

도 1에 도시된 바와 같이, 분말 분사유닛(100)은 회수가능 분사노즐(110), 분말 저장용기(120), 가스 저장용기(130), 가스 공급배관(140), 분사용 연결배관(150), 회수용 연결배관(160)으로 구성된다.As shown in FIG. 1 , the powder injection unit 100 includes a recoverable injection nozzle 110 , a powder storage container 120 , a gas storage container 130 , a gas supply pipe 140 , and a connection pipe for injection 150 . ), and a connection pipe 160 for recovery.

회수가능 분사노즐(110)Recoverable Spray Nozzle (110)

회수가능 분사노즐(110)은 건식 혼합물(DM)을 길이 방향으로 이동하는 전극 기판(EB)으로 분사하며, 전극 기판(EB)에 점착되지 않은 건식 혼합물(DM)을 회수한다.The recoverable injection nozzle 110 injects the dry mixture DM to the electrode substrate EB moving in the longitudinal direction, and recovers the dry mixture DM that is not adhered to the electrode substrate EB.

회수가능 분사노즐(110)은 대면적 코팅이 가능한 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 회수가능 분사노즐(110)은 전극 기판(EB)의 폭 방향으로 긴 슬릿 형상으로 형성된다. 따라서, 전극 기판(EB)이 길이 방향으로 이동하면, 전극 기판(EB)의 폭에 걸쳐 건식 혼합물(DM)을 분사 또는 회수할 수 있다. 이로 인해, 전체적으로 균일한 분사가 이루어져, 균일한 전극 밀도, 두께가 형성될 수 있다.The recoverable injection nozzle 110 may be formed in various shapes capable of large-area coating. As shown in FIG. 2 , in the present embodiment, the recoverable injection nozzle 110 is formed in a long slit shape in the width direction of the electrode substrate EB. Accordingly, when the electrode substrate EB moves in the longitudinal direction, the dry mixture DM may be sprayed or recovered over the width of the electrode substrate EB. For this reason, uniform injection is made as a whole, and uniform electrode density and thickness can be formed.

도 3에 도시된 바와 같이, 회수가능 분사노즐(110)은 건식 혼합물(DM)을 전극 기판(EB)으로 분사하는 분사용 노즐부(111)와 전극 기판(EB)에 점착되지 않은 건식 혼합물(DM)을 회수하는 흡입용 노즐부(112)로 구성된다.As shown in FIG. 3 , the recoverable injection nozzle 110 includes a nozzle unit 111 for spraying the dry mixture DM to the electrode substrate EB and a dry mixture that is not adhered to the electrode substrate EB ( DM) is composed of a suction nozzle unit 112 for recovering.

분사용 노즐부(111)는 분사용 연결배관(150)에 결합되며, 내부가 분사용 연결배관(150)에 연통된다. 분사용 노즐부(111)는 분사용 연결배관(150)을 통해 전달된 건식 혼합물(DM)과 캐리어 가스를 전극 기판(EB)으로 분사한다.The nozzle part 111 for injection is coupled to the connection pipe 150 for injection, and the inside communicates with the connection pipe 150 for injection. The injection nozzle unit 111 injects the dry mixture DM and the carrier gas delivered through the injection connection pipe 150 to the electrode substrate EB.

흡입용 노즐부(112)는 회수용 연결배관(160)에 결합되며, 내부가 회수용 연결배관(160)에 연통된다. 또한, 흡입용 노즐부(112)는 분사용 노즐부(111)에 연결된다. 흡입용 노즐부(112)의 내부 중앙영역에, 분사용 노즐부(111)가 위치된다. 따라서, 분사용 노즐부(111)에서 건식 혼합물(DM)이 전극 기판(EB)으로 분사되면, 분사용 노즐부(111) 전방과 후방에 위치하게 되는 흡입용 노즐부(112)가 전극 기판(EB)에 점착되지 못한 건식 혼합물(DM)을 흡수하여 회수한다.The suction nozzle unit 112 is coupled to the recovery connection pipe 160 , and the inside communicates with the recovery connection pipe 160 . In addition, the suction nozzle unit 112 is connected to the injection nozzle unit 111 . In the inner central region of the suction nozzle unit 112, the injection nozzle unit 111 is located. Therefore, when the dry mixture DM is sprayed onto the electrode substrate EB from the injection nozzle unit 111, the suction nozzle unit 112 positioned in front and behind the injection nozzle unit 111 is formed on the electrode substrate ( The dry mixture (DM) that did not adhere to EB) is absorbed and recovered.

분사용 노즐부(111)의 분사 압력과 흡입용 노즐부(112)의 흡입 압력은 균일한 분사가 이루어지도록 조절가능하다.The injection pressure of the nozzle unit 111 for injection and the suction pressure of the suction nozzle unit 112 are adjustable so that uniform injection is achieved.

분말 저장용기(120), 가스 저장용기(130)Powder storage container 120, gas storage container 130

분말 저장용기(120)는 복수의 이차전지 전극형성용 코팅재료가 건식 혼합되어 형성된 건식 혼합물(DM)이 내부에 저장된다.In the powder storage container 120 , a dry mixture (DM) formed by dry mixing a plurality of coating materials for forming electrodes of secondary batteries is stored therein.

가스 저장용기(130)는 건식 혼합물(DM)을 유동시키기 위한 캐리어 가스가 내부에 저장된다. 캐리어 가스는 질소 또는 아르곤 등 불활성가스가 이용될 수 있다.The gas storage container 130 stores therein a carrier gas for flowing the dry mixture DM. As the carrier gas, an inert gas such as nitrogen or argon may be used.

가스 공급배관(140), 분사용 연결배관(150), 회수용 연결배관(160)Gas supply pipe (140), connection pipe for injection (150), connection pipe for recovery (160)

가스 공급배관(140)은 가스 저장용기(130)와 분말 저장용기(120)에 연결되며, 분말 저장용기(120)의 내부로 캐리어 가스를 전달한다. 가스 공급배관(140)에는 캐리어 가스를 이동시키기 위한 펌프(P)가 연결된다.The gas supply pipe 140 is connected to the gas storage container 130 and the powder storage container 120 , and delivers the carrier gas to the inside of the powder storage container 120 . A pump P for moving the carrier gas is connected to the gas supply pipe 140 .

분사용 연결배관(150)은 분말 저장용기(120)와 회수가능 분사노즐(110)에 연결되며, 회수가능 분사노즐(110)로 건식 혼합물(DM)과 캐리어 가스를 전달한다. 분사용 연결배관(150)에는 건식 혼합물(DM)과 캐리어 가스를 이동시키기 위한 펌프(P)가 연결된다.The injection connection pipe 150 is connected to the powder storage container 120 and the recoverable injection nozzle 110 , and delivers the dry mixture DM and the carrier gas to the recoverable injection nozzle 110 . A pump (P) for moving the dry mixture (DM) and the carrier gas is connected to the connection pipe 150 for injection.

회수용 연결배관(160)은 회수가능 분사노즐(110)과 분말 저장용기(120)에 연결되며, 전극 기판(EB)에 점착되지 않은 건식 혼합물(DM)을 흡입하여 전달한다. 회수용 연결배관(160)에는 회수가능 분사노즐(110)에 흡입력을 제공하고 흡입된 건식 혼합물(DM)을 이동시키기 위한 펌프(P)가 연결된다.The recovery connection pipe 160 is connected to the recoverable injection nozzle 110 and the powder storage container 120 , and sucks and delivers the dry mixture DM that is not adhered to the electrode substrate EB. A pump (P) for providing suction force to the recoverable injection nozzle (110) and moving the sucked dry mixture (DM) is connected to the recovery connection pipe (160).

[프레스유닛(200)][Press unit (200)]

프레스유닛(200)은 전극 기판(EB)에 점착된 건식 혼합물(DM)을 압연한다.The press unit 200 rolls the dry mixture DM adhered to the electrode substrate EB.

프레스유닛(200)은, 한 쌍의 핫롤러(210)로 구성된다. 한 쌍의 핫롤러(210)는 고온으로 가열되며, 100℃ 이상으로 고온 가열된 한 쌍의 핫롤러(210) 사이로 건식 혼합물(DM)이 점착된 전극 기판(EB)이 통과되며 원하는 두께와 밀도로 균일하게 압축된다.The press unit 200 is composed of a pair of hot rollers 210 . The pair of hot rollers 210 are heated to a high temperature, and the electrode substrate EB to which the dry mixture DM is adhered is passed between the pair of hot rollers 210 heated to a high temperature of 100° C. or more, and the desired thickness and density uniformly compressed with

한편, 한 쌍의 핫롤러(210)는 다수 개로 구비될 수도 있다. 다수 개의 한 쌍의 핫롤러(210)가 건식 혼합물(DM)이 점착된 전극 기판(EB)을 반복적으로 압연함으로써, 전극 기판(EB)에 점착된 건식 혼합물(DM)의 두께와 용량 밀도를 제어할 수 있다.On the other hand, a pair of hot rollers 210 may be provided in plurality. A plurality of pairs of hot rollers 210 repeatedly roll the electrode substrate EB to which the dry mixture DM is adhered, thereby controlling the thickness and capacity density of the dry mixture DM adhered to the electrode substrate EB. can do.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 공정용 코팅방법을 자세히 설명한다. 도 1 내지 도 3을 기본적으로 참조한다. Hereinafter, a coating method for a secondary battery electrode process according to an embodiment of the present invention will be described in detail. Reference is made basically to FIGS. 1 to 3 .

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 공정용 코팅방법은,As shown in Figure 4, the coating method for a secondary battery electrode process according to an embodiment of the present invention,

복수의 이차전지 전극형성용 코팅재료를 형성하는 원재료 전처리단계(S10);A raw material pre-processing step (S10) of forming a coating material for forming a plurality of secondary battery electrodes;

상기 이차전지 전극형성용 코팅재료를 건식 혼합하여 건식 혼합물을 형성하는 건식 믹싱단계(S20);a dry mixing step (S20) of dry mixing the coating material for forming the secondary battery electrode to form a dry mixture;

분말 분사유닛이 회수 가능 분사노즐을 통해 상기 건식 혼합물을 전극 기판으로 분사하며, 상기 전극 기판에 점착되지 않은 건식 혼합물을 상기 회수 가능 분사노즐을 통해 회수하는 분사 겸용 회수단계(S30); 및A combined injection and recovery step (S30) in which the powder spray unit sprays the dry mixture to the electrode substrate through the recoverable injection nozzle, and recovers the dry mixture that is not adhered to the electrode substrate through the recoverable injection nozzle; and

프레스유닛이 상기 전극 기판에 점착된 상기 건식 혼합물을 압연하는 프레싱단계(S40)로 구성된다.It consists of a pressing step (S40) of the press unit rolling the dry mixture adhered to the electrode substrate.

이하, 원재료 전처리단계(S10)를 설명한다.Hereinafter, the raw material pre-processing step (S10) will be described.

복수의 이차전지 전극형성용 코팅재료를 형성한다. 이차전지 전극형성용 코팅재료는 전극 활물질, 도전재, 바인더이다.A coating material for forming a plurality of secondary battery electrodes is formed. The coating material for forming the secondary battery electrode is an electrode active material, a conductive material, and a binder.

전극 활물질, 도전재, 바인더를 혼합하기 전에, 서로 뭉치지 않도록 전극 활물질, 도전재, 바인더에 대해 전처리를 진행한다.Before mixing the electrode active material, the conductive material, and the binder, pretreatment is performed on the electrode active material, the conductive material, and the binder so as not to agglomerate with each other.

일예로, 전극 활물질, 도전재, 바인더 각각에 대해 플라즈마를 이용하여 표면 극성을 같은 극성으로 만드는 표면처리 과정을 진행할 수 있다. 전극 활물질, 도전재, 바인더가 같은 극성을 갖게 되므로, 반발력에 의해서 분산성이 좋아져 전극 활물질이 서로 뭉치는 것이 방지된다.For example, a surface treatment process for making the surface polarities of the electrode active material, the conductive material, and the binder the same by using plasma may be performed. Since the electrode active material, the conductive material, and the binder have the same polarity, the dispersibility is improved by the repulsive force, thereby preventing the electrode active material from aggregating with each other.

다른 일예로, 전극 활물질과 바인더를 전극 활물질의 외표면에 바인더가 코팅된 코어쉘 구조로 형성할 수 있다. 바인더가 전극 활물질의 외표면에 사전 코팅된 상태로 준비되기 때문에, 전극 활물질끼리 서로 뭉쳐지지 않고 나아가 바인더에 의해 결합력이 향상된다. 한편, 코어쉘 구조의 표면에 플라즈마를 이용한 극성 표면처리를 추가할 수도 있다.As another example, the electrode active material and the binder may be formed in a core-shell structure in which the binder is coated on the outer surface of the electrode active material. Since the binder is prepared in a pre-coated state on the outer surface of the electrode active material, the electrode active materials do not agglomerate with each other, and furthermore, the bonding strength is improved by the binder. On the other hand, it is also possible to add a polar surface treatment using plasma to the surface of the core-shell structure.

이하, 믹싱단계(S20)를 설명한다.Hereinafter, the mixing step (S20) will be described.

이차전지 전극형성용 코팅재료를 건식 혼합하여 건식 혼합물(DM)을 형성한다. 즉, 전처리 과정을 거친 전극 활물질, 도전재, 바인더를 용매 없이 건식 혼합하여 건식 혼합물(DM)을 형성한다. 건식 혼합은 제트 밀(jell mill) 등을 통해 실시될 수 있다.A dry mixture (DM) is formed by dry mixing the coating material for forming the secondary battery electrode. That is, the dry mixture (DM) is formed by dry mixing the electrode active material, the conductive material, and the binder that have undergone the pretreatment process without a solvent. Dry mixing may be performed through a jet mill or the like.

이하, 분사 겸용 회수단계(S30)를 설명한다.Hereinafter, the combined injection recovery step (S30) will be described.

분말 분사유닛(100)이 회수가능 분사노즐(110)을 통해 건식 혼합물(DM)을 전극 기판(EB)으로 분사하며 전극 기판(EB)에 점착되지 않은 건식 혼합물(DM)을 회수가능 분사노즐(110)을 통해 회수한다.The powder spray unit 100 sprays the dry mixture (DM) to the electrode substrate (EB) through the recoverable injection nozzle (110), and the dry mixture (DM) that is not adhered to the electrode substrate (EB) is discharged from the recoverable injection nozzle ( 110) to recover it.

분말 분사유닛(100)의 구성에 대해서는 상술하였으므로, 자세한 설명은 생략한다.Since the configuration of the powder spraying unit 100 has been described above, a detailed description thereof will be omitted.

건식 혼합물(DM)의 분사과정을 설명하면, 가스 저장용기(130)에 저장된 캐리어 가스가 가스 공급배관(140)을 통해 분말 저장용기(120)로 전달된다. 분말 저장용기(120)로 전달된 캐리어 가스가 분사용 연결배관(150)으로 유동된다. 캐리어 가스의 유동과정에서 건식 혼합물(DM)이 함께 분사용 연결배관(150)으로 이동된다. 즉, 분말 저장용기(120)에 저장된 건식 혼합물(DM)이 캐리어 가스의 유동과 함께 분사용 연결배관(150)을 거쳐 분사용 노즐부(111)를 통해 전극 기판(EB)을 향해 분사된다.When explaining the injection process of the dry mixture (DM), the carrier gas stored in the gas storage container 130 is delivered to the powder storage container 120 through the gas supply pipe (140). The carrier gas transferred to the powder storage container 120 flows to the injection connection pipe 150 . In the process of flowing the carrier gas, the dry mixture DM is moved to the connection pipe 150 for injection together. That is, the dry mixture DM stored in the powder storage container 120 is sprayed toward the electrode substrate EB through the injection nozzle unit 111 through the injection connection pipe 150 together with the flow of the carrier gas.

이때, 전극 기판(EB)에는 정전기가 인가되어 분사된 건식 혼합물(DM)이 들러붙는다. 건식 혼합물(DM)에 극성 표면처리가 된 경우, 표면처리된 극성과 반대 전하를 전극 기판(EB)에 인가하여 결합력을 극대화시킬 수 있다.At this time, static electricity is applied to the electrode substrate EB and the sprayed dry mixture DM adheres. When the polarity surface treatment is performed on the dry mixture DM, a charge opposite to the surface-treated polarity may be applied to the electrode substrate EB to maximize the bonding force.

건식 혼합물(DM)의 회수과정을 설명하면, 분사용 노즐부(111)를 통해 분사된 건식 혼합물(DM) 중 전극 기판(EB)에 점착되지 않은 건식 혼합물(DM)이 흡입용 노즐부(112)를 통해 흡입된다. 이때, 흡입용 노즐부(112)에서 발생되는 흡입력은 회수용 연결배관(160)에 연결된 펌프에 의해 발생한다. 흡입용 노즐부(112)를 통해 흡입된 미점착 건식 혼합물(DM)은 회수용 연결배관(160)을 거쳐 분말 저장용기(120)로 유동된다.When explaining the recovery process of the dry mixture (DM), the dry mixture (DM) that is not adhered to the electrode substrate (EB) among the dry mixture (DM) sprayed through the spray nozzle unit 111 is sucked in the nozzle unit 112 . ) is inhaled through At this time, the suction force generated from the suction nozzle unit 112 is generated by a pump connected to the recovery connection pipe 160 . The non-adhesive dry mixture (DM) sucked through the suction nozzle unit 112 flows into the powder storage container 120 through the recovery connection pipe 160 .

전극 기판(EB)에 점착되지 않은 건식 혼합물(DM)은 회수되어 분말 저장용기(120)에 합쳐져 다시 전극 기판(EB)으로의 분사에 재사용된다. 따라서, 낭비되는 코팅재료를 줄여 제조비용을 낮출 수 있다.The dry mixture DM, which is not adhered to the electrode substrate EB, is recovered and combined in the powder storage container 120 to be reused for spraying onto the electrode substrate EB. Accordingly, it is possible to reduce the wasted coating material, thereby lowering the manufacturing cost.

또한, 건식 혼합물(DM)을 분말 분사유닛(100)을 통해 분사하는 방식으로 전기 기판을 코팅하기 때문에, 분사량을 조절하여 전극의 밀도, 두께 등의 조절이 가능하다.In addition, since the electric substrate is coated by spraying the dry mixture (DM) through the powder spraying unit 100, it is possible to control the density, thickness, etc. of the electrode by controlling the spraying amount.

이하, 프레싱단계(S40)를 설명한다.Hereinafter, the pressing step (S40) will be described.

한 쌍의 핫롤러(210)로 구성된 프레스유닛(200)이 전극 기판(EB)에 점착된 건식 혼합물(DM)을 압연한다. 건식 혼합물(DM)이 점착된 전극 기판(EB)을 고온 가열된 한 쌍의 핫롤러(210) 사이로 통과시켜 원하는 두께와 밀도로 균일하게 압축한다. 압연을 통해 전극 기판(EB)에 점착된 건식 혼합물(DM)의 두께를 축소시켜 용량 밀도를 높이고, 전극 기판(EB)과 건식 혼합물(DM)에 포함된 전극 활물질 간의 접착성 및 밀착성을 증가시킨다.The press unit 200 composed of a pair of hot rollers 210 rolls the dry mixture DM adhered to the electrode substrate EB. The electrode substrate EB to which the dry mixture DM is adhered is passed between a pair of hot rollers 210 heated to a high temperature and uniformly compressed to a desired thickness and density. The capacity density is increased by reducing the thickness of the dry mixture DM adhered to the electrode substrate EB through rolling, and the adhesion and adhesion between the electrode substrate EB and the electrode active material included in the dry mixture DM are increased. .

건식 혼합물(DM)이 점착된 전극 기판(EB)을 고온 가열된 다수 개의 한 쌍의 핫롤러(210) 사이로 통과시켜 반복 롤링함으로써, 전극 기판(EB)에 점착된 건식 혼합물(DM)의 두께와 용량 밀도를 제어할 수 있다.By repeatedly rolling by passing the electrode substrate EB to which the dry mixture DM is adhered between a plurality of hot rollers 210 heated to a high temperature, the thickness of the dry mixture DM adhered to the electrode substrate EB and The capacity density can be controlled.

100: 분말 분사유닛 110: 회수가능 분사노즐
111: 분사용 노즐부 112: 흡입용 노즐부
120: 분말 저장용기 130: 가스 저장용기
140: 가스 공급배관 150: 분사용 연결배관
160: 회수용 연결배관 200: 프레스유닛
210: 핫롤러 EB: 전극 기판
DM: 건식 혼합물 P: 펌프100: powder injection unit 110: recoverable injection nozzle
111: nozzle for injection 112: nozzle for suction
120: powder storage container 130: gas storage container
140: gas supply pipe 150: connection pipe for injection
160: connection pipe for recovery 200: press unit
210: hot roller EB: electrode substrate
DM: dry mix P: pump

Claims (5)

플라즈마를 이용하여 전극 활물질, 도전재, 바인더 각각에 동일한 극성으로 표면처리하거나,
전극 활물질의 외표면에 바인더가 코팅된 코어쉘 구조로 형성하고 상기 코어쉘 구조의 표면에 플라즈마를 이용하여 극성 표면처리를 하는 전처리유닛;
상기 전처리유닛에서 전처리된 이차전지 전극형성용 코팅재료가 건식 혼합되어 형성된 건식 혼합물을 전극 기판에 코팅하기 위해, 상기 건식 혼합물을 상기 전극 기판으로 분사하며, 상기 전극 기판에 점착되지 않은 건식 혼합물을 회수하는 회수 가능 분사노즐을 구비하는 분말 분사유닛; 및
상기 전극 기판에 점착된 상기 건식 혼합물을 압연하는 프레스유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 공정용 코팅장치.Surface treatment with the same polarity on each electrode active material, conductive material, and binder using plasma,
A pretreatment unit for forming a core-shell structure coated with a binder on the outer surface of the electrode active material and performing a polar surface treatment using plasma on the surface of the core-shell structure;
In order to coat the dry mixture formed by dry mixing the coating material for forming the secondary battery electrode pretreated in the pretreatment unit on the electrode substrate, the dry mixture is sprayed onto the electrode substrate, and the dry mixture not adhered to the electrode substrate is recovered a powder spray unit having a recoverable spray nozzle; and
and a press unit for rolling the dry mixture adhered to the electrode substrate. 제1항에 있어서, 상기 분말 분사유닛은,
상기 건식 혼합물이 내부에 저장된 분말 저장용기;
캐리어 가스가 내부에 저장된 가스 저장용기;
상기 가스 저장용기와 상기 분말 저장용기에 연결되며, 상기 분말 저장용기의 내부로 상기 캐리어 가스를 전달하는 가스 공급배관;
상기 분말 저장용기와 상기 회수 가능 분사노즐에 연결되며, 상기 회수 가능 분사노즐로 상기 건식 혼합물을 전달하는 분사용 연결배관; 및
상기 분말 저장용기와 상기 회수 가능 분사노즐에 연결되며, 상기 전극 기판에 점착되지 않은 상기 건식 혼합물을 흡입하여 전달하는 회수용 연결배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 공정용 코팅장치.According to claim 1, wherein the powder spraying unit,
a powder storage container in which the dry mixture is stored;
a gas storage container in which the carrier gas is stored;
a gas supply pipe connected to the gas storage container and the powder storage container, and transferring the carrier gas to the inside of the powder storage container;
a connection pipe for injection connected to the powder storage container and the recoverable injection nozzle and for delivering the dry mixture to the recoverable injection nozzle; and
and a recovery connection pipe connected to the powder storage container and the recoverable spray nozzle, and for sucking and delivering the dry mixture that is not adhered to the electrode substrate. 제2항에 있어서, 상기 회수 가능 분사노즐은,
상기 분사용 연결배관에 결합되며, 내부가 상기 분사용 연결배관에 연통되는 분사용 노즐부; 및
상기 분사용 노즐부에 연결되고 상기 회수용 연결배관에 결합되며, 상기 분사용 노즐부가 내부에 배치되는 흡입용 노즐부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 공정용 코팅장치.The method of claim 2, wherein the recoverable injection nozzle comprises:
a nozzle part for injection coupled to the connection pipe for injection, the inside of which communicates with the connection pipe for injection; and
and a nozzle for suction connected to the nozzle for injection and coupled to the connection pipe for recovery, wherein the nozzle for injection is disposed therein. 플라즈마를 이용하여 전극 활물질, 도전재, 바인더 각각에 동일한 극성으로 표면처리하거나, 전극 활물질의 외표면에 바인더가 코팅된 코어쉘 구조로 형성하고 상기 코어쉘 구조의 표면에 플라즈마를 이용하여 극성 표면처리를 하여,
이차전지 전극형성용 코팅재료를 형성하는 원재료 전처리단계;
상기 이차전지 전극형성용 코팅재료를 건식 혼합하여 건식 혼합물을 형성하는 건식 믹싱단계;
분말 분사유닛이 회수 가능 분사노즐을 통해 상기 건식 혼합물을 전극 기판으로 분사하며, 상기 전극 기판에 점착되지 않은 건식 혼합물을 상기 회수 가능 분사노즐을 통해 회수하는 분사 겸용 회수단계; 및
프레스유닛이 상기 전극 기판에 점착된 상기 건식 혼합물을 압연하는 프레싱단계를 포함하는 이차전지 전극 공정용 코팅방법.Surface treatment with the same polarity on each of the electrode active material, conductive material, and binder using plasma, or forming a core-shell structure in which a binder is coated on the outer surface of the electrode active material, and polar surface treatment using plasma on the surface of the core-shell structure by doing
A raw material pretreatment step of forming a coating material for forming a secondary battery electrode;
a dry mixing step of dry mixing the coating material for forming the secondary battery electrode to form a dry mixture;
a spraying combined recovery step in which the powder spray unit sprays the dry mixture to the electrode substrate through the recoverable spray nozzle, and recovers the dry mixture that is not adhered to the electrode substrate through the recoverable spray nozzle; and
A coating method for a secondary battery electrode process comprising a pressing step of a press unit rolling the dry mixture adhered to the electrode substrate. 삭제delete
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