KR20070092383A - Apparatus for supplying slurry and equipment having the same - Google Patents

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Abstract

A slurry supplying device and a slurry applying equipment having the same are provided to reduce delay time by using hydraulic pressure, to improve response property, and to restrain the decrease of operation speed generated if the quantity of slurry is increased due to fast application. A slurry supplying device is composed of a slurry storing tank(123); a three-way discharge control valve; a pump(124) for supplying slurry(116) of the slurry storing tank to the three-way discharge control valve; a hydraulic driving unit for driving the three-way discharge control valve; a slot die(112) connected with a supply outlet of the three-way discharge control valve to apply the slurry on a base material; and a hydraulic actuator for driving the three-way discharge control valve.

Description

슬러리 공급 장치 및 그 장치를 가지는 슬러리 도포 장비{APPARATUS FOR SUPPLYING SLURRY AND EQUIPMENT HAVING THE SAME}Slurry feeding device and slurry coating equipment having the device {APPARATUS FOR SUPPLYING SLURRY AND EQUIPMENT HAVING THE SAME}

도1은 이러한 종래의 슬러리 공급 장치의 개략적 구성을 나타내는 구성도이다.1 is a block diagram showing a schematic configuration of such a conventional slurry supply device.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러리 공급 장치의 개략적 구성을 나타내는 구성도이다. Figure 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a slurry supply apparatus according to an embodiment of the present invention.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 전극 형성용 슬러리 도포 장비의 개략적 구성도이다. Figure 3 is a schematic configuration diagram of a slurry coating equipment for forming a secondary battery electrode according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 슬러리 공급 장치 및 이를 채택한 슬러리 도포 장비에 관한 것이다. The present invention relates to a slurry supply apparatus and a slurry coating equipment employing the same.

하나의 물질층(기재) 위에 다른 물질층을 적층하기 위해 도포 방법을 사용하는 경우가 많다. 도포를 위해서는 적층되는 물질이 용액이나, 슬러리 형태로 용매나 분산매에 의해 액상을 이루게 된다. 용액이나 슬러리를 넓은 면적에 비교적 얇 게 도포하는 장비로 다이 코터(DIE COATER) 등이 사용될 수 있고, 다이 코터에는 일방으로 길게 형성되는 슬롯 다이가 사용될 수 있다. 이런 슬롯 다이는 일정 폭으로 기재에 물질층을 형성할 수 있도록 한다. The application method is often used to deposit another material layer on one material layer (substrate). For application, the stacked materials form a liquid phase with a solvent or a dispersion medium in the form of a solution or slurry. A die coater (DIE COATER) or the like may be used as a device for applying a relatively thin solution or slurry to a large area, and a slot die formed in one direction may be used as the die coater. These slot dies allow for forming a layer of material on the substrate at a constant width.

통상, 슬롯 다이는 만년필에서 잉크가 펜촉 끝단으로 나오듯이 슬롯 다이의 두 쪽으로 나뉜 끝단의 틈으로 슬러리(이하 용액을 포함하는 넓은 의미의 도포액 개념으로 사용한다)가 배출되도록 하여 슬롯 다이 자체가 움직이거나, 기재를 움직이도록 하면서 기재 상당 면에 슬러리를 도포하게 된다. 슬롯 다이를 사용한 도포 방법은 유지보수 및 생산성 측면에서 여타의 코팅방법에 비하여 우수하여 현재까지 평판 디스플레이 장치의 패널 제조나 이차 전지의 전극에서 집전체에 활물질 도포를 하기 위해 사용될 수 있다.Typically, the slot die moves the slot die itself by allowing the slurry (which is used in the broader sense of application liquid concept including the solution) to be discharged into the gap between the two ends of the slot die, as ink flows from the fountain pen to the tip of the pen. Alternatively, the slurry is applied to the surface corresponding to the substrate while the substrate is moved. The coating method using the slot die is superior to other coating methods in terms of maintenance and productivity, and can be used to manufacture active materials on current collectors in panels of flat panel display devices or electrodes of secondary batteries.

슬롯 다이로 기재에 활물질을 도포하기 위해 슬롯 다이에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 장치가 필요하다. 일본특허출원 제1996-210160호에서는 리튬 이차 전지 극판 제조를 위한 슬러리 공급 장치가 설명되어 있다. What is needed is a slurry supply device for supplying a slurry to a slot die in order to apply the active material to the substrate with the slot die. In Japanese Patent Application No. 1996-210160, a slurry supply apparatus for manufacturing a lithium secondary battery electrode plate is described.

도1은 이러한 종래의 슬러리 공급 장치의 개략적 구성을 나타내는 구성도이다. 탱크(23)에 저장된 슬러리(16)는 펌프(24)를 통하여 제어밸브(26,28)를 거처 슬롯 다이(12)에 공급되거나, 탱크로 환류된다. 제어 밸브는 분기점의 역할을 하는 하나의 3방향 토출 제어밸브의 형태로 구성될 수 있다. 슬롯 다이에 공급된 슬러리는 3방향 토출 제어밸브의 구동에 의하여 간헐적(단속적)으로 토출되며 도전성 기재(17) 위에 패턴을 형성하며 도포된다. 슬러리층 도포시에는 3방향 토출 제어밸브 가운데 토출용 제어밸브(26)는 열리고 환류용 제어밸브(28)가 닫히며 슬러리는 슬 롯 다이로 공급되어 기재에 슬러리층이 형성된다. 슬러리층이 없는 무지부 생성시에는 토출용 제어밸브는 닫히고 환류용 제어밸브가 열리면서 도포액은 탱크로 환류된다. 일반적으로 3방향 토출 제어밸브의 토출용 제어밸브와 환류용 제어밸브는 공압 구동부에 의하여 개폐된다.1 is a block diagram showing a schematic configuration of such a conventional slurry supply device. The slurry 16 stored in the tank 23 is supplied via the pump 24 to the slot die 12 via the control valves 26 and 28 or refluxed into the tank. The control valve may be configured in the form of one three-way discharge control valve serving as a branch point. The slurry supplied to the slot die is discharged intermittently (intermittently) by the driving of the three-way discharge control valve, and is applied while forming a pattern on the conductive substrate 17. During application of the slurry layer, the discharge control valve 26 of the three-way discharge control valve is opened, the reflux control valve 28 is closed, and the slurry is supplied to the slot die to form a slurry layer on the substrate. When the solid part without the slurry layer is formed, the discharge control valve is closed and the reflux control valve is opened, and the coating liquid is returned to the tank. In general, the discharge control valve and the reflux control valve of the three-way discharge control valve is opened and closed by the pneumatic drive unit.

리튬 이차 전지에서 전극 조립체가 최대의 충전 용량을 가지기 위해서는 활물질이 좁은 공간에 많이 포함되도록 하여야 하고, 동일한 활물질 양이 내장되어도 충방전 효율을 높이기 위해 활물질이 두 전극의 대향 면에 고른 두께로 형성되어야 한다. 한편으로 리튬 전지의 생산에 있어서 효율성을 높일 수 있는 방안이 계속 요구되고 있다. 생산 효율을 높이기 위해 슬롯 다이의 대형화 및 도포 공정의 고속화가 이루어지고 있다.In the lithium secondary battery, the electrode assembly has to have a large amount of active material in a narrow space in order to have the maximum charging capacity, and even if the same amount of active material is embedded, the active material should be formed on the opposite side of the two electrodes in even thickness to increase the charge and discharge efficiency. do. On the other hand, there is a continuous demand for a method for improving efficiency in the production of lithium batteries. In order to increase the production efficiency, the slot die is enlarged and the application process is speeded up.

이러한 도포 공정의 고속화에 따라 전지 극판 생산 공정에서의 생산성 향상과 전지 용량 증가를 위해 전극 기재의 진행 및 도포 속도는 점차 증가하는 추세이며, 이차전지의 전극 형성시 무지부 간격이 줄어들게 된다. 따라서, 공정에서 단위 시간당 슬롯 다이를 통해 방출되는 슬러리의 유량도 증가하게 되고 패턴을 형성하는 공압 구동부에 대한 부하량도 증가하게 된다. As the speed of the coating process increases, the progress of the electrode substrate and the application speed of the electrode substrate are gradually increased in order to improve productivity and increase battery capacity in the battery plate production process. Therefore, the flow rate of the slurry discharged through the slot die per unit time in the process also increases, and the load on the pneumatic drive forming the pattern also increases.

그런데, 종래의 공압 구동부를 사용한 슬러리 도포 장치에서 도포 속도를 증가시키면 무지부와 슬러리 도포부가 번갈아 형성되는 특성상 활물질 슬러리 공급이 단속적으로 이루어지면서 제어 신호를 구동부가 따라가지 못해 도포액의 패턴 형성이 정상적으로 이루어지지 못하게 된다.However, when the application speed is increased in the conventional slurry coating apparatus using the pneumatic drive unit, the active material slurry supply is intermittently made because the uncoated portion and the slurry coating unit are alternately formed, and the control unit does not follow the control signal so that the pattern formation of the coating liquid is normally performed. Will not be achieved.

종래의 단속적인 슬러리 공급을 담당하는 슬러리 공급 장치의 중요 구성 요 소인 간헐 고속 밸브는 종래의 슬러리 공급 장치를 나타내는 도1의 도면부호 26,28에 해당하는 3방향 토출 제어밸브와 동일한 것으로 볼 수 있다. 이 밸브는 입구와 두 개의 출구로 이루어져 3방향으로 유량을 조정하도록 설계되어 있다. The intermittent high speed valve, which is an important component of the conventional slurry supply apparatus that is responsible for the intermittent slurry supply, may be regarded as the same as the three-way discharge control valve corresponding to reference numerals 26 and 28 of FIG. . The valve consists of an inlet and two outlets and is designed to regulate the flow in three directions.

이 밸브의 출구 개폐는 공압 구동원을 사용하여 밸브 포펫을 열고 닫는 구조로 구성되어 있다. 종래의 공압 시스템은 도포 속도의 고속화로 인하여 증가되는 유량, 즉, 부하에 민감하다. 더우기 솔레노이드 방식의 구동부를 이용하여 다시 공압 구동원을 작용시키므로 솔레노이드 방식의 구동부를 작용시키는 전기적 제어신호 인가로부터 공압 구동원을 통해 포펫을 동작시켜 슬러리 통로를 열고 닫는 실제 기능이 이루어지기까지 시간인 불감역이 매우 긴 특성을 나타낸다. 한편 부하 유량의 증가에 따라 안정화 시간, 정착시간도 변동하게 되며 이러한 정착시간의 변동은 슬러리 도포 시에 슬러리 도포 패턴 사이에 좁은 폭의 무지부 형성을 어렵게 한다.The opening and closing of this valve is comprised by the structure which opens and closes a valve poppet using a pneumatic drive source. Conventional pneumatic systems are sensitive to increased flow rates, i.e., loads, due to the higher application rates. Furthermore, since the pneumatic drive source is operated again by using the solenoid drive unit, the dead zone, which is time until the actual function of opening and closing the slurry passage by operating the poppet through the pneumatic drive source, is achieved by applying the electric control signal acting on the solenoid drive unit. Very long. On the other hand, as the load flow rate increases, the stabilization time and the settling time also fluctuate, and the fluctuation of the settling time makes it difficult to form a narrow width between the slurry coating patterns during slurry application.

즉, 종래의 공압 구동방식은 공압부의 솔레노이드 밸브에 제어신호가 인가된 후 슬러리 출구를 조절하는 실린더가 실제 동작을 시작하기까지 가령, 57ms 이상(30m/min 도포시)의 응답시간을 가진다. 또한 실린더가 3.5mm 스트로크로 움직이는데 12ms 이상의 시간이 걸리며 도포액 유량이 증가함에 따라 3방향 토출 제어밸브에 걸리는 부하가 증가하기 때문에 실린더의 개폐 시간은 더 증가하게 된다. 이러한 문제점은 패턴 도포 속도가 고속화되고 무지부 길이가 줄어들수록 전극 패턴 형성 시 도포 불량을 야기한다. That is, the conventional pneumatic driving method has a response time of, for example, 57 ms or more (at 30 m / min application) until the cylinder for controlling the slurry outlet starts the actual operation after the control signal is applied to the solenoid valve of the pneumatic part. In addition, it takes more than 12ms to move the cylinder in a 3.5mm stroke, and the opening and closing time of the cylinder is further increased because the load on the three-way discharge control valve increases as the coating liquid flow rate increases. This problem causes a coating failure in forming an electrode pattern as the pattern application speed is increased and the length of the uncoated portion is reduced.

본 발명은 상술한 도포 공정의 고속화와 슬러리 유량 증가, 무지부 간격 축소에 따른 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 도전성 기재인 집전체 위에 활물질 슬러리를 연속 패턴 도포하는 데 있어 도포 속도를 증가시키켜 생산성을 향상시킬 수 있는 슬러리 공급 장치 및 슬러리 도포 장비를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to solve the problems of the prior art due to the high speed of the above-described coating process, increasing the slurry flow rate, reducing the gap between the uncoated area, to increase the application speed in the continuous pattern coating of the active material slurry on the current collector, which is a conductive substrate It aims at providing the slurry supply apparatus and slurry application | coating equipment which can turn on and improve productivity.

본 발명은 또한, 활물질 슬러리를 연속 패턴 도포하는 데 있어서, 도포 패턴을 정확한 위치에 형성시킬 수 있고, 좁은 간격의 무지부 배치를 가능하게 하여 도포 불량을 방지하고, 공정 신뢰성을 높일 수 있는 슬러리 공급 장치 및 슬러리 도포 장비를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention also provides a slurry in which the application pattern can be formed at the correct position in the continuous pattern coating of the active material slurry, which enables the non-coarse portion arrangement at a narrow interval to prevent coating failure and increase process reliability. It is an object to provide an apparatus and slurry application equipment.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 슬러리 공급 장치는 슬러리 저장탱크, 펌프, 3방향 토출 제어밸브, 제어밸브 구동용 유압 구동부, 슬롯다이를 구비하며, 3방향 토출 제어밸브에 대해 유압 구동 방식을 채택하여 유압 구동 장치가 구비됨을 특징으로 한다. The slurry supply apparatus of the present invention for achieving the above object is provided with a slurry storage tank, a pump, a three-way discharge control valve, a hydraulic drive unit for driving the control valve, a slot die, and adopts a hydraulic drive method for the three-way discharge control valve. It is characterized in that the hydraulic drive device is provided.

본 발명 장치에서 3방향 토출 제어밸브는 밸브의 포펫이 유압 구동 장치의 실린더에 있는 피스톤과 커넥팅 로드를 통해 일체로 결합될 수 있다. In the apparatus of the present invention, the three-way discharge control valve may be integrally coupled to the poppet of the valve through the connecting rod and the piston in the cylinder of the hydraulic drive.

본 발명의 슬러리 공급 장치의 3방향 토출 제어밸브는 공급 밸브와 환류밸브로 구성될 수 있고, 이들은 유압 구동 장치 혹은 유압 구동부에 의해 작동된다. 유압 구동부는 유압 실린더, 위치센서, 서보 밸브, 유압 공급 장치, 제어기를 구비하 여 구성될 수 있다. The three-way discharge control valve of the slurry supply apparatus of the present invention may be composed of a supply valve and a reflux valve, which are operated by a hydraulic drive or a hydraulic drive. The hydraulic drive unit may be configured with a hydraulic cylinder, a position sensor, a servo valve, a hydraulic supply device, and a controller.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 슬러리 도포 장비는 기재 롤을 설치하는 권출기, 이송 롤러, 슬러리 공급 장치, 기재의 한 끝을 당기는 권취기를 구비하며, 슬러리 공급 장치는 슬러리 저장탱크, 펌프, 유압 구동부에 의해 구동되는 3방향 토출 제어밸브, 슬롯다이를 구비하여 이루어질 수 있다. 슬러리 도포 장비에는 통상 슬러리 용매성분 제거를 위한 건조 장치가 더 포함되는 것이 일반적이다.The slurry coating equipment of the present invention for achieving the above object is provided with an unwinder for installing a substrate roll, a transfer roller, a slurry supply device, a winder for pulling one end of the substrate, and the slurry supply device includes a slurry storage tank, a pump, and hydraulic pressure. It may be provided with a three-way discharge control valve, a slot die driven by the drive unit. Slurry coating equipment is usually further included a drying device for removing the slurry solvent component.

이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬러리 공급 장치의 개략적 구성을 나타내는 구성도이다. Figure 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a slurry supply apparatus according to an embodiment of the present invention.

슬롯 다이를 이용한 슬러리 공급 장치의 전반적인 구성은 도1의 종래의 장치와 유사하게 이루어진다. 단, 도포 속도의 고속화를 위해 종래에 사용되던 공압 구동부를 유압 구동부로 교체하여 이루어진다. The overall configuration of the slurry supply apparatus using the slot die is made similar to the conventional apparatus of FIG. However, in order to speed up the application speed, it is made by replacing the conventional pneumatic drive unit with the hydraulic drive unit.

본 발명 슬러리 공급 장치의 구성을 좀 더 살펴보면, 백업 롤(backup roll:120)은 도전성 기재인 집전체(117)의 도포면을 지지한다. 도전성 기재는 통상 구리나 알미늄 포일, 메시(mesh)가 된다. Looking further at the configuration of the slurry supply apparatus of the present invention, the backup roll (backup roll: 120) supports the coated surface of the current collector 117, which is a conductive substrate. The conductive substrate is usually copper, aluminum foil, or mesh.

슬러리(116)는 통상 용매와 가소제, 전극 활물질, 바인더 등을 섞는 방법으로 형성된다. 바인더로는 PVDF(poly vinylidene fluoride)와 SBR(stylene butadiene rubber), 용매로는 아세톤, NMP(N-메칠프롤리돈) 등이 사용될 수 있고, 물이 사용될 수도 있다. The slurry 116 is usually formed by mixing a solvent, a plasticizer, an electrode active material, a binder, and the like. PVDF (poly vinylidene fluoride) and SBR (stylene butadiene rubber), acetone, NMP (N-methylprolidone), etc. may be used as a binder, and water may be used.

고속 유압 서보 시스템은 유압 실린더, 서보밸브, 위치센서로 구성될 수 있으며, 유압 공급 시스템(230)은 유압 구동부에서 유압 실린더의 각 공간에 유압을 인가하는 유압 공급 장치로 작동 유체 압력을 조절할 수 있다. The high speed hydraulic servo system may include a hydraulic cylinder, a servovalve, and a position sensor, and the hydraulic supply system 230 may adjust the working fluid pressure with a hydraulic supply device for applying hydraulic pressure to each space of the hydraulic cylinder in the hydraulic drive unit. .

배압밸브(128)는 환류되는 슬러리의 압력을 조절하고, 필터(129)는 슬러리 탱크(123)에 저장된 슬러리를 슬롯 다이(112)로 공급하는 펌프(124)로부터 공급된 슬러리에서 불순물을 여과, 제거한다. 탱크(123)에는 슬러리 내의 기포를 제거하고 고형분 침전을 방지하는 교반기(131)과 탱크 내 슬러리양을 측정하는 레벨 센서(132)가 설치되어 있다. The back pressure valve 128 controls the pressure of the refluxed slurry, and the filter 129 filters impurities in the slurry supplied from the pump 124 which supplies the slurry stored in the slurry tank 123 to the slot die 112. Remove The tank 123 is provided with a stirrer 131 for removing bubbles in the slurry and preventing solid precipitation and a level sensor 132 for measuring the amount of slurry in the tank.

본 발명 장치의 3방향 토출 제어밸브와 유압 구동부를 좀 더 살펴보면, 제어 밸브는 공급 밸브와 환류 밸브에 각각 대응하는 2개의 밸브 실린더를 구비한다. 각 밸브 실린더는 중간 부분이 격벽으로 구분되고, 격벽의 위쪽인 상부는 슬러리의 유동 경로를 형성한다. 밸브 실린더 상부에서 두 밸브 실린더는 연결구를 통해 연결된다. 도면상 좌측 밸브 실린더를 공급 실린더(215), 우측 밸브 실린더를 환류 실린더(225)라 하면 환류 실린더 상부에는 연결구 외에 필터와 펌프를 통해 슬러리 탱크와 연결되는 슬러리 입구가 위치한다. 밸브 실린더 최상부에는 슬롯 다이(112)와 연결되는 출구 또는 배압 밸브(128)와 연결되는 출구가 있다. Looking further at the three-way discharge control valve and the hydraulic drive of the apparatus of the present invention, the control valve has two valve cylinders corresponding respectively to the supply valve and the reflux valve. Each valve cylinder has a middle portion divided by a partition wall, and an upper portion above the partition wall forms a flow path of the slurry. At the top of the valve cylinder, the two valve cylinders are connected via a connector. In the drawing, when the left valve cylinder is the supply cylinder 215 and the right valve cylinder is the reflux cylinder 225, the slurry inlet connected to the slurry tank through the filter and the pump is provided on the upper side of the reflux cylinder. At the top of the valve cylinder is an outlet connected to the slot die 112 or an outlet connected to the back pressure valve 128.

각 밸브 실린더의 아래에는 유압 실린더(242,252)가 연속하도록 설치된다. 유압 실린더의 상하단은 벽체로 마감된다. 밸브 실린더의 격벽과 유압 실린더를 마감하는 상단 벽체를 밸브 커넥팅 로드(218,228)와 구동부 커넥팅 로드(244,254)가 각각 통과하고 있다. 각 커넥팅 로드가 격벽이나 상단 벽체를 통과할 때 슬러리나 구동 유체의 누액이 발생하지 않고, 커넥팅 로드가 잘 움직일 수 있도록 커넥팅 로드와 격벽 혹은 상단 벽체 접촉부에는 탄성체 링(219)과 같은 기밀부재가 설치될 수 있다. Under each valve cylinder, hydraulic cylinders 242 and 252 are installed to be continuous. The upper and lower ends of the hydraulic cylinders are closed by walls. The valve connecting rods 218 and 228 and the drive connecting rods 244 and 254 respectively pass through the partition wall of the valve cylinder and the upper wall closing the hydraulic cylinder. When each connecting rod passes through the partition or upper wall, no leakage of slurry or driving fluid occurs, and a sealing member such as an elastic ring 219 is installed at the connecting rod and the partition or upper wall contact portion so that the connecting rod can move well. Can be.

밸브 커넥팅 로드와 구동부 커넥팅 로드는 각 밸브 실린더(215,225) 하부에서 서로 연결되거나, 처음부터 일체로 형성될 수 있다. 밸브 커넥팅 로드의 상단은 밸브 포펫(217,227)과 연결되고, 구동부 커넥팅 로드의 하단은 구동부 피스톤(243,253)과 연결된다. 유압 실린더(242,252)는 피스톤(243,253)에 의해 상부와 하부로 공간이 구획되며, 상부와 하부의 용적은 피스톤의 상하 이동에 의해 유동적이다. 즉, 유압 실린더의 상부와 하부에는 각각 유체 출입구가 설치되며, 서로 다른 압력으로 유체가 출입하게 된다. 유압 실린더의 상부와 하부에 각각 다른 유체 압력을 인가하는 작용은 유압 공급 시스템(230)에서 담당한다. The valve connecting rod and the driving connecting rod may be connected to each other under the valve cylinders 215 and 225 or may be integrally formed from the beginning. Upper ends of the valve connecting rods are connected to the valve poppets 217 and 227, and lower ends of the driving connecting rods are connected to the driving pistons 243 and 253. The hydraulic cylinders 242 and 252 are spaced up and down by the pistons 243 and 253, and the volume of the upper and lower parts is fluid by the vertical movement of the piston. That is, the fluid inlet and outlet are respectively installed on the upper and lower portions of the hydraulic cylinder, and the fluid enters and exits at different pressures. The action of applying different fluid pressures to the upper and lower portions of the hydraulic cylinder is the responsibility of the hydraulic supply system 230.

유압 실린더의 상하부에 인가되는 유체의 압력 차이에 의해 피스톤이 유압 실린더에서 상하로 이동하게 된다. 피스톤(243,253)에 연결된 구동부 커넥팅 로드(244,254)도 함께 움직이며, 따라서, 밸브 커넥팅 로드(218,228)와 밸브 포펫(217,227)도 함께 상하로 움직이게 된다. 각 밸브 실린더의 스톱퍼(216,226)는 밸브 포펫(217,227)의 하방 이동을 제한하며, 포펫과 함께 공급 밸브와 환류 밸브에서의 출구를 통한 슬러리 배출 여부와 그 양을 조절하는 역할을 할 수 있다. The piston is moved up and down in the hydraulic cylinder by the pressure difference of the fluid applied to the upper and lower parts of the hydraulic cylinder. The drive connecting rods 244 and 254 connected to the pistons 243 and 253 also move together, so that the valve connecting rods 218 and 228 and the valve poppets 217 and 227 also move up and down together. The stoppers 216 and 226 of each valve cylinder restrict the downward movement of the valve poppets 217 and 227 and, together with the poppet, may control the amount and amount of slurry discharged through the outlet from the supply valve and the reflux valve.

유압 공급 시스템(230)은 유압 구동부를 작동시키는 일반적인 구조를 가질 수 있으며, 액체는 기체에 비해 압축성이 없으므로 유압 구동부는 공압 구동부에 비해 지연시간이 거의 없어 즉각적인 작용이 가능하다. 또한, 유압 구동부는 통상 공압 구동부에 비해 높은 압력을 작용시키기에 용이하므로 고속 도포에 따라 대량의 슬러리를 슬롯 다이에 공급할 때 유량 증가에 따른 부담을 없앨 수 있다. 또한 유압 공급 시스템은 통상, 압력의 정확한 양적 조절이 가능하므로 3방향 토출 제어밸브의 포펫을 단순히 이동시켜 슬러리의 통로를 스톱퍼와 함께 막거나 개방할 뿐만 아니라, 포펫 위치를 센서를 이용한 피드백 제어를 통해 정확히 제어할 수 있으므로 포펫과 스톱퍼 사이의 거리를 조절하여 밸브를 통과하는 슬러리 양의 정확한 조절이 가능하게 된다. The hydraulic supply system 230 may have a general structure for operating the hydraulic drive, and since the liquid is not compressible compared to the gas, the hydraulic drive may have an immediate action because there is little delay time compared to the pneumatic drive. In addition, since the hydraulic drive unit is generally easier to apply a higher pressure than the pneumatic drive unit, it is possible to eliminate the burden of increasing the flow rate when supplying a large amount of slurry to the slot die in accordance with the high-speed application. In addition, since the hydraulic supply system is capable of precise quantitative adjustment of the pressure, the poppet of the three-way discharge control valve is simply moved to block or open the passage of the slurry together with the stopper, and the position of the poppet is controlled through a feedback control using a sensor. Accurate control allows precise control of the amount of slurry passing through the valve by adjusting the distance between the poppet and the stopper.

실시예의 이런 구동 형태에서는 슬러리 조절 밸브인 포펫 위치을 조절하는 액츄에이터인 유압 구동부가 포펫에 구조적 직접 연결되어 동작하며, 유압 구동부는 유압 공급 시스템에 의해 비압축성의 유체에 의해 작용하므로 유압 공급 시스템에 인가되는 전기적인 신호가 매우 적은 지연시간 내에 포펫을 실시간 조절할 수 있게 된다.In this driving form of the embodiment, the hydraulic driving unit, which is an actuator for adjusting the position of the poppet, which is a slurry control valve, is directly connected to the poppet structurally, and the hydraulic driving unit is operated by an incompressible fluid by the hydraulic supply system, and thus is applied to the hydraulic supply system. The poppet can be adjusted in real time with very low latency.

결과적으로, 고속 유압 서보 시스템에서는 밸브 포핏의 유격 조정이 자유로우며, 조절된 유격에 대해서 피드백 방식의 위치 제어를 통하여 가령, 20um 이내의 정확도를 가지고 위치 제어를 행할 수 있다. 유체의 압력은 변동 가능하도록 유압 공급 시스템에서 유량 및 압력 조절이 가능하다. 4mm 이하의 짧은 스트로크(행정구간)를 고속으로 제어하기 위하여 위치 센서의 출력 신호는 고속으로 신호 변환기를 통해 시스템 내의 제어기로 입력된다. 제어기는 가령 매 1ms 마다 시스템의 위치 보정이 가능하다. 제어기로부터의 출력신호는 증폭기를 통과하여 유량 제어 서보 밸브를 제어하게 된다. 서보 밸브에서의 동작으로 유압 실린더에서 피스톤을 움직 이는 유량을 제어하게 된다. 순간적인 유량 맥동을 고속으로 스위칭하면서 발생가능한 충격력을 최소화하기 위해서 속도 가감속 조작을 제어기의 출력 신호 처리에 반영할 수 있다. As a result, in the high speed hydraulic servo system, the clearance of the valve poppet is freely adjusted, and the position control can be performed with an accuracy of, for example, within 20 μm through the feedback type position control for the adjusted clearance. The pressure of the fluid can be adjusted in the hydraulic supply system so that the pressure of the fluid can be varied. In order to control a short stroke (stroke section) of 4 mm or less at high speed, the output signal of the position sensor is input at high speed to a controller in the system through a signal converter. The controller can, for example, calibrate the system every 1 ms. The output signal from the controller passes through the amplifier to control the flow control servovalve. Operation at the servovalve controls the flow rate of the piston movement in the hydraulic cylinder. Speed acceleration and deceleration operations can be incorporated into the output signal processing of the controller to minimize the impact forces that can occur while switching instantaneous flow pulsations at high speed.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 전극 형성용 슬러리 도포 장비의 개략적 구성도이며, Figure 3 is a schematic configuration diagram of a slurry coating equipment for forming a secondary battery electrode according to an embodiment of the present invention,

도3을 참조하면, 이차 전지 음극을 구성할 전극 집전체인 구리 박판이 일정 너비의 롤 상태로 권출기(101)에 비치된다. 권출기(101)에서 롤러를 통해 구리 박판은 롤(roll) 권취 상태에서 평면 상태로 바뀌면서 도포부(190)로 이동한다. 도포부(190)에도 구리 박판을 편 상태로 이동시키기 위한 롤러가 구비되고 도포부(190) 말단에는 슬롯 다이의 해드부가 위치한다. 이동하는 구리 박판 상면에 슬롯 다이의 해드부 슬롯을 통해 슬러리가 공급된다. 슬롯 다이의 해드는 슬러리가 공급되는 슬롯의 틈 간격을 조절하도록 이루어질 수도 있다. Referring to FIG. 3, a thin copper plate, which is an electrode current collector that will constitute a secondary battery negative electrode, is provided in the unwinder 101 in a roll of a predetermined width. In the unwinding machine 101, the thin copper plate moves to the application part 190 while changing from a roll winding state to a flat state. The applicator 190 is also provided with a roller for moving the copper sheet in a flat state, and the head portion of the slot die is positioned at the distal end of the applicator 190. Slurry is fed through the head slot of the slot die to the moving copper foil top surface. The head of the slot die may be adapted to adjust the gap gap of the slot into which the slurry is supplied.

구리 박판의 이동 속도도 박판의 한 끝을 당기는 권취기(150)의 모터나 중간 롤러의 모터에 의해 일정하게 조절된다. 따라서, 구리 박판 상면에는 집전체인 구리 박판의 주행 방향(집전체 길이 방향) 도포 균일도도 유지되어 일정 두께 혹은 일정 분량의 슬러리막이 형성된다. The moving speed of the copper sheet is also constantly adjusted by the motor of the winder 150 that pulls one end of the sheet or the motor of the intermediate roller. Therefore, the uniformity of application | coating uniformity of the running direction (current collector longitudinal direction) of the copper thin plate which is an electrical power collector is also maintained on the copper thin plate upper surface, and the slurry film of a predetermined thickness or a certain quantity is formed.

도포를 마친 구리 박판은 제1 내지 제3 건조실(141,142,143)이 연결되어 이루어지는 건조기(140)에 투입된다. 건조기(140)의 상부 혹은 상하부에서 열풍이 공급되어 슬러리의 용매를 증발시킨다. 용매의 증발과 함께 바인더는 고화되고, 열에 의한 경화도 함께 이루어질 수 있다. 바인더의 작용으로 활물질은 전극 집전체(110)인 구리 박막에 견고하게 부착된다. After the coating, the thin copper plate is put into a dryer 140 in which the first to third drying chambers 141, 142, and 143 are connected. Hot air is supplied from the upper or upper portion of the dryer 140 to evaporate the solvent of the slurry. Along with evaporation of the solvent, the binder is solidified, and heat curing may also be achieved. By the action of the binder, the active material is firmly attached to the copper thin film that is the electrode current collector 110.

본 발명의 슬러리 공급 장치에서의 동작 방법의 일 예를 살펴보면, 먼저, 도포 속도, 도포 길이 및 무지부 간격을 설정하고 유압 구동부에 공급 및 중단 시간 제어 신호를 결정한다. 이어서, 펌프 유량 설정한다. 슬러리 도포가 시작되기 전 기본 상태로 공급 밸브는 닫혀 있고, 환류 밸브는 열려있도록 한다. 즉, 펌프에서 유입된 슬러리는 탱크로 다시 환류된다. 도포가 시작되면 공급밸브는 열리고 환류 밸브는 닫히면서 펌프에서 유입된 슬러리가 슬롯 다이로 공급되어 도전성 기재 위에 슬러리 도포가 시작된다. 이어서, 무지부 형성을 위해서 제어기에서 미리 정해진 시간 동안 도포가 끝나면 다시 공급밸브는 닫히고 환류 밸브는 열리면서 도포가 중단된다. 이런 과정을 반복하면서 도전성 기재 위에 슬러리 패턴이 형성된다. Looking at an example of the operation method in the slurry supply apparatus of the present invention, first, the application speed, the application length and the blank portion interval is set, and the supply and down time control signal is determined in the hydraulic drive. Next, the pump flow rate is set. Make sure the supply valve is closed and the reflux valve is open in its default state before slurry application begins. That is, the slurry introduced from the pump is refluxed back to the tank. When the application is started, the supply valve opens and the reflux valve is closed, and the slurry introduced from the pump is supplied to the slot die to start application of the slurry on the conductive substrate. Subsequently, when the coating is finished for a predetermined time in the controller to form the uncoated portion, the supply valve is closed again and the reflux valve is opened while the coating is stopped. By repeating this process, a slurry pattern is formed on the conductive substrate.

본 발명에 따르면, 슬러리 공급 장치에서 3방향 토출 제어밸브의 공급 밸브와 환류 밸브 사이의 오프셋 시간을 높은 정밀도로 고속으로 제어할 수 있다.According to the present invention, in the slurry supply apparatus, the offset time between the supply valve and the reflux valve of the three-way discharge control valve can be controlled at high speed with high precision.

구체적으로, 본 발명 장치에 따르면 비압축성 유체인 유압을 사용하여 지연시간이 줄고, 응답성이 향상되며, 상대적으로 높은 압력 동작이 가능한 유압을 사용하여 고속 도포에 따른 슬러리 양 증가로 인한 작동 속도 감소를 줄일 수 있다.Specifically, according to the device of the present invention, using the hydraulic pressure as an incompressible fluid reduces the delay time, improves the responsiveness, and uses the hydraulic pressure capable of relatively high pressure operation to reduce the operation speed due to the increase in the amount of slurry due to the high-speed coating Can be reduced.

또한, 유압 실린더 옆에 위치센서를 부착하여 조절에 이용하는 경우, 유압 실린더 피스톤의 위치 값을 고속 피드백 제어하여 슬러리 도포 위치 정밀도를 높일 수 있으며, 슬러리를 토출하는 제어밸브의 동작 스트로크를 단순 개폐가 아닌 임의간격 으로 조정 가능하게 된다. In addition, when the position sensor is attached to the side of the hydraulic cylinder and used for adjustment, high-speed feedback control of the position value of the hydraulic cylinder piston can be performed to increase the accuracy of the slurry application position, and the operation stroke of the control valve for discharging the slurry is not simply opened or closed. It can be adjusted at arbitrary intervals.

Claims (9)

슬러리 저장탱크, 3방향 토출 제어밸브, 상기 슬러리 저장 탱크의 슬러리를 상기 3방향 토출 제어밸브로 공급하는 펌프, 상기 3방향 토출 제어밸브를 구동하는 제어밸브 구동용 유압 구동부, 상기 3방향 토출 제어밸브의 공급측 출구와 연결되어 기재에 슬러리를 도포하는 슬롯 다이를 구비하여 이루어지는 슬러리 공급 장치에 있어서,A slurry storage tank, a three-way discharge control valve, a pump for supplying the slurry from the slurry storage tank to the three-way discharge control valve, a hydraulic valve driving unit for driving the control valve for driving the three-way discharge control valve, the three-way discharge control valve A slurry supply device comprising a slot die connected to an outlet of a supply side of a slurry to apply a slurry to a substrate. 상기 3방향 토출 제어밸브를 구동하는 유압 구동 장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급 장치. And a hydraulic drive device for driving the three-way discharge control valve. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 3방향 토출 제어밸브는 슬러리가 전달되도록 서로 연결된 환류 밸브와 공급 밸브의 두 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급 장치. And the three-way discharge control valve includes two portions of a reflux valve and a supply valve connected to each other to transfer the slurry. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 환류 밸브와 상기 공급 밸브는 실린더형 몸체와 상기 실린더형 몸체의 내부에서 이동하면서 슬러리 유로를 제어하는 포펫, 상기 포펫을 이동시키기 위해 일측이 상기 포펫에 연결되는 밸브 커넥팅 로드, 상기 밸브 커넥팅 로드에 의해 관통되며서 상기 밸브 커넥팅 로드를 지지하며 상기 밸브 커넥팅 로드의 이동이 있어도 슬러리 실링을 유지하도록 상기 실린더형 몸체에 형성된 격벽을 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급 장치. The reflux valve and the supply valve is a poppet for controlling the slurry flow path while moving inside the cylindrical body and the cylindrical body, a valve connecting rod having one side connected to the poppet for moving the poppet, the valve connecting rod And a partition wall formed in the cylindrical body so as to pass through to support the valve connecting rod and maintain the slurry sealing even when the valve connecting rod is moved. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 환류 밸브 및 상기 공급 밸브는 각각 상기 격벽 아래쪽에서 상기 유압 구동 장치를 이루며 양단이 막힌 유압 실린더와 연결되고, The reflux valve and the supply valve are respectively connected to the hydraulic cylinder which forms the hydraulic drive device below the partition wall and is blocked at both ends. 각 유압 실린더는 상기 밸브 커넥팅 로드와 일측에서 연결되는 구동부 커넥팅 로드, 상기 구동부 커넥팅 로드 타측과 연결되며 상기 유압 실린더 공간을 분할하는 피스톤, 상기 유압 실린더의 상기 피스톤으로 구분되는 상하 공간에 각각 유압을 인가시켜 상기 피스톤을 구동시키는 유압 공급 시스템을 구비하는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급 장치.Each hydraulic cylinder applies hydraulic pressure to an upper and lower space divided into a driving part connecting rod connected to the valve connecting rod at one side, a piston separating the hydraulic cylinder space and connected to the other side of the driving connecting rod, and divided into the piston of the hydraulic cylinder. And a hydraulic pressure supply system for driving the piston. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 포펫은 상기 환류 밸브 및 상기 공급 밸브 각각의 실린더형 몸체의 내부에 형성된 걸림턱과 함께 상기 슬러리의 유량을 조절하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급 장치.The poppet is a slurry supply device, characterized in that for adjusting the flow rate of the slurry with a locking step formed in the cylindrical body of each of the reflux valve and the supply valve. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유압 구동 장치는 유압 실린더, 상기 유압 실린더 내에서 상기 피스톤의 위치를 감지하는 위치 센서, 상기 유압 실린더의 구분된 공간 각각에 유압을 인가하여 상기 피스톤을 구동시키는 유압 공급 장치를 구비하여 이루어지고,The hydraulic drive device is provided with a hydraulic cylinder, a position sensor for detecting the position of the piston in the hydraulic cylinder, a hydraulic supply device for driving the piston by applying hydraulic pressure to each of the divided space of the hydraulic cylinder, 상기 유압 공급 장치는 상기 유압 실린더의 피스톤으로 구분된 공간에 유압을 인가하도록 유체를 조절하는 서보 밸브, 상기 위치 센서의 측정치로 상기 서보 밸브를 조절하는 제어기를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급 장치. The hydraulic supply device is a slurry supply device comprising a servo valve for adjusting the fluid to apply the hydraulic pressure to the space divided by the piston of the hydraulic cylinder, a controller for adjusting the servo valve by the measurement of the position sensor . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 3방향 토출 제어밸브의 환류측 출구와 상기 슬러리 저장탱크를 연결하는 라인 상에는 배압 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급 장치.And a back pressure valve is installed on a line connecting the outlet side of the three-way discharge control valve to the slurry storage tank. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 펌프와 상기 3방향 토출 제어밸브를 연결하는 슬러리 라인의 중간에는 필터가 구비되는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급 장치.Slurry supply apparatus characterized in that the filter is provided in the middle of the slurry line connecting the pump and the three-way discharge control valve. 기재 롤이 설치되어 기재를 공급하는 권출기, 상기 기재의 운반하는 이송 롤러, 상기 기재에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 장치, 슬러리 건조 장치, 상기 기재의 한 끝을 당기는 권취기를 구비하며, A substrate roll is provided to provide a substrate, a conveying roller for conveying the substrate, a slurry supply device for supplying a slurry to the substrate, a slurry drying apparatus, and a winder for pulling one end of the substrate, 상기 슬러리 공급 장치로는 제 1 항 내지 제 8 항에 기재된 슬러리 공급 장치 가운데 하나를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 슬러리 도포 장비. The slurry supply apparatus is provided with one of the slurry supply apparatuses of Claims 1-8.
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